數(shù)據(jù)可視化在煉化生產(chǎn)企業(yè)中的應用研究

彭慧　孫士學

摘要：在某大型煉化生產(chǎn)企業(yè)中，數(shù)據(jù)可以看作是一種新的石油，從原料進廠、調(diào)度排產(chǎn)、生產(chǎn)運行、儲運銷售各個環(huán)節(jié)、各個專業(yè)都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，我們被這些數(shù)據(jù)資源包圍，對數(shù)據(jù)的重視程度與日俱增，對數(shù)據(jù)進行一站式整合、挖掘、分析、可視化的需求日益迫切。這里數(shù)據(jù)可視化不僅僅是統(tǒng)計圖表的堆砌，還是借助于圖形的方式展示事物原理、規(guī)律、邏輯的一種方法。目前數(shù)據(jù)可視化主要通過編程和非編程兩類工具實現(xiàn)，本文著重講述利用數(shù)據(jù)分析軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，并在煉化生產(chǎn)企業(yè)中應用，通過ODS技術(shù)集成多個業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，對煉化生產(chǎn)過程進行管控分析，提升企業(yè)生產(chǎn)決策水平。

關鍵詞：數(shù)據(jù)可視化;數(shù)據(jù)分析;數(shù)據(jù)集成;ODS

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）04-0232-02

企業(yè)信息化程度越高，越能夠為企業(yè)管理層作出有效決策而提供必需的數(shù)據(jù)依據(jù)和關鍵信息。某大型煉化生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)建了APS、ERP、CRM、MES、LIMS等業(yè)務信息系統(tǒng)及專業(yè)系統(tǒng)，都聚集了大量產(chǎn)品生產(chǎn)銷售一線業(yè)務數(shù)據(jù)，如何有效利用這些數(shù)據(jù)，透過這些數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在生產(chǎn)、銷售、儲運等過程中存在的問題，及時調(diào)整生產(chǎn)計劃、銷售策略、應急措施等，那么對數(shù)據(jù)進行一站式整合、挖掘、分析、可視化的需求便日益迫切。

當數(shù)據(jù)以直觀的可視化的圖形形式展示在企業(yè)管理者面前時，首先更便于管理者理解自己的企業(yè)，能夠更直觀地洞悉數(shù)據(jù)背后隱藏的信息，助力企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識和決策依據(jù);其次若借助大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計資料和分析會為管理者獲取人力所無法統(tǒng)計資料，通過數(shù)據(jù)挖掘得出更有價值的數(shù)據(jù)，協(xié)助煉化企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)。所以實現(xiàn)企業(yè)各業(yè)務系統(tǒng)、各類專業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可視化便是要利用各種視覺元素，通過可視的、交互的方式將數(shù)據(jù)中所蘊含的信息的趨勢、異常和模式展現(xiàn)出來，以提升企業(yè)決策效率和工作效率。

1 研究背景和意義

在煉化生產(chǎn)企業(yè)中已實現(xiàn)了各類報表，這些傳統(tǒng)的報表固然已經(jīng)很好地發(fā)揮了它的作用，然而單一維度的數(shù)據(jù)只能反映事物的一個局部表象，將更多維度的數(shù)據(jù)收集起來，使它們之間產(chǎn)生對比、映照的多種可能，我們就需要對這些已經(jīng)處理過的數(shù)據(jù)再一次進行整合、分析、挖掘，通過可視化來增加信息的接收量，使企業(yè)決策者能夠更深刻地理解那些數(shù)據(jù)所代表的深層次含義。

根據(jù)該煉化生產(chǎn)企業(yè)實際業(yè)務需求，通過數(shù)據(jù)可視化，實現(xiàn)企業(yè)從原油的采購、原油運輸、原材料進廠、原油及汽煤柴調(diào)合、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)運行、儲運、銷售出廠等生產(chǎn)過程的信息整合并進行大屏展示。結(jié)合經(jīng)營效益分析、技經(jīng)指標、安全環(huán)保監(jiān)控、設備運行、能耗管理、工藝技術(shù)、工藝流程等專業(yè)數(shù)據(jù)，對煉化生產(chǎn)過程進行管控分析，在全面地認識數(shù)據(jù)的過程中，利用數(shù)據(jù)分析軟件實現(xiàn)跨系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)綜合分析展示，以提升企業(yè)決策水平。

2 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)可視化基本思想

數(shù)據(jù)可視化是關于數(shù)據(jù)視覺表現(xiàn)形式的科學技術(shù)研究，是技術(shù)上較為高級的技術(shù)方法，允許利用圖形、圖像處理、計算機視覺以及用戶界面，通過表達、建模以及對立體、表面、屬性以及動畫的顯示，對數(shù)據(jù)加以可視化解釋。它與信息圖形、信息可視化、科學可視化以及統(tǒng)計圖形密切相關，成為研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問題的綜合技術(shù)，具有高效、直觀、標準、豐富的特點。

簡單說數(shù)據(jù)可視化是通過直觀地傳達關鍵的方面與特征，從而實現(xiàn)對于相當稀疏而又復雜的數(shù)據(jù)集的深入洞察。其基本思想就是將數(shù)據(jù)庫中每一個數(shù)據(jù)項作為單個單元元素表示，大量的數(shù)據(jù)集構(gòu)成數(shù)據(jù)圖像，同時將數(shù)據(jù)的各個屬性值以多維數(shù)據(jù)的形式表示，可以從不同的維度觀察數(shù)據(jù)，從而對數(shù)據(jù)進行更深入的觀察和分析。數(shù)據(jù)和人之間的交互環(huán)節(jié)，是數(shù)據(jù)可視化的主要著力點。其中分為兩個業(yè)務方向：一是數(shù)據(jù)展示和呈現(xiàn)，使大家明白數(shù)據(jù)的含義;二是針對大家可能提出的問題做相關數(shù)據(jù)分析。因此，數(shù)據(jù)展示和數(shù)據(jù)分析是數(shù)據(jù)可視化的兩個核心切入點。

2.2 數(shù)據(jù)可視化分析流程

數(shù)據(jù)可視化內(nèi)容分成三大部分：采集、處理、分析，其中最重要的則是分析部分，可視化主要流程如下：確定分析業(yè)務內(nèi)容——集成業(yè)務數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)ETL處理——數(shù)據(jù)分析——可視化呈現(xiàn)。

（1）確定分析業(yè)務內(nèi)容：明確所要表達的業(yè)務范圍、業(yè)務目標，將目標指標化，數(shù)據(jù)化。

（2）集成業(yè)務數(shù)據(jù)：結(jié)合企業(yè)的信息化建設特點，可能很多數(shù)據(jù)都是分散的，異構(gòu)的，需要設計將數(shù)據(jù)集成到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫中或者大數(shù)據(jù)平臺中。

（3）數(shù)據(jù)ETL處理：數(shù)據(jù)連接、抽取轉(zhuǎn)換和流程調(diào)度是關鍵的步驟，對于結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)在清洗時主要應用SQL語句過濾或者存儲過程處理等。

（4）數(shù)據(jù)分析：前期的準備都是為完成數(shù)據(jù)分析，對數(shù)據(jù)基于實際應用場景進行科學全面的多維度、多層次的分析。

（5）可視化呈現(xiàn)：利用可視化工具對組織好的數(shù)據(jù)進行不同緯度的直觀的展示。

3 煉化生產(chǎn)企業(yè)數(shù)據(jù)可視化應用

3.1 利用ODS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)處理時數(shù)據(jù)可視化的重要步驟，根據(jù)業(yè)務的實際需要，先將業(yè)務數(shù)據(jù)類型進行ODS主題劃分，并在主題劃分基礎上進行ODS指標分析，主要包括關鍵技經(jīng)指標、計劃完成率、負荷率、達標率、平穩(wěn)率、合格率、自控率等。

ODS的架構(gòu)設計主要從連續(xù)性、一致性、開放性和穩(wěn)定性等幾個方面進行考慮，這里以MES數(shù)據(jù)為核心，建立ODS數(shù)據(jù)庫，將各分散系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都集成到該ODS中，按照一定的算法對數(shù)據(jù)進行二次處理，并制定了相應的數(shù)據(jù)抽取策略，確保數(shù)據(jù)在一段時間范圍內(nèi)在原表修改的情況下依然保持一致。例如，在MES系統(tǒng)中的裝置公用工程數(shù)據(jù)，生產(chǎn)操作或工藝技術(shù)人員會不定時地進行調(diào)整修正，在管理人員審核通過后，之前抽取的能耗數(shù)據(jù)就要發(fā)生相應的改變，ODS的設計要充分考慮到各種業(yè)務場景，制定合理的數(shù)據(jù)更新策略。同時，ODS的數(shù)據(jù)抽取加載工具要具有開放性，便于擴展集成所需的其他業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)可視化實現(xiàn)方法和步驟

在可視化頁面開發(fā)前先明確業(yè)務需求，進行需求分析，確認業(yè)務范圍、適用范圍;確認相關業(yè)務所涉及的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這里以MES數(shù)據(jù)為核心，建立ODS數(shù)據(jù)庫，將各分散系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都集成到該ODS中，按照一定的算法對數(shù)據(jù)進行二次處理，并充分考慮各種業(yè)務場景，制定合理的數(shù)據(jù)更新策略，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量;整理所需要用到的背景、圖片等素材。

利用數(shù)據(jù)分析軟件開發(fā)可視化頁面，重點把握布局排版，避免指標堆砌，分清主次;定義數(shù)據(jù)集應用于模板設計的數(shù)據(jù)展現(xiàn)集合;選定好適合的圖表類型，合理配色、線條邊框點綴、動畫效果。

3.3 數(shù)據(jù)可視化應用

該煉化生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)的煉化生產(chǎn)技術(shù)分析功能是數(shù)據(jù)可視化的具體應用，其主要分為三種模式：參觀模式、生產(chǎn)模式、應急模式。

（1）參觀模式：用于外來人員參觀訪問使用，一般做大屏幕應用，主要設計公司簡介、生產(chǎn)經(jīng)營、主要生產(chǎn)流程3個展示對象。

（2）生產(chǎn)模式：用于對公司日常生產(chǎn)的管理和分析，從煉油生產(chǎn)、化工生產(chǎn)、化工銷售三條業(yè)務主線設計展示對象，提供工藝技術(shù)、質(zhì)量、設備、能耗等專業(yè)系統(tǒng)信息，支持下鉆，致力于企業(yè)營運決策的改善，是本方案的設計重點。

（3）應急模式：用于處理突發(fā)事件的場景。

這三種模式以生產(chǎn)模式為核心，生產(chǎn)模式展示界面分一個總體和兩個維度設計，一個總體是生產(chǎn)經(jīng)營，總體展示分析公司效益和技經(jīng)指標;兩個維度分別是產(chǎn)銷存供應鏈和專業(yè)管理。產(chǎn)銷存供應鏈，包括總貌圖和原料、加工和產(chǎn)品三大類業(yè)務，涵蓋三條業(yè)務主線;6個專業(yè)管理包括化驗、安全、環(huán)保、設備、工藝，能耗等業(yè)務，主要依靠專業(yè)系統(tǒng)連接實現(xiàn)。

這些可視化的頁面均支持數(shù)據(jù)鉆取、分屏展示、組件聯(lián)動等功能，除了實現(xiàn)了綜合展示外，還可以繼續(xù)進行挖掘分析，即基于圖表的“二次分析”，對數(shù)據(jù)的深層次挖掘。

4 結(jié)論

煉化生產(chǎn)技術(shù)分析功能作為數(shù)據(jù)可視化在煉化生產(chǎn)企業(yè)的應用只是其中的一小部分，通過對產(chǎn)銷存供應鏈三條業(yè)務主線數(shù)據(jù)及質(zhì)量、工藝、設備、能耗、安全環(huán)保等專業(yè)數(shù)據(jù)的綜合分析展示，使管理者能夠全方位、多維度地掌握各業(yè)務運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)、銷售、儲運等各環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題或者盡量避免問題的出現(xiàn)，并在第一時間做出應對。它既是對各業(yè)務報表的有力補充，又是管理者輔助決策的依據(jù)，比業(yè)務報表更加直觀全面，達到了對煉化生產(chǎn)過程進行管控分析、提升決策效率和工作效率的目的。

今后數(shù)據(jù)可視化將會應用的更加廣泛，它的應用將改變管理者理解數(shù)據(jù)含義的思維習慣，全方位、多維度地將不直觀的數(shù)據(jù)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可見的圖形符號，將錯綜復雜、看起來沒法解釋和關聯(lián)的數(shù)據(jù)，建立起聯(lián)系和關聯(lián)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和特征，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自我解釋、讓數(shù)據(jù)說話，以獲得更有商業(yè)價值的洞見與價值，提升企業(yè)的決策效率和水平。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】