石化企業(yè)實(shí)施生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)的應(yīng)用研究

孟 萌，宋 揚(yáng)

（1.中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司，山東青島266000；2.中國石油大慶煉化公司信息中心，黑龍江大慶163411）

通過搭建生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)，在生產(chǎn)執(zhí)行過程中，依托MES（煉油與化工運(yùn)行系統(tǒng)），采用微服務(wù)架構(gòu)，為生產(chǎn)運(yùn)行提供統(tǒng)一的服務(wù)。在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)瀏覽煉化企業(yè)的物料、工藝、能耗、質(zhì)量、安全、環(huán)保等信息，集中監(jiān)控生產(chǎn)過程中關(guān)鍵實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，全流程展示各類生產(chǎn)相關(guān)事件處理狀態(tài)，并重點(diǎn)關(guān)注生產(chǎn)突發(fā)事件、異常波動(dòng)、生產(chǎn)重大事件等異常情況，為企業(yè)生產(chǎn)管理人員提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面的公司生產(chǎn)過程中各專業(yè)信息［1～3］。

1 研究目標(biāo)

該項(xiàng)目在帆軟平臺(tái)架構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行程序開發(fā)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源主要依托于MES 系統(tǒng)PHD（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)），LIMS（實(shí)驗(yàn)室信息管理）系統(tǒng)，計(jì)量檢測系統(tǒng)，三劑管理系統(tǒng)，能源管理系統(tǒng)，生產(chǎn)日報(bào)管理系統(tǒng)，調(diào)度管理系統(tǒng)，物料平衡管理系統(tǒng)，班組績效管理系統(tǒng)，考勤系統(tǒng)，人力資源管理系統(tǒng)等。項(xiàng)目開發(fā)的最終目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)對以上系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中整合應(yīng)用，提供對各自獨(dú)立系統(tǒng)間數(shù)據(jù)無法共享兼容導(dǎo)致“數(shù)據(jù)孤島”問題的解決方案［4］。

2 基于帆軟平臺(tái)架構(gòu)的開發(fā)技術(shù)

2.1 網(wǎng)站的搭建

使用帆軟8.0 以上版本平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)站程序代碼開發(fā)，網(wǎng)站管理采用決策報(bào)表技術(shù)方案，設(shè)置軟件的報(bào)表管理平臺(tái)，同時(shí)創(chuàng)建并定義各個(gè)需要共享信息的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈接。

以某煉化公司MES 系統(tǒng)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接的定義，需要內(nèi)容見表1。

表1 數(shù)據(jù)鏈接的定義所需內(nèi)容

2.2 模塊業(yè)務(wù)

生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)主要目標(biāo)為涵蓋從原料進(jìn)廠至成品出廠過程中，與產(chǎn)品業(yè)務(wù)相關(guān)的各部門生產(chǎn)流程現(xiàn)狀。生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)功能模塊主要包括全廠生產(chǎn)總貌圖、全廠生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)投入產(chǎn)出流程圖、裝置投入產(chǎn)出收率計(jì)算報(bào)表、裝置公用工程系統(tǒng)能耗報(bào)表、裝置經(jīng)營核算指標(biāo)報(bào)表、全廠物料流程總圖、產(chǎn)品質(zhì)量管理、原料入廠管理、庫存管理、三劑管理、出廠管理、全廠公用工程統(tǒng)計(jì)管理等實(shí)用功能模塊。除具體生產(chǎn)管理人員應(yīng)用模塊外，還配置了網(wǎng)站管理，用戶權(quán)限管理，自動(dòng)短信報(bào)警，大屏幕綜合展示平臺(tái)等輔助應(yīng)用模塊［5］。

2.3 業(yè)務(wù)模型

該系統(tǒng)主要以與經(jīng)濟(jì)效益相關(guān)的3 個(gè)流程模型為主，分別是全廠生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)投入產(chǎn)出流程模型，全廠物料流程模型，公用工程系統(tǒng)能耗模型。其中全廠生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)投入產(chǎn)出流程模型主要反應(yīng)上下游煉油裝置實(shí)時(shí)的投入產(chǎn)出量，全廠物料流程模型反應(yīng)了裝置與罐區(qū)間物料流向關(guān)系，公用工程系統(tǒng)能耗模型則反映了裝置與罐區(qū)對水、電、氣、風(fēng)的消耗情況。以上3大數(shù)據(jù)模型構(gòu)建了煉油廠實(shí)時(shí)的投產(chǎn)與消耗績效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為公司生產(chǎn)經(jīng)營提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有力支撐。全廠生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)投入產(chǎn)出流程模型見圖1。

圖1 全廠生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)投入產(chǎn)出流程動(dòng)畫模型

在全廠生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)投入產(chǎn)出流程模型中共開發(fā)物料側(cè)線400 余條，利用PHD（Process history data）數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)顯示煉油裝置每條側(cè)線的實(shí)時(shí)物流流量，通過該模型可完成全廠裝置物料平衡，并對異常的投入產(chǎn)出狀況及時(shí)提供報(bào)警。

2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的取數(shù)機(jī)制和代碼

2.4.1 基于MES 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫開發(fā)的取數(shù)機(jī)制以某石化企業(yè)為例，在全廠生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)投入產(chǎn)出流程模型中，裝置側(cè)線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來源于MES 系統(tǒng)的PHD 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，采用建立數(shù)據(jù)集的方式歸納數(shù)據(jù)范圍，同時(shí)在開發(fā)程序中設(shè)置時(shí)間標(biāo)簽插件，在MES系統(tǒng)Oracle（關(guān)系型數(shù)據(jù)庫）中新建數(shù)據(jù)表單，利用關(guān)鍵字段定義數(shù)據(jù)范圍、數(shù)據(jù)描述、激活狀態(tài)和倍率關(guān)系。具體數(shù)據(jù)表單見表2。

表2 Oracle（關(guān)系型數(shù)據(jù)庫）表單

2.4.2 數(shù)據(jù)庫及開發(fā)界面的代碼具體代碼可以通過帆軟系統(tǒng)內(nèi)置JAVA 編程模塊編寫Javascript 函數(shù)進(jìn)行開發(fā)，以下為裝置產(chǎn)品投入產(chǎn)出側(cè)線流量中篩選合格品的數(shù)據(jù)代碼，（其中關(guān)鍵字段以XXXX替代）

3 生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)的應(yīng)用效果

3.1 裝置模型的應(yīng)用效果

3.1.1 計(jì)劃跟蹤主要包括利用全廠生產(chǎn)總貌圖、全廠生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)投入產(chǎn)出流程圖、全廠物料流程總圖、出廠管理模塊及公用工程模塊，實(shí)現(xiàn)對原料進(jìn)廠、裝置加工、油品調(diào)合、產(chǎn)品出廠等生產(chǎn)計(jì)劃的跟蹤、對比、預(yù)警，計(jì)劃超欠原因的分析。進(jìn)行平衡監(jiān)控、三率（平穩(wěn)率、報(bào)警率、自控率）動(dòng)態(tài)監(jiān)控、控制性能監(jiān)控、工藝變更和操作變動(dòng)狀態(tài)跟蹤、安全環(huán)保等信息監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)以模型化數(shù)據(jù)對裝置進(jìn)行運(yùn)行診斷與預(yù)測分析。解決了過去所依賴MES 系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)管理時(shí)在數(shù)據(jù)集成、統(tǒng)計(jì)、核算及平衡，但對數(shù)據(jù)的全流程、多視角的跟蹤、挖掘問題深度不夠的問題。

3.1.2 實(shí)時(shí)流程主要利用三劑管理、產(chǎn)品質(zhì)量管理、原料入廠管理、庫存管理包括裝置關(guān)鍵工藝指標(biāo)、公用工程管網(wǎng)總圖，實(shí)現(xiàn)對質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，加工情況預(yù)警分析、產(chǎn)成品質(zhì)量預(yù)警分析、公用工程預(yù)警分析、產(chǎn)品需求的預(yù)警。通過三劑管理模塊實(shí)現(xiàn)與煉油加工量數(shù)據(jù)進(jìn)行正向趨勢圖對比，完成三劑消耗量與裝置加工量波動(dòng)原因分析，杜絕三劑（催化劑、添加劑、化學(xué)藥劑）添加浪費(fèi)情況，根據(jù)原油市場價(jià)格波動(dòng)提前采購煉油化工裝置，動(dòng)力裝置的三劑用料，以某煉化企業(yè)為例，實(shí)施三劑管控后可節(jié)約三劑購置費(fèi)用1×108元/a。三劑管理模塊數(shù)據(jù)見表3。

表3 三劑管理表單/t

3.1.3 事件處理在石化企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中任何事件，都將對上下游裝置的持續(xù)生產(chǎn)，橫向各部門的配合產(chǎn)生影響，在生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)框架內(nèi)，共享各部門獨(dú)立的信息系統(tǒng)，解決由不同業(yè)務(wù)信息溝通不暢的“數(shù)據(jù)孤島”問題。

生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)指令閉環(huán)管理，工藝、質(zhì)量、機(jī)、電、儀、人員報(bào)警處置協(xié)同聯(lián)動(dòng)等，操作變動(dòng)、工藝變更、文檔資料管理、臨時(shí)加樣管理，裝置開停工動(dòng)態(tài)管理，對突發(fā)事件，快速搭建溝通平臺(tái)，轉(zhuǎn)移啟動(dòng)應(yīng)急指揮，為生產(chǎn)調(diào)度會(huì)提供生產(chǎn)報(bào)表、事件信息等電子化共享信息。

4 生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用

生產(chǎn)信息系統(tǒng)協(xié)同工作的內(nèi)容不僅僅局限于生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理，同樣適用于人員培訓(xùn)管理，管理人員及班組人員KPI 考核等。例如在傳統(tǒng)的煉化企業(yè)中員工技能培訓(xùn)系統(tǒng)、員工崗位考勤系統(tǒng)與個(gè)人榮譽(yù)獎(jiǎng)懲系統(tǒng)通常作為人力資源系統(tǒng)的補(bǔ)充，與MES 生產(chǎn)數(shù)據(jù)不具備任何關(guān)聯(lián)性。但在生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)中，可以通過數(shù)據(jù)共享的方式讓2者數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來并發(fā)揮作用。

在某實(shí)施協(xié)同系統(tǒng)的煉化企業(yè)中，某管理人員在一定期限內(nèi)的在崗時(shí)間形成數(shù)據(jù)集，同步至生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)內(nèi)可獲得同一時(shí)間段內(nèi)，裝置加工量、裝置產(chǎn)品收率、裝置平穩(wěn)率、裝置報(bào)警率、裝置自控率、產(chǎn)品質(zhì)量合格率等參數(shù)。經(jīng)過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)分析，獲得員工平均工作時(shí)間內(nèi)考核指標(biāo)的平均數(shù)值。從而為不同裝置管理人員在崗時(shí)間的工作效果對比提供數(shù)據(jù)支持。利用長期數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以有效提高班組間競爭，協(xié)同系統(tǒng)與班組分?jǐn)?shù)、獎(jiǎng)金結(jié)合，可有效刺激各班組以更積極的心態(tài)對待操作。

生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)可以有效聯(lián)動(dòng)物料流程上各個(gè)相關(guān)部門，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)計(jì)劃→原料進(jìn)廠→原料保存→原料加工→中間緩沖罐區(qū)→半成品深度加工→成品庫存→計(jì)量出廠→財(cái)務(wù)結(jié)算，對以上作業(yè)流程所涉及各個(gè)信息子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。某煉化企業(yè)的生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)對MES，ERP，APS（計(jì)劃排產(chǎn)），三劑管理，設(shè)備管理，裝置績效，計(jì)量管理，產(chǎn)品檢驗(yàn)進(jìn)行了有效集成應(yīng)用。

5 結(jié)束語

在生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)實(shí)施過程中，對各相關(guān)業(yè)務(wù)部門的信息系統(tǒng)加以整合。按照業(yè)務(wù)類別搭建數(shù)據(jù)模型建立工作流程，實(shí)時(shí)跟蹤生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行情況；對三劑、三率和能源消耗的監(jiān)控，降低了生產(chǎn)成本和碳排放指標(biāo)；共享煉油裝置縱向、橫向生產(chǎn)部門數(shù)據(jù)信息，加快了異常生產(chǎn)事件處理速度。