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苗  健

作為集團(tuán)公司的二級(jí)企業(yè)，我廠1998年4月提出了CIMS應(yīng)用示范項(xiàng)目的申請(qǐng)，完成了項(xiàng)目可行性論證、初步設(shè)計(jì)，1999年11月與集團(tuán)公司簽定了CIMS應(yīng)用示范工程的項(xiàng)目合同書(shū)，明確了該項(xiàng)目的研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和研發(fā)進(jìn)度。2000年3月通過(guò)了集團(tuán)公司信息管理部組織的項(xiàng)目中期檢查和詳細(xì)設(shè)計(jì)評(píng)審。根據(jù)設(shè)計(jì)，全面實(shí)施了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的建設(shè)，完成了各項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成，完成了合同書(shū)中規(guī)定完成的各項(xiàng)任務(wù)。2000年11月，順利通過(guò)了集團(tuán)公司組織的CIMS專家組的驗(yàn)收和集團(tuán)公司科技成果的鑒定。
在煉廠CIMS示范工程項(xiàng)目中，我們依據(jù)“效益驅(qū)動(dòng)”的原則，緊緊抓住產(chǎn)生效益的環(huán)節(jié)，圍繞生產(chǎn)過(guò)程，以物流為主線，確定項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)內(nèi)容。首先完成了總體設(shè)計(jì)，建立了全廠光纖網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)模型等支撐環(huán)境，再重點(diǎn)突破，實(shí)施了計(jì)劃優(yōu)化、動(dòng)態(tài)調(diào)度、油品儲(chǔ)運(yùn)、質(zhì)量管理等應(yīng)用系統(tǒng)，為CIMS示范工程的完成打下了良好的基礎(chǔ)。
NR_CIMS系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1  NR-CIMS系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

1  建立CIMS示范工程支撐環(huán)境
CIMS示范工程支撐環(huán)境主要包括網(wǎng)絡(luò)、工廠數(shù)據(jù)模型及其數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、系統(tǒng)信息的集成平臺(tái)等。
1.1  網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境的建立
本著CIMS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)與管理信息網(wǎng)絡(luò)集成的原則，我們采用ATM技術(shù)，以ATM 155M為全廠主干。以星型和環(huán)型相結(jié)合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以工廠網(wǎng)絡(luò)中心為中心節(jié)點(diǎn)，下設(shè)重催、鉑重整、焦化、油品四個(gè)分中心。中心節(jié)點(diǎn)分別以光纖連接各分中心，各分中心之間分別以光纖連接成環(huán)。分中心至終端用戶節(jié)點(diǎn)采用快速Ethernet技術(shù)。各裝置DCS系統(tǒng)分別配置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)的連接。全廠共連有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)50多個(gè)，光纖總長(zhǎng)為42公里，實(shí)現(xiàn)了光纖到裝置，到罐區(qū)、到碼。

1.2  全廠數(shù)據(jù)模型的建立
經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析，明確了操作層中的裝置生產(chǎn)數(shù)據(jù)、儲(chǔ)罐數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)等各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及其相互之間的關(guān)系，設(shè)備層中數(shù)據(jù)類型、表示方式、更新頻率、采集方式、傳輸方式和存儲(chǔ)方式等；控制層中的關(guān)鍵工藝參數(shù)、控制方式及對(duì)于生產(chǎn)運(yùn)行和設(shè)備保障的具體要求；調(diào)度層中的生產(chǎn)指揮、異常事故處理所需的信息范圍；管理層中的生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理以及決策層中廠領(lǐng)導(dǎo)決策時(shí)需要的信息等，并著重分析各層之間的數(shù)據(jù)關(guān)系。應(yīng)用軟件工程方法，制定設(shè)計(jì)方案，逐步建立和完善了全廠的數(shù)據(jù)模型，使其成為CIMS系統(tǒng)運(yùn)行的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上建立了全廠統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼體系，包括裝置側(cè)線、工藝編號(hào)、質(zhì)量信息、油品、設(shè)備等等。保證了數(shù)據(jù)的開(kāi)放性、穩(wěn)定性、完整一致性和可擴(kuò)充維護(hù)性。為各種應(yīng)用功能的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)有效的信息集成環(huán)境。這一集成環(huán)境不會(huì)因?yàn)橐院蟮慕M織機(jī)構(gòu)或者人事等諸多因素的變更而影響系統(tǒng)的正常進(jìn)行和功能擴(kuò)展。
1.3  全廠關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的集成
全廠數(shù)據(jù)模型是實(shí)現(xiàn)全廠信息集成的基礎(chǔ)，而全廠關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是全廠數(shù)據(jù)模型的具體實(shí)現(xiàn)，為此，將全廠數(shù)據(jù)模型應(yīng)用CASE工具直接轉(zhuǎn)換成全廠關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和全廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立了應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。
全廠關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)采用ORACLE 8I的系統(tǒng)平臺(tái)，按照數(shù)據(jù)模型建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)；以此為基礎(chǔ)，建立各功能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)視圖，形成數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，以滿足不同功能系統(tǒng)的需求。
根據(jù)數(shù)據(jù)采集、共享頻率的需求，以Honeywell的Uniformance為系統(tǒng)平臺(tái)建立了全廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存放全廠生產(chǎn)裝置的實(shí)時(shí)工藝數(shù)據(jù)。目前全廠9套DCS系統(tǒng)及2套非DCS的數(shù)采系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工藝數(shù)據(jù)已全部采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)了5597個(gè)實(shí)時(shí)工藝數(shù)據(jù)點(diǎn)和部分油罐實(shí)時(shí)液位數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，組態(tài)了240幅裝置流程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫(huà)面和100多個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)畫(huà)面。有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門在辦公室，甚至出差在外都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)掌握全廠生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，為科學(xué)管理和決策提供了有效的手段。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)都是建立在統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)編碼基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)兩庫(kù)聯(lián)動(dòng)，數(shù)據(jù)交換十分便捷可靠。
1.4  CIMS工程的應(yīng)用集成平臺(tái)的建立
在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)平臺(tái)集成開(kāi)發(fā)，CIMS應(yīng)用系統(tǒng)建立的過(guò)程中，由于應(yīng)用對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化特性，如果使用傳統(tǒng)的直接編程方法開(kāi)發(fā)，將使得建立的應(yīng)用系統(tǒng)缺乏健壯性和靈活性。為此，我們特別注意了應(yīng)用集成平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和建立。應(yīng)用組合軟件技術(shù)，針對(duì)CIMS項(xiàng)目應(yīng)用系統(tǒng)的需求，我們開(kāi)放了相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)軟件組態(tài)平臺(tái)，如生產(chǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)平臺(tái)、計(jì)劃統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)平臺(tái)、油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)平臺(tái)、質(zhì)量檢查系統(tǒng)平臺(tái)、油品移動(dòng)關(guān)系可視化建模工具等。在各個(gè)平臺(tái)上，可根據(jù)用戶的具體要求，進(jìn)行功能組態(tài)，包括錄入界面、數(shù)據(jù)組織、顯示和報(bào)表輸出等。由于應(yīng)用組態(tài)平臺(tái)的靈活方便，可靠性高，用戶可直接參與組態(tài)，彌合了開(kāi)發(fā)人員與用戶的界限，使其融為一個(gè)整體，調(diào)動(dòng)了用戶的積極性，實(shí)現(xiàn)了CIMS中人力資源和智能資源的集成，這是在這么短的時(shí)間內(nèi)該項(xiàng)目得以順利完成的一個(gè)重要因素。
2  應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
在CIMS示范工程中，我們開(kāi)發(fā)了計(jì)劃優(yōu)化和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、計(jì)量管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、綜合信息查詢系統(tǒng)及APC 先進(jìn)控制系統(tǒng)等七個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。
生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)應(yīng)用訊博公司計(jì)劃優(yōu)化、原油評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的商品化軟件，并與自行研制的軟件系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)可視化建模、線性規(guī)劃求解，生成全廠年度、季度、月度生產(chǎn)計(jì)劃。生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)是生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際情況的匯總，在CIMS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、原油統(tǒng)計(jì)、能耗統(tǒng)計(jì)和綜合統(tǒng)計(jì)功能，確保了生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可靠性、一致性、時(shí)效的快速性及統(tǒng)計(jì)方法科學(xué)性。
油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)是全廠生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的重要組成部分之一，該系統(tǒng)還包括油品進(jìn)出廠管理，罐量計(jì)算的功能，可以實(shí)時(shí)推算出生產(chǎn)裝置各個(gè)側(cè)線的生產(chǎn)量、消耗量，可以按班實(shí)現(xiàn)全廠物料平衡。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中還實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地保存了原料供給、生產(chǎn)加工損耗、油品儲(chǔ)存、油品銷售之間的油品動(dòng)態(tài)移動(dòng)關(guān)系。人機(jī)界面采取圖形可視化方式，簡(jiǎn)捷直觀，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、管理部門、生產(chǎn)裝置可直接通過(guò)瀏覽器查看油品動(dòng)態(tài)移動(dòng)關(guān)系，并可以再現(xiàn)油品動(dòng)態(tài)移動(dòng)關(guān)系的歷史數(shù)據(jù)。
生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是將廠部決策層意圖轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)指令下達(dá)到車間，生產(chǎn)狀況上傳到?jīng)Q策層的樞紐執(zhí)行部分，是保證全廠生產(chǎn)安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)的關(guān)鍵所在，以往的調(diào)度以計(jì)劃調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度相結(jié)合的形式，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)程中各種狀態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度。由于CIMS示范工程的基礎(chǔ)工作所提供的良好支撐環(huán)境，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全廠范圍內(nèi)按組分劃分的動(dòng)態(tài)調(diào)度。動(dòng)態(tài)調(diào)度可以通過(guò)可視化界面實(shí)時(shí)查看全廠范圍內(nèi)某種組份的產(chǎn)出、儲(chǔ)存和消耗關(guān)系。以重整料動(dòng)態(tài)調(diào)度為例，可以實(shí)時(shí)采集涉及到產(chǎn)出重整料裝置的生產(chǎn)量、重整料罐區(qū)油罐動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、消耗的重整料裝置量等相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)重整料計(jì)劃的完成情況，重整料原料供應(yīng)情況、加工裝置生產(chǎn)負(fù)荷情況、重整料罐區(qū)儲(chǔ)存情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、量化的實(shí)時(shí)監(jiān)視，并通過(guò)重整料物料平衡模型，實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示出重整料系統(tǒng)可以維持生產(chǎn)的時(shí)間和生產(chǎn)量。完成這些功能涉及到的環(huán)節(jié)很多，數(shù)據(jù)量很大，實(shí)時(shí)性要求很強(qiáng)。除了重整料動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，其他組分的動(dòng)態(tài)調(diào)度，如蠟油、渣油等的動(dòng)態(tài)調(diào)度均可通過(guò)組態(tài)工具完成。
質(zhì)量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全廠所有餾出口、半成品質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)錄入、網(wǎng)上查詢、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量檢查組的質(zhì)量數(shù)據(jù)檢查審核功能。其數(shù)據(jù)與其他應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)高度集成，為質(zhì)量數(shù)據(jù)及時(shí)返回到生產(chǎn)車間或DCS系統(tǒng)中打下了良好的基礎(chǔ)。目前質(zhì)量數(shù)據(jù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、瀏覽器直接查詢，為生產(chǎn)車間及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)操作提供了依據(jù)。
計(jì)量管理系統(tǒng)是生產(chǎn)過(guò)程中的重要組成部分，與其他應(yīng)用系統(tǒng)緊密相關(guān)。計(jì)量系統(tǒng)中采集了全廠各生產(chǎn)裝置側(cè)線的計(jì)量數(shù)據(jù)，公司內(nèi)部與其它生產(chǎn)廠的互供料數(shù)據(jù)及公用工程中水、電、汽、風(fēng)、蒸汽等能耗數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)調(diào)度、全廠物料平衡和領(lǐng)導(dǎo)決策提供可靠的保證。計(jì)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的互供料系統(tǒng)和成品油出廠計(jì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為調(diào)度、管理人員提供了指揮生產(chǎn)的依據(jù)；計(jì)量系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了能耗數(shù)據(jù)的收集，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)匯總、輔助平衡，為生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)提供了信息基礎(chǔ)。
綜合信息查詢系統(tǒng)采用Browse/Server方式，通過(guò)Web技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布。信息主要依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中各生產(chǎn)裝置的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的生產(chǎn)、計(jì)量、能耗、質(zhì)量管理數(shù)據(jù)，從不同角度來(lái)組織視圖，建立統(tǒng)一界面和形式多樣的顯示方式：有實(shí)時(shí)流程圖、表格、趨勢(shì)、棒圖、餅圖等。用戶終端只需通過(guò)瀏覽器，便可隨時(shí)瀏覽生產(chǎn)信息，甚至在外地也同樣可以通過(guò)INTERNET隨時(shí)查詢生產(chǎn)情況。
APC先進(jìn)控制系統(tǒng)是石化CIMS示范工程中的重要組成部分。在集團(tuán)公司的總體安排和協(xié)調(diào)下，我們先后完成了連續(xù)重整裝置、重油催化裂化裝置的APC先進(jìn)控制項(xiàng)目，三套常減壓裝置的APC控制也正在實(shí)施中。已經(jīng)投用的連續(xù)重整、重油催化裝置的8套APC控制器投用率均在90%以上，為生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)揮了不可缺少的作用，獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。值得我們欣慰的是，在實(shí)踐中我們摸索出了一套行之有效的APC控制的實(shí)施方法和管理方法，為今后的先進(jìn)控制項(xiàng)目管理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。