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苗  健

作為集團公司的二級企業(yè)，我廠1998年4月提出了CIMS應(yīng)用示范項目的申請，完成了項目可行性論證、初步設(shè)計，1999年11月與集團公司簽定了CIMS應(yīng)用示范工程的項目合同書，明確了該項目的研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和研發(fā)進度。2000年3月通過了集團公司信息管理部組織的項目中期檢查和詳細設(shè)計評審。根據(jù)設(shè)計，全面實施了實時數(shù)據(jù)庫平臺的建設(shè)，完成了各項應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和集成，完成了合同書中規(guī)定完成的各項任務(wù)。2000年11月，順利通過了集團公司組織的CIMS專家組的驗收和集團公司科技成果的鑒定。
在煉廠CIMS示范工程項目中，我們依據(jù)“效益驅(qū)動”的原則，緊緊抓住產(chǎn)生效益的環(huán)節(jié)，圍繞生產(chǎn)過程，以物流為主線，確定項目的開發(fā)內(nèi)容。首先完成了總體設(shè)計，建立了全廠光纖網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)模型等支撐環(huán)境，再重點突破，實施了計劃優(yōu)化、動態(tài)調(diào)度、油品儲運、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)庫系統(tǒng)、系統(tǒng)信息的集成平臺等。
1.1  網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境的建立
本著CIMS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要實現(xiàn)實時控制網(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，下設(shè)重催、鉑重整、焦化、油品四個分中心。中心節(jié)點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)點采用快速Ethernet技術(shù)。各裝置DCS系統(tǒng)分別配置實時數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)接口，實現(xiàn)實時網(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50多個，光纖總長為42公里，實現(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)過系統(tǒng)分析，明確了操作層中的裝置生產(chǎn)數(shù)據(jù)、儲罐數(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、傳輸方式和存儲方式等；控制層中的關(guān)鍵工藝參數(shù)、控制方式及對于生產(chǎn)運行和設(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)營管理以及決策層中廠領(lǐng)導(dǎo)決策時需要的信息等，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)運行的堅實基礎(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、質(zhì)量信息、油品、設(shè)備等等。保證了數(shù)據(jù)的開放性、穩(wěn)定性、完整一致性和可擴充維護性。為各種應(yīng)用功能的開發(fā)提供了一個有效的信息集成環(huán)境。這一集成環(huán)境不會因為以后的組織機構(gòu)或者人事等諸多因素的變更而影響系統(tǒng)的正常進行和功能擴展。
1.3  全廠關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫的集成
全廠數(shù)據(jù)模型是實現(xiàn)全廠信息集成的基礎(chǔ)，而全廠關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫是全廠數(shù)據(jù)模型的具體實現(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)庫和全廠實時數(shù)據(jù)庫，并建立了應(yīng)用數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫。
全廠關(guān)系數(shù)據(jù)庫采用ORACLE 8I的系統(tǒng)平臺，按照數(shù)據(jù)模型建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；以此為基礎(chǔ)，建立各功能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)視圖，形成數(shù)據(jù)倉庫，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)平臺建立了全廠實時數(shù)據(jù)庫，用于存放全廠生產(chǎn)裝置的實時工藝數(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)的實時工藝數(shù)據(jù)已全部采集到實時數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)了5597個實時工藝數(shù)據(jù)點和部分油罐實時液位數(shù)據(jù)的實時采集，組態(tài)了240幅裝置流程實時數(shù)據(jù)畫面和100多個關(guān)系數(shù)據(jù)畫面。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網(wǎng)絡(luò)實時掌握全廠生產(chǎn)動態(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)庫和實時數(shù)據(jù)庫都是建立在統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)編碼基礎(chǔ)上，實現(xiàn)兩庫聯(lián)動，數(shù)據(jù)交換十分便捷可靠。
1.4  CIMS工程的應(yīng)用集成平臺的建立
在實現(xiàn)數(shù)據(jù)平臺集成開發(fā)，CIMS應(yīng)用系統(tǒng)建立的過程中，由于應(yīng)用對象的動態(tài)變化特性，如果使用傳統(tǒng)的直接編程方法開發(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)用集成平臺的開發(fā)和建立。應(yīng)用組合軟件技術(shù)，針對CIMS項目應(yīng)用系統(tǒng)的需求，我們開放了相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)軟件組態(tài)平臺，如生產(chǎn)動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)平臺、計劃統(tǒng)計系統(tǒng)平臺、油品儲運系統(tǒng)平臺、質(zhì)量檢查系統(tǒng)平臺、油品移動關(guān)系可視化建模工具等。在各個平臺上，可根據(jù)用戶的具體要求，進行功能組態(tài)，包括錄入界面、數(shù)據(jù)組織、顯示和報表輸出等。由于應(yīng)用組態(tài)平臺的靈活方便，可靠性高，用戶可直接參與組態(tài)，彌合了開發(fā)人員與用戶的界限，使其融為一個整體，調(diào)動了用戶的積極性，實現(xiàn)了CIMS中人力資源和智能資源的集成，這是在這么短的時間內(nèi)該項目得以順利完成的一個重要因素。
2  應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)
在CIMS示范工程中，我們開發(fā)了計劃優(yōu)化和生產(chǎn)統(tǒng)計系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、油品儲運系統(tǒng)、計量管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、綜合信息查詢系統(tǒng)及APC 先進控制系統(tǒng)等七個應(yīng)用系統(tǒng)。
生產(chǎn)計劃系統(tǒng)應(yīng)用訊博公司計劃優(yōu)化、原油評價數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的商品化軟件，并與自行研制的軟件系統(tǒng)進行有機集成，實現(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)計劃。生產(chǎn)統(tǒng)計是生產(chǎn)過程實際情況的匯總，在CIMS系統(tǒng)中實現(xiàn)了生產(chǎn)統(tǒng)計、原油統(tǒng)計、能耗統(tǒng)計和綜合統(tǒng)計功能，確保了生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可靠性、一致性、時效的快速性及統(tǒng)計方法科學(xué)性。
油品儲運系統(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)還包括油品進出廠管理，罐量計算的功能，可以實時推算出生產(chǎn)裝置各個側(cè)線的生產(chǎn)量、消耗量，可以按班實現(xiàn)全廠物料平衡。系統(tǒng)實現(xiàn)過程中還實時動態(tài)地保存了原料供給、生產(chǎn)加工損耗、油品儲存、油品銷售之間的油品動態(tài)移動關(guān)系。人機界面采取圖形可視化方式，簡捷直觀，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、管理部門、生產(chǎn)裝置可直接通過瀏覽器查看油品動態(tài)移動關(guān)系，并可以再現(xiàn)油品動態(tài)移動關(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、滿、優(yōu)的關(guān)鍵所在，以往的調(diào)度以計劃調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度相結(jié)合的形式，沒有實現(xiàn)生產(chǎn)進程中各種狀態(tài)實時動態(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)可以實現(xiàn)全廠范圍內(nèi)按組分劃分的動態(tài)調(diào)度。動態(tài)調(diào)度可以通過可視化界面實時查看全廠范圍內(nèi)某種組份的產(chǎn)出、儲存和消耗關(guān)系。以重整料動態(tài)調(diào)度為例，可以實時采集涉及到產(chǎn)出重整料裝置的生產(chǎn)量、重整料罐區(qū)油罐動態(tài)數(shù)據(jù)、消耗的重整料裝置量等相關(guān)數(shù)據(jù)，對重整料計劃的完成情況，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)儲存情況，實現(xiàn)實時、量化的實時監(jiān)視，并通過重整料物料平衡模型，實時計算并顯示出重整料系統(tǒng)可以維持生產(chǎn)的時間和生產(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，實時性要求很強。除了重整料動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，其他組分的動態(tài)調(diào)度，如蠟油、渣油等的動態(tài)調(diào)度均可通過組態(tài)工具完成。
質(zhì)量管理系統(tǒng)實現(xiàn)了全廠所有餾出口、半成品質(zhì)量數(shù)據(jù)的實時錄入、網(wǎng)上查詢、數(shù)據(jù)庫管理等功能，實現(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)可通過網(wǎng)絡(luò)、瀏覽器直接查詢，為生產(chǎn)車間及時調(diào)整生產(chǎn)操作提供了依據(jù)。
計量管理系統(tǒng)是生產(chǎn)過程中的重要組成部分，與其他應(yīng)用系統(tǒng)緊密相關(guān)。計量系統(tǒng)中采集了全廠各生產(chǎn)裝置側(cè)線的計量數(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。計量系統(tǒng)實現(xiàn)的互供料系統(tǒng)和成品油出廠計量數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，為調(diào)度、管理人員提供了指揮生產(chǎn)的依據(jù)；計量系統(tǒng)還實現(xiàn)了能耗數(shù)據(jù)的收集，實現(xiàn)了自動匯總、輔助平衡，為生產(chǎn)統(tǒng)計提供了信息基礎(chǔ)。
綜合信息查詢系統(tǒng)采用Browse/Server方式，通過Web技術(shù)進行數(shù)據(jù)發(fā)布。信息主要依據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中各生產(chǎn)裝置的實時數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)庫中存儲的生產(chǎn)、計量、能耗、質(zhì)量管理數(shù)據(jù)，從不同角度來組織視圖，建立統(tǒng)一界面和形式多樣的顯示方式：有實時流程圖、表格、趨勢、棒圖、餅圖等。用戶終端只需通過瀏覽器，便可隨時瀏覽生產(chǎn)信息，甚至在外地也同樣可以通過INTERNET隨時查詢生產(chǎn)情況。
APC先進控制系統(tǒng)是石化CIMS示范工程中的重要組成部分。在集團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先進控制項目，三套常減壓裝置的APC控制也正在實施中。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)運轉(zhuǎn)發(fā)揮了不可缺少的作用，獲得顯著的經(jīng)濟效益。值得我們欣慰的是，在實踐中我們摸索出了一套行之有效的APC控制的實施方法和管理方法，為今后的先進控制項目管理提供了寶貴的經(jīng)驗。