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侯子良（1935－）
男，上海人，教授級高級工程師。電力行業熱工自動化標準化技術委員會一、二屆主任委員，火電廠廠級監控信息系統(SIS)研究會會長，過程自動化技術中心常務副主任，東方自動化網總裁，從事電廠自動化行業管理、規劃設計、咨詢等工作。
摘要：本文介紹了國際上廣泛流行的制造執行系統（Manufacturing Execution System,簡稱MES）概念，以及流程企業信息化的MES+ERP模式，分析了它與我國電廠信息化過程中形成的獨特的廠級監控信息系統（Supervisory Information System in Plant level,簡稱SIS）概念，以及電廠信息化的SIS+MIS模式的相同點和不同處，揭示了我國電廠信息化模式及SIS概念形成的國際意義。本文還簡述了我國電廠信息化發展現狀。本文可供各流程企業信息化工作參考。
關鍵詞：制造執行系統；廠級監控信息系統；實時信息系統
Abstract: It is introduced that the conception of Manufacturing Execution System(MES) popular in the world and its MES + ERP mode in process enterprises. The conception of Supervisory Information System in Plant Level(SIS) and its special SIS + MIS mode in power plant in China are presented. Also, the similar and different part between MES and SIS,international meaning of SIS conception and information system developing in the power plant in China are described. The paper should be conferred by the work of the enterprise for developing information system. 電廠信息化模式 實時生產過程 非實時生產過程 企業管理 中國 SIS MIS 外國 MES ERP SIS數據庫規模 套數 所占份額 ≤20000點 50 39.7% 30000-40000點 25 19.8% 50000點 36 28.6% ≥60000點 15 11.9%
Key words: Manufacturing Execution System(MES) Supervisory Information System in plant level (SIS) Real-time Information System
1 MES概念
1992年，美國先進制造研究機構（Advanced Manufacturing Research,簡稱AMR）在對流程企業做了大量調查研究基礎上提出了企業的三層集成模型，即自下而上為控制層、執行層和計劃層。每一層有對應的控制和/或管理系統及其相應的軟件。對應控制層的DCS、SCADA已經得到了廣泛應用，并取得了明顯的安全經濟效益。對應計劃層的ERP在發達國家的許多企業中也逐步廣泛應用。但是，由于當時對對應執行層的信息系統沒有人關注，計劃層ERP與控制層DCS互相隔裂運行，ERP沒有生產實時信息的支持，以致企業信息化成效甚微。
經過一段時期的反思，到九十年代后期，對應執行層的MES迅速發展起來，根據AMR研究，近期世界MES市場每年已突破10億美元。
什么叫做MES呢？AMR和MESA都給出了詳細的定義，簡言之，MES是位于上層計劃管理系統與底層控制系統之間的面向車間生產過程的管理信息系統。
目前國際上所有流程企業，以及中國石化、鋼鐵等行業大多應用MES+ERP模式來規劃和發展企業信息系統。
2 SIS概念
SIS概念是由我國行業專家于1997年在研究電廠企業特點和總結中國電廠信息化發展過程的經驗和教訓基礎上提出的。
早在1993年，我國唐山發電總廠就已經開發了一個類似于SIS的供值長用的廠級實時生產過程監視和管理系統。但是由于當時計算機技術水平的限制，以及人們主要視線集中解決DCS應用問題，這種需求沒有引起注意。
九十年代中期，中國不少電廠紛紛投入巨資建設MIS，與國外一樣，由于多種原因，特別是因為MIS沒有實時生產數據支持，也大多成效甚微。
隨著中國電廠機組（車間）級自動化任務的基本解決，電廠信息化任務擺到人們面前，迫切要求解決電廠廠級信息化的規劃問題，正是在這種背景下，在中國，SIS概念應運而生，并形成了一條SIS+MIS的中國電廠信息化道路。
什么叫做SIS呢？當時筆者在提出概念后提議并隨后列入電力行業標準中是這樣定義的：“SIS主要是為火電廠建立全廠生產過程實時/歷史數據庫平臺，為全廠實時生產過程綜合優化服務的實時生產過程監控和管理的信息系統。”
3 SIS與MES概念比較
SIS和MES概念有個共同點，那就是它們都是企業三層模型中介于控制層（DCS）和企業管理層（ERP、MIS）之間的信息系統，都是在總結ERP或MIS割裂控制層信息而失敗的教訓基礎上提出的。
SIS和MES的差異在哪兒呢？
(1) SIS對象非常明確是指實時生產過程（運行），而在規劃廠級信息化系統時將非實時生產過程（檢修等）納入MIS中；而MES對象泛指生產過程，包括實時和非實時生產過程。兩者優化對象的差異如表1所示。
表1
（運行）
（檢修）
電廠信息化采用SIS+MIS模式，系統配置清晰，管理方便，易于保證信息系統安全，因為：
a 更好滿足實時生產過程實時性要求。SIS主要是處理實時生產過程的實時信息，監控和管理的時間性要求相對較高；而MIS包含大量非實時信息，盡管也包括SIS上傳的實時信息，但總的來說，實時性要求相對較低。
隨著實時信息的增加、實時生產過程優化功能加強和運算工作量增加，SIS模式能更好滿足實時性要求的優點將日益顯現出來。
b 服務對象清晰。SIS服務于各級運行值班人員以及研究和管理生產運行過程的相關管理人員，而MIS主要服務于設備檢修，計劃、經營以及行政方面的人員，服務對象分工清晰，知識結構專一，便于管理。MES+ERP模式中，由于MES將運行和檢修兩個專業知識和機構混在一個系統中，給系統配置帶來諸多不便。
c 保障安全方便。SIS和MES直接與機組（車間）級控制系統聯接，因此，它應具有比MIS和ERP更高的安全等級。此外，廠級實時生產過程的監控和管理本身也比非實時生產過程管理具有較高的安全等級。
在SIS+MIS模式中，把安全等級相對較低的非實時生產管理納入安全要求相似的MIS中，而SIS中集中配置安全等級較高的實時生產過程監控和管理，同時還減少了它面向服務的人員，安全等級配置合理，安全性更容易得到保證。
(2) MES主要考慮離線管理，而SIS還考慮在線監視和管理，而且根據電廠獨有特點，在納入機組優化負荷分配后還將會出現全廠綜合優化控制功能。
目前，我國已經有一些電廠采用非直調方式（中調把全廠負荷發給電廠，電廠按優化分配算法把負荷分配給每臺機組），取得了明顯的經濟效益，日益受到電網調度的支持和電廠的重視。如果SIS中的這一功能真正實現閉環，那么它的安全等級將會提升到與機組控制級相同的水平。MES概念中沒有考慮到電廠這一特點，MES+ERP模式很難滿足這種要求。
綜上分析，中國電廠信息化的SIS+MIS模式具有一定優越性和普遍意義，豐富了國際上電廠和類似于電廠的流程企業信息化的模式。
4 我國SIS發展現狀
目前，我國電廠信息化建設已有一批標準可供遵循，包括2004年頒發的專門用于SIS的標準“火力發電廠廠級監控信息系統(SIS)技術規程”，這為我國健康發展電廠信息化提供了保證。
關于SIS項目，根據SIS研究會統計，我國十五期間已經有近200多個電廠建設SIS項目基本情況如下：
(1）SIS網絡
25%項目SIS和MIS是一個網絡，中間僅采用防火墻類的邏輯隔離措施；75%項目SIS和MIS網絡間還采用了網閘類物理隔離措施，而且限制信息只能從SIS向MIS傳送，不允許反向傳送，以確保SIS更高安全等級。至于SIS與DCS間的接口更是采取了嚴格的隔離措施，以確保機組控制級的更高安全等級。可見中國在發展電廠信息化時非常重視信息安全配置的投入。
(2）SIS的實時/歷史數據庫
大約78%由國外企業提供，如美國OSI公司的PI，Instep公司的eDNA等，大約22%由國內企業提供。數據庫規模見表2。
表2
(3）SIS優化軟件
由于這一領域國外企業介入較晚，目前約80%由國內SIS公司提供，只有20%由國外企業提供，主要是西門子、ABB等企業，目前國外企業已開始重視中國電廠優化軟件市場，紛紛進入中國。
(4）SIS評估
由原電力部副部長陸延昌先生為首的專家小組于2004年和2005年分別對盤山電廠(2×600MW)和石嘴山電廠(4×300MW)的SIS項目進行了評估，充分肯定了SIS的巨大安全和經濟效益，對我國電廠信息化向前發展產生了深遠影響。
根據預測，今后五年內平均每年至少會有70～80個電廠要配置SIS項目，我國電廠信息化已進入建設高潮。
編號：080522
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號