一 前言
    随着科学技术的迅猛发展，炼化企业越来越广泛地采用信息技术来改造传统产业，具体包括动态生产调度、优化计划排产、实施电子商务、提升管理水平等，使其成为挖潜增效、赢得市场竞争胜利的重要途径。但是，实现这些应用系统，离不开数据源的建设。
    二 公司信息化现状
    我公司于2000年建立了小型局域网，实现了办公大楼主要处室的部分联网并利用中油公司Internet出口访问互联网，由于受到当时的技术条件和投资等因素的限制，还没有形成覆盖全公司各部门、各车间的网络结构。目前公司的信息化及网络现状与中油股份公司信息化建设水平相差很远，远远不能适应中油股份公司对网络基础建设的基本要求，同时中油公司推广的一系列应用系统（如OA系统、电子商务、项目管理系统、合同管理系统、财务系统、物资管理系统等）也无法在我公司完全开展，已不能满足企业生产经营管理的需要。为了使信息系统更好地支持企业发展战略，需对现有网络系统等基础设施进行改造。根据炼化企业仪表自动化程度较高，技术进步速度快的特点，我们运用了以网络基础建设带动数据源建设，以数据源建设带动应用系统建设，以应用系统建设带动企业信息化建设这一思路。
    三 指导思想
    建设的信息系统，要保持与中油股份总部信息系统建设进程相同步，实现公司经营管理规范化、生产管理最优化、过程控制智能化；并且以物流、资金流、信息流为系统集成主线，建立以企业数据模型为核心的数据集成和应用集成平台，实现管理网络与控制网络的有效集成，贴近以“安稳长满优”为中心的生产管理，优化计划调度，分析能耗、物耗；统一数据标准，强化操作管理和生产过程自动化，为公司决策系统提供实时、准确、完整、真实的数据信息支持。在主要信息技术装备水平、主要应用水平上接近或达到国内先进水平。遵照“总体规划、分步实施”的建设原则。
    四 规划方案
    4.1网络建设
    为了实现公司信息化管理需要，首先必须对现有局域网进行改造，信息网络在物理上覆盖全公司各部门、各车间千兆光纤办公网络，使全公司的计算机互联互通，实现数据流、信息流畅通无阻，达到千兆主交换、千兆到结点、百兆到桌面的全公司网络系统。再通过Internet出口连接到互联网上，网络拓扑结构见图1。在公司局域网服务器上架设web服务器、FTP服务器，通过股份公司区域中心数据网提供的VPN通道，实现远程办公的目的。同时，将生产装置及现场的智能化仪表、PLC、微机监控、DCS和现场总线同过网络联入局域网并实现自动数据采集。
    4.2数据源的分类
    所谓数据源，即数据的源头，它是在数据产生的当时当地直接获取数据的实体。数据牵涉面广，种类繁多，可从数据的来源、时间、特点、用途、表现形式等对其进行分类，宏观上包括原始数据和加工数据、专用数据和共享数据、静态数据和动态数据、实时数据和历史数据、内部数据和外部数据等，构成企业的业务流、信息流、资金流和物流。对炼化这一具体的行业来说，其数据源总体上应该包括以下内容。
    1） 工艺流程数据
    生产装置的连续运行是炼化企业的流程特点，而工艺流程数据直接、实时、准确地反映了生产装置运行状况。所谓工艺流程数据，指的是生产装置各单元测线的温度、压力、流量、液位、在线分析仪器数据、重要阀门开度和自保联锁状态等。显而言之，这些包括由原料、产品、操作参数、能耗和剂耗等在内的生产装置综合数据，是现场工艺人员调整操作的依据，也是上层生产调度人员掌握生产装置运行状况的手段，进而指挥和平衡生产。同时，工艺流程数据也是先进控制和优化控制实施的基础，反过来又能通过工艺流程数据来检查和评价其控制效果。
    2） 油品质量数据
    炼化企业的操作者和管理者需要可靠、实时的产品质量数据，以便及时调节生产，使流程的每个环节都能够迅速响应条件的改变，用合理的质量来获取有效利润。油品质量数据项多繁杂，如密度、黏度、比色、闪点、倾点、浊点、冰点、燃点、蒸汽压、凝固点、冷滤点、含氧量、辛烷值、烃组成和其他色谱数据，以及馏出口组分和出厂产品的合格率等。质量数据的采样周期由生产流程的需要而定，根据不同质量数据安排为1h、2h、4h；在开车和生产非正常期间，则根据需求随时采样，进行化验分析。
    3） 油品罐存数据
    储罐是炼化企业原料、半成品和成品的集散仓库，直接关系着物料平衡、油品调合和生产过程的调度，构成了举足轻重的储运系统。油品罐存数据主要包括油罐液位、油罐当前状态(进油、出油、循环、封罐)、油温、介质密度、液位超限报警、可燃气体报警、阀门开关状态，以及机泵启停状态、管道油品流向等。储运系统自动化，不仅从安全上能够避免跑油、窜油、冒罐等事故的发生，而且在提高油品调和质量、充分利用储罐空间和节能降耗等方面发挥重要作用。
    4） 公用工程数据
     公用工程是炼化企业生产的基本保证，相关数据包括水、电、汽、油、液化气、瓦斯、风、氮气、氢气等。对液体和气体计量仪表的选型，主要应依据3方面考虑：(1)被计量介质的类型要求；(2)被计量介质的工况要求，如组分、流量、压力、温度、黏度等；(3)被计量介质的精确度要求。如原油进厂和产品出厂、动力外购和供外、进装置原料和出装置产品、生产系统成本核算、生产过程控制系统、辅助单位用能等；考虑到瓦斯系统运行状况对炼化企业生产过程的影响举足轻重，对以下现场数据的收集是不可缺少的：高压与低压瓦斯、气柜系统(气柜高度、压缩机运行状态)、火炬系统(放空瓦斯量、蒸汽使用量、火炬点火时间)、关键阀门开度、重要部位压力和加热炉烧瓦斯火嘴数目等。
    5）设备管理数据
    一个炼化企业，有成千上万台各种类型的设备。这些设备状态正常与否，是生产装置安稳长满优运行的关键。设备的静态和动态数据科学地决定了工厂维护和检修计划的制定和实施。特别要提出的是，对炼化企业来说，在线实时监测大机组运行状态，如转速、轴温、振动和轴位移等参数，并经计算机处理后提供当前和历史趋势图、轴心轨迹/时基图、频谱/全频谱图、系统事件列表、报警列表等，是十分重要的。为了进一步提高大机组的维护水平，尤其是能在故障发生前做出正确判断并采取相应措施，防患于未然，还可考虑采用专家系统，进行故障的诊断和预测。
    6）经营管理数据
    相对低层的生产管理数据来说，经营管理数据属企业的上层决策范畴。具有行业特色的ERP系统，正是在如财务(成本、资金、利润、损益、负债)、计划(排产、平衡、盘点、达标)、销售(计划、合同、市场、运输)、供应(采购、合同、库存、商情)、技改(计划、评估、进度、投资)、人事(档案、考核、调配、工资)等数据完整性和准确性的基础上，通过业务流程清晰的描述和定义，在企业内部建立一套集成的管理信息系统，以支持日常操作和高级管理，最终实现企业运作的优化。显而易见，它对企业管理的规范化和领导决策的科学化，最终提高经济效益和市场竞争力，起到了至关重要的作用。
    7）办公自动化数据
    根据现代办公的业务需要，办公自动化的定位应包括：(1)完善的文字处理功能。文字处理要求能准确、迅速处理各类文件、报告，并具备文字的编辑、修改、存储、排版、打印和复制等功能，为用户提供易学易用的汉字输入方式。(2)较强的数据处理功能。数据处理是办公自动化的基本业务，通过计算机的软硬件，准确地对数据进行登录、分类、存储、统计、查询和制表。(3)语音处理和图像处理。多媒体技术的出现，使办公自动化领域面目一新，给用户带来极大方便，同时也提高了办公信息的应用范围和应用价值。
    办公自动化数据大多属超文本范畴，主要包括：(1)企业的收发文；(2)数据共享的“部门信息”；(3)上报或下传的请示、批复、指示、汇报、报告、通知、通报、调查报告、工作计划、工作方案、工作总结；(4)网上公共信息；(5)电子邮件；(6)个人文档资料管理等。
    4.3 数据源的集成和管理
    1、数据的采集
    (1)人工采集
    人工采集数据，一般指操作人员利用炼化企业生产过程中由测量仪器仪表所获取并显示出的各种流程、动力、储运等数据，以及在炼化企业经营过程中产生的各种凭证、账单、报表等数据，通过键盘输入到信息管理系统，记录到系统所定义的载体或介质上。
    (2)自动采集
    炼化企业已普及地采用了智能化仪表、PLC、微机监控、DCS和现场总线，不仅能实时、准确和完整地获取生产和经营数据，而且可在接口的支持下，无须人工干预通过网络上传到企业的信息管理系统。这就是数据自动采集的工作方式。
    (3)人工和自动相结合的采集
    为满足信息管理系统的总体需求，在目前还无法做到完全自动采集数据的情况下，采用人工和自动相结合的数据采集方式是可行的，也是必然的。因为对管理层和决策层来说，他们所关心的是所需企业生产经营数据的及时、完整和准确，而并不苛求这些数据的来源。
    2、实时数据库
    炼油厂过程层的数据，包括工艺、储运、设备运行和公用工程等，其中实时数据反映了当前生产状况，历史数据记载了以前的生产过程，这些大量复杂数据的收集、存储、处理和查询，采用传统文件管理或关系数据库，是很难完成的。实时数据库技术，从根本上解决了流程工厂过程数据的自动采集、加工处理和指导生产的瓶颈。实时数据库具有和传统数据库基本相同的体系结构，其不同点主要表现在数据与时间的相关性，从而使其既能支持对大量数据的共享，维护数据的完整和一致，又能满足对数据进行实时处理的要求。
实时数据库用于过程数据的自动采集、存储和监视，其范围相当广泛，主要表现在：(1)能与各种底层控制设备(如DCS、PLC、智能仪表、罐区检测单元、实验室管理系统等)相连，实现多种数据源的自动采集；(2)监控现场过程正发生的实时数据，及时指导生产，调整流程操作；(3)记录现场过程的历史数据，供历史数据查询、事故分析和流程模拟使用；(4)生产装置先进控制和优化控制的数据平台，其目标的实施可提高装置处理能力、产品收率、产品质量，获取可观的经济效益；(5)和关系型数据库相结合，构建分布式应用系统，为炼化企业管控一体化提供完整的数据源和功能强大的作业管理。
    3、关系型数据库
    炼化企业的生产和经营管理部门的职能，是把反馈上来的生产和经营数据，经过分析判断，下达指令指挥生产和进行经营决策。在生产和经营管理信息系统中，构造一个统一的分布式关系型数据库，由一个统一的DBMS来进行管理，某一节点所要存取的数据可能物理地存放在其他节点上，甚至该节点所提交的任务也是在另外某个节点上完成，但该用户完全感觉不到这种物理上的分布，实现节点透明性是十分必要和重要的。
    4、异种数据库互联
    炼化企业信息化建设过程中对数据源的管理，既有关系数据库，又有实时数据库，而一个企业的信息管理系统由于各种原因往往又会采用多种产品的数据库。建立在数据源之上的应用系统，系统的数据来源是通过关系型数据库获得的，目前，解决异种数据库互联的技术方案，一般采用ODBC(Open DataBase  Connectivity)、还有DDE和OPC三种选择。
    5、数据仓库
    对炼化企业来说，一个完善的管控一体化信息系统，在以实时数据库为核心的实时控制软件平台和以关系型数据库为核心的管理信息集成软件平台上，还应构造功能十分强大的数据仓库。数据仓库是数据库技术的一种新应用，面向企业领导层，提供决策支持系统所需的数据。数据仓库对分散在实时数据库和关系型数据库中的数据进行面向决策的重组，归纳整理后转换成集中的按“主题”组织的可随时调用的深层信息。数据仓库中的一条记录，有可能是基础数据中若干个表中若干条记录的归纳和汇总。
    与关系型数据库不同，它更偏向于工程，因而在技术上可根据其工作过程分为数据的抽取、数据存储和管理、数据的表现和数据仓库设计的技术咨询4方面。至于创建数据仓库的方法，一般都由数据开始，在分析的基础上，对所需数据进行集成，生成各个主题域，确定从源数据到数据仓库的数据转化/综合模型，为终端用户提供查询工具。在这一IT产业的前沿领域，Microsoft、IBM、Oracle、Sybase、Informix等都推出了具有不同特点的数据仓库解决方案。数据仓库的建设是一项复杂和长期的工程，虽然投资较大，但它的成功将给企业创造巨大的经济和社会效益，使企业具有更强的市场竞争能力。
    五 数据源的上层应用
    信息化过程中获取的大量规范化的数据是企业最宝贵的资源，如何充分挖掘和利用这些宝贵资源已成为人们的共识。
    1）动态生产调度
    生产调度是生产管理信息系统的核心，它承担着组织企业生产活动的重要角色，是完成企业计划目标的具体保证。所谓动态生产调度，总体上说包括两个不同的层次：(1)自动采集和生产相关的现场实时数据，通过覆盖全厂的“高速信息公路”及时传送上来，经过信息系统的加工处理，把反映生产状况的如原油加工量、产品产量、产品收率、产品质量、油品罐存和能耗等生产数据，以图形或图表的形式直观地显示出来，管理人员据此并结合本人的经验和知识，及时作出符合实际的判断，下达正确指令指挥生产。(2)在此基础上建立“桌面炼油厂”，即全厂流程模拟优化系统。它可以是离线或在线的，也可以是部分在线、部分离线的。根据现场提供的实时数据，在“桌面炼油厂”，把Process、PROⅡ、Aspen Plus等流程模拟软件应用于模拟装置新产品开发中的工艺条件、装置设备生产能力的标定和制定合理的改造方案、装置非正常运行的模拟诊断、优化工况指导生产装置的工艺操作，从而把生产装置的工艺技术管理提到一个新水平。
    2）先进控制和过程优化
    随着DCS的广泛应用，生产过程控制水平有了很大的提高。但是，多数DCS仍然使用的是常规的控制方法(PID)，没有充分发挥其功能。为消除这一生产瓶颈，在完整数据源的基础上，借助充分的计算能力，先进过程控制和在线实时优化已成为炼化企业挖潜增效的重要技术手段。目前，先进控制已广泛应用于常减压、催化裂化、催化重整、延迟焦化、烷基化、润滑油精制、乙烯裂解、芳烃等生产装置。过程优化主要是针对与经济指标直接有关系的目标函数而言的，如产品的质量和数量的提高，原料和能量消耗的降低等，因此可获取可观的经济和社会效益。过程优化一般又分为离线和在线优化。   
    3）动态物料平衡
    物料平衡和能量平衡是大型炼化公司生产管理基本和主要的执行环节，大体上包括：(1)罐区的成品油和半成品油，依据交库量、前日库存量、当日库存量、出厂量，与加工装置生产能力间的平衡；(2)罐区交付给装置的原料和装置收到来自罐区的原料，以及装置生产产品回送给罐区和罐区收到装置生产产品间量的平衡；(3)全厂供能、产能和用能间量的平衡。由于数据采集系统和实时数据库的建立，水、电、汽、油、瓦斯等计量数据能实时上网，再构造一套优化的数学模型，适时作出符合企业生产实际的原油、蜡油、渣油、瓦斯、液化气和蒸汽平衡，使实现全厂动态的物料平衡和能量平衡成为可能。通过动态的物料平衡和能量平衡，提供准确可靠的库存数据、产品收率、油罐组分跟踪、能量消耗和加工损失，进而辅助生产管理者作出符合生产实际的决策。为保证成品油的质量，同时又避免质量过剩，有效的方法是合理地调合现有油品组分，即根据调合信息生成的线性规划模型，给出组分油的性质、数量和成品的要求，通过优化计算，实现成本最小或利润最大的控制目标。
    4）动态能量平衡
    一般来说，能源费用是炼化企业最大的操作成本，也是其挖潜增效、获得巨大效益的潜力所在。过去，炼化企业的计量大都采用人工抄表，表多人少，一天一次，甚至几天一次，对数据的整理和统计只是每月做一次，远远不能满足生产和管理的要求。通过计量数据源的成功建设，有了完整、准确的能耗数据，就可完成对企业水、电、汽、油、液化气、瓦斯、风、氮气、氢气等能耗的平衡推算，实现企业整体的动态能量平衡，使管理者能及时了解能耗动态，分析问题，研究瓶颈，以及采取改进措施，从而保证了生产的平稳运行，减少了不必要的经济损失；同时，通过网络，还能使车间及时了解生产和能耗状况，为车间的成本核算提供数据依据。根据统计数据，动态能量平衡实现后，综合起来可降低企业(3～5)%的能源成本，为企业创造可观的经济效益。
    5）流程模拟
    有了完整、准确的现场实时数据，使流程模拟的实施成为可能。石油化工系统规模宏大，由许多复杂内部关联的单元操作模块组成，单元模块之间由物料流、能量流及设备的相互连接而组成不同石油化工过程流程。流程模拟技术越来越广泛地应用于工艺集成分析、设备检修改造、开工停工决策、过程优化研究和控制系统评估等。流程模拟技术已成为炼化企业消除瓶颈、节能降耗、改进操作、提高产品产量和质量的强有力手段，使企业获得显著的经济效益。
    6）计划优化(PIMS)
    炼化企业的经营目标是通过对原料的加工，生产出各种炼化产品，同时谋求企业的最大经济效益。为了实现这一总目标，需要企业的计划、生产、调度、储运、销售、财务、供应等职能部门进行有效的经济活动。围绕这些活动的中心是制定生产经营计划和实施这一计划。在掌握了大量真实数据的基础上，采用线性规划的数学方法，通过正确描述排产过程的数学模型，就能在较短的时间内，自动编制出最优的生产计划方案。PIMS不仅可用于企业长期战略规划的制定，也可用于计划部门月、季、年计划的编制，甚至用于调度部门每天对装置生产和油品储运的安排。
    7）真正意义上的成本核算和控制
    在数据源基础上建立起来的企业管理信息系统，车间依据财务部门下达的生产成本控制指标，层层分解到班组和个人，并充分利用实时数据库和关系数据库中所提供的能耗、物耗、质量、收率和流程等数据，严格进行量化考核。其结果，不仅强化了管理，实现了真正意义上的成本核算和控制，而且还增强了生产管理的灵敏度和柔性，提高了生产操作的平稳度和产品质量，最终确保生产装置的安稳长满优的运行。
    8）ERP
    ERP是Enterprise Resource Planning的英文缩写，意为“企业资源计划”，ERP系统把先进的信息技术和管理思想有机地结合起来，合理地调配企业资源，最大化地获取经济效益，成为现代企业的运行模式。回顾ERP在国内的发展过程，尽管已成为IT产业的热点，不少企业以极大的热情在实施，但真正成功者却是凤毛麟角。究其原因，一是企业的整体业务流程是否已通过重组，实现了富有弹性的扁平化组织机构，为ERP的推行创造一个良好的组织环境；二是企业的信息化基础如何，业务部门采用计算机进行辅助管理的深度和广度，以及领导者和管理者对信息技术的认识程度和操作水平，都将直接影响着ERP的具体实施；还有相当重要的一条，就是为ERP提供信息的数据源是否得到开发，能提供完整、准确和实时的基础数据，其中包括财务、生产经营、产品结构、安全库存、客户及供应商基础数据等。
    9）物资供应管理系统
    近年来我公司物资管理进行了业务流程优化和再造，物资业务处理走向规范化和科学化，物资管理工作从物资需求的提出到物资消耗的跟踪全部摆脱手工作业的模式，利用供应资源管理系统SRM2.0来完成所有的业务处理环节，系统覆盖计划管理（需求计划、采购计划）、询比价管理、供应商管理、合同管理、仓储管理、质量管理和市场研究等内容，还包括全局范围的综合查询业务。
    六 结束语 
    数据源建设对炼化企业信息化来说，十分关键和重要，已越来越被人们所了解和认识。通过各种方式检测各种数据，只是数据源建设初级阶段的工作，随着信息化进程的发展还要进行更深层次的开发，即所谓的数据整合。数据整合是利用各种数据统计方法和生产过程机理，检测并剔除显著误差，减少随机误差，保证数据的一致性和可靠性。数据整合的效果是十分明显的，它使得在不更换仪表的情况下，提高数据的准确性和计量精确度，实现对生产装置的有效控制，保证科学决策得到真正的实施，最终充分发挥炼化企业计算机管理控制一体化的绩效。数据整合技术的思想已为人们所认可，但距离实用和普及还有一段路要走，目前正在研究数据整合的方法，开发数据整合的工具，并在此基础上构造面向企业应用集成的数据平台。
 

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