苗  健

作為集團公司的二級企業(yè)，我廠(chǎng)1998年4月提出了CIMS應用示范項目的申請，完成了項目可行性論證、初步設計，1999年11月與集團公司簽定了CIMS應用示范工程的項目合同書(shū)，明確了該項目的研究目標、研究?jì)热莺脱邪l(fā)進(jìn)度。2000年3月通過(guò)了集團公司信息管理部組織的項目中期檢查和詳細設計評審。根據設計，全面實(shí)施了實(shí)時(shí)數據庫平臺的建設，完成了各項應用系統的開(kāi)發(fā)和集成，完成了合同書(shū)中規定完成的各項任務(wù)。2000年11月，順利通過(guò)了集團公司組織的CIMS專(zhuān)家組的驗收和集團公司科技成果的鑒定。
在煉廠(chǎng)CIMS示范工程項目中，我們依據“效益驅動(dòng)”的原則，緊緊抓住產(chǎn)生效益的環(huán)節，圍繞生產(chǎn)過(guò)程，以物流為主線(xiàn)，確定項目的開(kāi)發(fā)內容。首先完成了總體設計，建立了全廠(chǎng)光纖網(wǎng)絡(luò )和數據模型等支撐環(huán)境，再重點(diǎn)突破，實(shí)施了計劃優(yōu)化、動(dòng)態(tài)調度、油品儲運、質(zhì)量管理等應用系統，為CIMS示范工程的完成打下了良好的基礎。
NR_CIMS系統的總體結構如圖1所示。

圖1  NR-CIMS系統總體結構圖

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(chǎng)數據模型及其數據庫系統、系統信息的集成平臺等。
1.1  網(wǎng)絡(luò )支撐環(huán)境的建立
本著(zhù)CIMS網(wǎng)絡(luò )系統要實(shí)現實(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(chǎng)主干。以星型和環(huán)型相結合的拓撲結構，以工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )中心為中心節點(diǎn)，下設重催、鉑重整、焦化、油品四個(gè)分中心。中心節點(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(hù)節點(diǎn)采用快速Ethernet技術(shù)。各裝置DCS系統分別配置實(shí)時(shí)數據庫網(wǎng)絡(luò )接口，實(shí)現實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )和管理網(wǎng)絡(luò )的連接。全廠(chǎng)共連有網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)50多個(gè)，光纖總長(cháng)為42公里，實(shí)現了光纖到裝置，到罐區、到碼。

1.2  全廠(chǎng)數據模型的建立
經(jīng)過(guò)系統分析，明確了操作層中的裝置生產(chǎn)數據、儲罐數據、質(zhì)量數據等各種業(yè)務(wù)數據及其相互之間的關(guān)系，設備層中數據類(lèi)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、控制方式及對于生產(chǎn)運行和設備保障的具體要求；調度層中的生產(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(chǎng)領(lǐng)導決策時(shí)需要的信息等，并著(zhù)重分析各層之間的數據關(guān)系。應用軟件工程方法，制定設計方案，逐步建立和完善了全廠(chǎng)的數據模型，使其成為CIMS系統運行的堅實(shí)基礎，并在此基礎上建立了全廠(chǎng)統一的數據編碼體系，包括裝置側線(xiàn)、工藝編號、質(zhì)量信息、油品、設備等等。保證了數據的開(kāi)放性、穩定性、完整一致性和可擴充維護性。為各種應用功能的開(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 )因為以后的組織機構或者人事等諸多因素的變更而影響系統的正常進(jìn)行和功能擴展。
1.3  全廠(chǎng)關(guān)系型數據庫和實(shí)時(shí)數據庫的集成
全廠(chǎng)數據模型是實(shí)現全廠(chǎng)信息集成的基礎，而全廠(chǎng)關(guān)系型數據庫和實(shí)時(shí)數據庫是全廠(chǎng)數據模型的具體實(shí)現，為此，將全廠(chǎng)數據模型應用CASE工具直接轉換成全廠(chǎng)關(guān)系數據庫和全廠(chǎng)實(shí)時(shí)數據庫，并建立了應用數據庫和數據倉庫。
全廠(chǎng)關(guān)系數據庫采用ORACLE 8I的系統平臺，按照數據模型建立相應的數據庫；以此為基礎，建立各功能系統的數據庫和數據視圖，形成數據倉庫，以滿(mǎn)足不同功能系統的需求。
根據數據采集、共享頻率的需求，以Honeywell的Uniformance為系統平臺建立了全廠(chǎng)實(shí)時(shí)數據庫，用于存放全廠(chǎng)生產(chǎn)裝置的實(shí)時(shí)工藝數據。目前全廠(chǎng)9套DCS系統及2套非DCS的數采系統的實(shí)時(shí)工藝數據已全部采集到實(shí)時(shí)數據庫中，實(shí)現了5597個(gè)實(shí)時(shí)工藝數據點(diǎn)和部分油罐實(shí)時(shí)液位數據的實(shí)時(shí)采集，組態(tài)了240幅裝置流程實(shí)時(shí)數據畫(huà)面和100多個(gè)關(guān)系數據畫(huà)面。有關(guān)領(lǐng)導和部門(mén)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(chǎng)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)系數據庫和實(shí)時(shí)數據庫都是建立在統一數據模型和數據編碼基礎上，實(shí)現兩庫聯(lián)動(dòng)，數據交換十分便捷可靠。
1.4  CIMS工程的應用集成平臺的建立
在實(shí)現數據平臺集成開(kāi)發(fā)，CIMS應用系統建立的過(guò)程中，由于應用對象的動(dòng)態(tài)變化特性，如果使用傳統的直接編程方法開(kāi)發(fā)，將使得建立的應用系統缺乏健壯性和靈活性。為此，我們特別注意了應用集成平臺的開(kāi)發(fā)和建立。應用組合軟件技術(shù)，針對CIMS項目應用系統的需求，我們開(kāi)放了相應的應用系統軟件組態(tài)平臺，如生產(chǎn)動(dòng)態(tài)調度系統平臺、計劃統計系統平臺、油品儲運系統平臺、質(zhì)量檢查系統平臺、油品移動(dòng)關(guān)系可視化建模工具等。在各個(gè)平臺上，可根據用戶(hù)的具體要求，進(jìn)行功能組態(tài)，包括錄入界面、數據組織、顯示和報表輸出等。由于應用組態(tài)平臺的靈活方便，可靠性高，用戶(hù)可直接參與組態(tài)，彌合了開(kāi)發(fā)人員與用戶(hù)的界限，使其融為一個(gè)整體，調動(dòng)了用戶(hù)的積極性，實(shí)現了CIMS中人力資源和智能資源的集成，這是在這么短的時(shí)間內該項目得以順利完成的一個(gè)重要因素。
2  應用系統的開(kāi)發(fā)
在CIMS示范工程中，我們開(kāi)發(fā)了計劃優(yōu)化和生產(chǎn)統計系統、生產(chǎn)調度系統、油品儲運系統、計量管理系統、質(zhì)量管理系統、綜合信息查詢(xún)系統及APC 先進(jìn)控制系統等七個(gè)應用系統。
生產(chǎn)計劃系統應用訊博公司計劃優(yōu)化、原油評價(jià)數據庫系統的商品化軟件，并與自行研制的軟件系統進(jìn)行有機集成，實(shí)現可視化建模、線(xiàn)性規劃求解，生成全廠(chǎng)年度、季度、月度生產(chǎn)計劃。生產(chǎn)統計是生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際情況的匯總，在CIMS系統中實(shí)現了生產(chǎn)統計、原油統計、能耗統計和綜合統計功能，確保了生產(chǎn)統計數據可靠性、一致性、時(shí)效的快速性及統計方法科學(xué)性。
油品儲運系統是全廠(chǎng)生產(chǎn)管理環(huán)節的重要組成部分之一，該系統還包括油品進(jìn)出廠(chǎng)管理，罐量計算的功能，可以實(shí)時(shí)推算出生產(chǎn)裝置各個(gè)側線(xiàn)的生產(chǎn)量、消耗量，可以按班實(shí)現全廠(chǎng)物料平衡。系統實(shí)現過(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、油品儲存、油品銷(xiāo)售之間的油品動(dòng)態(tài)移動(dòng)關(guān)系。人機界面采取圖形可視化方式，簡(jiǎn)捷直觀(guān)，有關(guān)領(lǐng)導、管理部門(mén)、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，并可以再現油品動(dòng)態(tài)移動(dòng)關(guān)系的歷史數據。
生產(chǎn)調度系統是將廠(chǎng)部決策層意圖轉換成生產(chǎn)指令下達到車(chē)間，生產(chǎn)狀況上傳到?jīng)Q策層的樞紐執行部分，是保證全廠(chǎng)生產(chǎn)安、穩、長(cháng)、滿(mǎn)、優(yōu)的關(guān)鍵所在，以往的調度以計劃調度和應急調度相結合的形式，沒(méi)有實(shí)現生產(chǎn)進(jìn)程中各種狀態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調度。由于CIMS示范工程的基礎工作所提供的良好支撐環(huán)境，生產(chǎn)調度系統可以實(shí)現全廠(chǎng)范圍內按組分劃分的動(dòng)態(tài)調度。動(dòng)態(tài)調度可以通過(guò)可視化界面實(shí)時(shí)查看全廠(chǎng)范圍內某種組份的產(chǎn)出、儲存和消耗關(guān)系。以重整料動(dòng)態(tài)調度為例，可以實(shí)時(shí)采集涉及到產(chǎn)出重整料裝置的生產(chǎn)量、重整料罐區油罐動(dòng)態(tài)數據、消耗的重整料裝置量等相關(guān)數據，對重整料計劃的完成情況，重整料原料供應情況、加工裝置生產(chǎn)負荷情況、重整料罐區儲存情況，實(shí)現實(shí)時(shí)、量化的實(shí)時(shí)監視，并通過(guò)重整料物料平衡模型，實(shí)時(shí)計算并顯示出重整料系統可以維持生產(chǎn)的時(shí)間和生產(chǎn)量。完成這些功能涉及到的環(huán)節很多，數據量很大，實(shí)時(shí)性要求很強。除了重整料動(dòng)態(tài)調度系統，其他組分的動(dòng)態(tài)調度，如蠟油、渣油等的動(dòng)態(tài)調度均可通過(guò)組態(tài)工具完成。
質(zhì)量管理系統實(shí)現了全廠(chǎng)所有餾出口、半成品質(zhì)量數據的實(shí)時(shí)錄入、網(wǎng)上查詢(xún)、數據庫管理等功能，實(shí)現了質(zhì)量檢查組的質(zhì)量數據檢查審核功能。其數據與其他應用系統數據高度集成，為質(zhì)量數據及時(shí)返回到生產(chǎn)車(chē)間或DCS系統中打下了良好的基礎。目前質(zhì)量數據可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )、瀏覽器直接查詢(xún)，為生產(chǎn)車(chē)間及時(shí)調整生產(chǎn)操作提供了依據。
計量管理系統是生產(chǎn)過(guò)程中的重要組成部分，與其他應用系統緊密相關(guān)。計量系統中采集了全廠(chǎng)各生產(chǎn)裝置側線(xiàn)的計量數據，公司內部與其它生產(chǎn)廠(chǎng)的互供料數據及公用工程中水、電、汽、風(fēng)、蒸汽等能耗數據，為生產(chǎn)調度、全廠(chǎng)物料平衡和領(lǐng)導決策提供可靠的保證。計量系統實(shí)現的互供料系統和成品油出廠(chǎng)計量數據的實(shí)時(shí)監測，為調度、管理人員提供了指揮生產(chǎn)的依據；計量系統還實(shí)現了能耗數據的收集，實(shí)現了自動(dòng)匯總、輔助平衡，為生產(chǎn)統計提供了信息基礎。
綜合信息查詢(xún)系統采用Browse/Server方式，通過(guò)Web技術(shù)進(jìn)行數據發(fā)布。信息主要依據實(shí)時(shí)數據庫中各生產(chǎn)裝置的實(shí)時(shí)數據和管理數據庫中存儲的生產(chǎn)、計量、能耗、質(zhì)量管理數據，從不同角度來(lái)組織視圖，建立統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、棒圖、餅圖等。用戶(hù)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(xún)生產(chǎn)情況。
APC先進(jìn)控制系統是石化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)調下，我們先后完成了連續重整裝置、重油催化裂化裝置的APC先進(jìn)控制項目，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)裝置的平穩運轉發(fā)揮了不可缺少的作用，獲得顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。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)控制項目管理提供了寶貴的經(jīng)驗。