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侯子良（1935－）
男，上海人，教授級高級工程師。電力行業(yè)熱工自動(dòng)化標準化技術(shù)委員會(huì )一、二屆主任委員，火電廠(chǎng)廠(chǎng)級監控信息系統(SIS)研究會(huì )會(huì )長(cháng)，過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)中心常務(wù)副主任，東方自動(dòng)化網(wǎng)總裁，從事電廠(chǎng)自動(dòng)化行業(yè)管理、規劃設計、咨詢(xún)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(jiǎn)稱(chēng)MES）概念，以及流程企業(yè)信息化的MES+ERP模式，分析了它與我國電廠(chǎng)信息化過(guò)程中形成的獨特的廠(chǎng)級監控信息系統（Supervisory Information System in Plant level,簡(jiǎn)稱(chēng)SIS）概念，以及電廠(chǎng)信息化的SIS+MIS模式的相同點(diǎn)和不同處，揭示了我國電廠(chǎng)信息化模式及SIS概念形成的國際意義。本文還簡(jiǎn)述了我國電廠(chǎng)信息化發(fā)展現狀。本文可供各流程企業(yè)信息化工作參考。
關(guān)鍵詞：制造執行系統；廠(chǎng)級監控信息系統；實(shí)時(shí)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(chǎng)信息化模式 實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程 非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程 企業(yè)管理 中國 SIS MIS 外國 MES ERP SIS數據庫規模 套數 所占份額 ≤20000點(diǎn) 50 39.7% 30000-40000點(diǎn) 25 19.8% 50000點(diǎn) 36 28.6% ≥60000點(diǎn) 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(jìn)制造研究機構（Advanced Manufacturing Research,簡(jiǎn)稱(chēng)AMR）在對流程企業(yè)做了大量調查研究基礎上提出了企業(yè)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(jīng)得到了廣泛應用，并取得了明顯的安全經(jīng)濟效益。對應計劃層的ERP在發(fā)達國家的許多企業(yè)中也逐步廣泛應用。但是，由于當時(shí)對對應執行層的信息系統沒(méi)有人關(guān)注，計劃層ERP與控制層DCS互相隔裂運行，ERP沒(méi)有生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息的支持，以致企業(yè)信息化成效甚微。
經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的反思，到九十年代后期，對應執行層的MES迅速發(fā)展起來(lái)，根據AMR研究，近期世界MES市場(chǎng)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(jiǎn)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(chē)間生產(chǎn)過(guò)程的管理信息系統。
目前國際上所有流程企業(yè)，以及中國石化、鋼鐵等行業(yè)大多應用MES+ERP模式來(lái)規劃和發(fā)展企業(yè)信息系統。
2 SIS概念
SIS概念是由我國行業(yè)專(zhuān)家于1997年在研究電廠(chǎng)企業(yè)特點(diǎn)和總結中國電廠(chǎng)信息化發(fā)展過(guò)程的經(jīng)驗和教訓基礎上提出的。
早在1993年，我國唐山發(fā)電總廠(chǎng)就已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)類(lèi)似于SIS的供值長(cháng)用的廠(chǎng)級實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程監視和管理系統。但是由于當時(shí)計算機技術(shù)水平的限制，以及人們主要視線(xiàn)集中解決DCS應用問(wèn)題，這種需求沒(méi)有引起注意。
九十年代中期，中國不少電廠(chǎng)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(méi)有實(shí)時(shí)生產(chǎn)數據支持，也大多成效甚微。
隨著(zhù)中國電廠(chǎng)機組（車(chē)間）級自動(dòng)化任務(wù)的基本解決，電廠(chǎng)信息化任務(wù)擺到人們面前，迫切要求解決電廠(chǎng)廠(chǎng)級信息化的規劃問(wèn)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(chǎng)信息化道路。
什么叫做SIS呢？當時(shí)筆者在提出概念后提議并隨后列入電力行業(yè)標準中是這樣定義的：“SIS主要是為火電廠(chǎng)建立全廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)/歷史數據庫平臺，為全廠(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程綜合優(yōu)化服務(wù)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)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(gè)共同點(diǎn)，那就是它們都是企業(yè)三層模型中介于控制層（DCS）和企業(yè)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(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程（運行），而在規劃廠(chǎng)級信息化系統時(shí)將非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程（檢修等）納入MIS中；而MES對象泛指生產(chǎn)過(guò)程，包括實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程。兩者優(yōu)化對象的差異如表1所示。
表1
（運行）
（檢修）
電廠(chǎng)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(mǎn)足實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)性要求。SIS主要是處理實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)信息，監控和管理的時(shí)間性要求相對較高；而MIS包含大量非實(shí)時(shí)信息，盡管也包括SIS上傳的實(shí)時(shí)信息，但總的來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)性要求相對較低。
隨著(zhù)實(shí)時(shí)信息的增加、實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化功能加強和運算工作量增加，SIS模式能更好滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求的優(yōu)點(diǎn)將日益顯現出來(lái)。
b 服務(wù)對象清晰。SIS服務(wù)于各級運行值班人員以及研究和管理生產(chǎn)運行過(guò)程的相關(guān)管理人員，而MIS主要服務(wù)于設備檢修，計劃、經(jīng)營(yíng)以及行政方面的人員，服務(wù)對象分工清晰，知識結構專(zhuān)一，便于管理。MES+ERP模式中，由于MES將運行和檢修兩個(gè)專(zhuān)業(yè)知識和機構混在一個(gè)系統中，給系統配置帶來(lái)諸多不便。
c 保障安全方便。SIS和MES直接與機組（車(chē)間）級控制系統聯(lián)接，因此，它應具有比MIS和ERP更高的安全等級。此外，廠(chǎng)級實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程的監控和管理本身也比非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)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(shí)時(shí)生產(chǎn)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(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程監控和管理，同時(shí)還減少了它面向服務(wù)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(xiàn)管理，而SIS還考慮在線(xiàn)監視和管理，而且根據電廠(chǎng)獨有特點(diǎn)，在納入機組優(yōu)化負荷分配后還將會(huì )出現全廠(chǎng)綜合優(yōu)化控制功能。
目前，我國已經(jīng)有一些電廠(chǎng)采用非直調方式（中調把全廠(chǎng)負荷發(fā)給電廠(chǎng)，電廠(chǎng)按優(yōu)化分配算法把負荷分配給每臺機組），取得了明顯的經(jīng)濟效益，日益受到電網(wǎng)調度的支持和電廠(chǎng)的重視。如果SIS中的這一功能真正實(shí)現閉環(huán)，那么它的安全等級將會(huì )提升到與機組控制級相同的水平。MES概念中沒(méi)有考慮到電廠(chǎng)這一特點(diǎn)，MES+ERP模式很難滿(mǎn)足這種要求。
綜上分析，中國電廠(chǎng)信息化的SIS+MIS模式具有一定優(yōu)越性和普遍意義，豐富了國際上電廠(chǎng)和類(lèi)似于電廠(chǎng)的流程企業(yè)信息化的模式。
4 我國SIS發(fā)展現狀
目前，我國電廠(chǎng)信息化建設已有一批標準可供遵循，包括2004年頒發(fā)的專(zhuān)門(mén)用于SIS的標準“火力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)級監控信息系統(SIS)技術(shù)規程”，這為我國健康發(fā)展電廠(chǎng)信息化提供了保證。
關(guān)于SIS項目，根據SIS研究會(huì )統計，我國十五期間已經(jīng)有近200多個(gè)電廠(chǎng)建設SIS項目基本情況如下：
(1）SIS網(wǎng)絡(luò )
25%項目SIS和MIS是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，中間僅采用防火墻類(lèi)的邏輯隔離措施；75%項目SIS和MIS網(wǎng)絡(luò )間還采用了網(wǎng)閘類(lèi)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?？梢?jiàn)中國在發(fā)展電廠(chǎng)信息化時(shí)非常重視信息安全配置的投入。
(2）SIS的實(shí)時(shí)/歷史數據庫
大約78%由國外企業(yè)提供，如美國OSI公司的PI，Instep公司的eDNA等，大約22%由國內企業(yè)提供。數據庫規模見(jiàn)表2。
表2
(3）SIS優(yōu)化軟件
由于這一領(lǐng)域國外企業(yè)介入較晚，目前約80%由國內SIS公司提供，只有20%由國外企業(yè)提供，主要是西門(mén)子、ABB等企業(yè)，目前國外企業(yè)已開(kāi)始重視中國電廠(chǎng)優(yōu)化軟件市場(chǎng)，紛紛進(jìn)入中國。
(4）SIS評估
由原電力部副部長(cháng)陸延昌先生為首的專(zhuān)家小組于2004年和2005年分別對盤(pán)山電廠(chǎng)(2×600MW)和石嘴山電廠(chǎng)(4×300MW)的SIS項目進(jìn)行了評估，充分肯定了SIS的巨大安全和經(jīng)濟效益，對我國電廠(chǎng)信息化向前發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。
根據預測，今后五年內平均每年至少會(huì )有70～80個(gè)電廠(chǎng)要配置SIS項目，我國電廠(chǎng)信息化已進(jìn)入建設高潮。
編號：080522
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號