一 前言

　　隨著科學技術的迅猛發展，煉化企業越來越廣泛地采用信息技術來改造傳統產業，具體包括動態生產調度、優化計劃排產、實施電子商務、提升管理水平等，使其成為挖潛增效、贏得市場競爭勝利的重要途徑。但是，實現這些應用系統，離不開數據源的建設。

二 公司信息化現狀

　　我公司于2000年建立了小型局域網，實現了辦公大樓主要處室的部分聯網并利用中油公司Internet出口訪問互聯網，由于受到當時的技術條件和投資等因素的限制，還沒有形成覆蓋全公司各部門、各車間的網絡結構。目前公司的信息化及網絡現狀與中油股份公司信息化建設水平相差很遠，遠遠不能適應中油股份公司對網絡基礎建設的基本要求，同時中油公司推廣的一系列應用系統(如OA系統、電子商務、項目管理系統、合同管理系統、財務系統、物資管理系統等)也無法在我公司完全開展，已不能滿足企業生產經營管理的需要。為了使信息系統更好地支持企業發展戰略，需對現有網絡系統等基礎設施進行改造。根據煉化企業儀表自動化程度較高，技術進步速度快的特點，我們運用了以網絡基礎建設帶動數據源建設，以數據源建設帶動應用系統建設，以應用系統建設帶動企業信息化建設這一思路。

三 指導思想

　　建設的信息系統，要保持與中油股份總部信息系統建設進程相同步，實現公司經營管理規范化、生產管理最優化、過程控制智能化;并且以物流、資金流、信息流為系統集成主線，建立以企業數據模型為核心的數據集成和應用集成平臺，實現管理網絡與控制網絡的有效集成，貼近以“安穩長滿優”為中心的生產管理，優化計劃調度，分析能耗、物耗;統一數據標準，強化操作管理和生產過程自動化，為公司決策系統提供實時、準確、完整、真實的數據信息支持。在主要信息技術裝備水平、主要應用水平上接近或達到國內先進水平。遵照“總體規劃、分步實施”的建設原則。

四 規劃方案

　　4.1網絡建設

　　為了實現公司信息化管理需要，首先必須對現有局域網進行改造，信息網絡在物理上覆蓋全公司各部門、各車間千兆光纖辦公網絡，使全公司的計算機互聯互通，實現數據流、信息流暢通無阻，達到千兆主交換、千兆到結點、百兆到桌面的全公司網絡系統。再通過Internet出口連接到互聯網上，網絡拓撲結構見圖1。在公司局域網服務器上架設web服務器、FTP服務器，通過股份公司區域中心數據網提供的VPN通道，實現遠程辦公的目的。同時，將生產裝置及現場的智能化儀表、PLC、微機監控、DCS和現場總線同過網絡聯入局域網并實現自動數據采集。

　　4.2數據源的分類

　　所謂數據源，即數據的源頭，它是在數據產生的當時當地直接獲取數據的實體。數據牽涉面廣，種類繁多，可從數據的來源、時間、特點、用途、表現形式等對其進行分類，宏觀上包括原始數據和加工數據、專用數據和共享數據、靜態數據和動態數據、實時數據和歷史數據、內部數據和外部數據等，構成企業的業務流、信息流、資金流和物流。對煉化這一具體的行業來說，其數據源總體上應該包括以下內容。

　　1) 工藝流程數據

　　生產裝置的連續運行是煉化企業的流程特點，而工藝流程數據直接、實時、準確地反映了生產裝置運行狀況。所謂工藝流程數據，指的是生產裝置各單元測線的溫度、壓力、流量、液位、在線分析儀器數據、重要閥門開度和自保聯鎖狀態等。顯而言之，這些包括由原料、產品、操作參數、能耗和劑耗等在內的生產裝置綜合數據，是現場工藝人員調整操作的依據，也是上層生產調度人員掌握生產裝置運行狀況的手段，進而指揮和平衡生產。同時，工藝流程數據也是先進控制和優化控制實施的基礎，反過來又能通過工藝流程數據來檢查和評價其控制效果。

　　2) 油品質量數據

　　煉化企業的操作者和管理者需要可靠、實時的產品質量數據，以便及時調節生產，使流程的每個環節都能夠迅速響應條件的改變，用合理的質量來獲取有效利潤。油品質量數據項多繁雜，如密度、黏度、比色、閃點、傾點、濁點、冰點、燃點、蒸汽壓、凝固點、冷濾點、含氧量、辛烷值、烴組成和其他色譜數據，以及餾出口組分和出廠產品的合格率等。質量數據的采樣周期由生產流程的需要而定，根據不同質量數據安排為1h、2h、4h;在開車和生產非正常期間，則根據需求隨時采樣，進行化驗分析。

　　3) 油品罐存數據

　　儲罐是煉化企業原料、半成品和成品的集散倉庫，直接關系著物料平衡、油品調合和生產過程的調度，構成了舉足輕重的儲運系統。油品罐存數據主要包括油罐液位、油罐當前狀態(進油、出油、循環、封罐)、油溫、介質密度、液位超限報警、可燃氣體報警、閥門開關狀態，以及機泵啟停狀態、管道油品流向等。儲運系統自動化，不僅從安全上能夠避免跑油、竄油、冒罐等事故的發生，而且在提高油品調和質量、充分利用儲罐空間和節能降耗等方面發揮重要作用。

　　4) 公用工程數據

　　公用工程是煉化企業生產的基本保證，相關數據包括水、電、汽、油、液化氣、瓦斯、風、氮氣、氫氣等。對液體和氣體計量儀表的選型，主要應依據3方面考慮：(1)被計量介質的類型要求;(2)被計量介質的工況要求，如組分、流量、壓力、溫度、黏度等;(3)被計量介質的精確度要求。如原油進廠和產品出廠、動力外購和供外、進裝置原料和出裝置產品、生產系統成本核算、生產過程控制系統、輔助單位用能等;考慮到瓦斯系統運行狀況對煉化企業生產過程的影響舉足輕重，對以下現場數據的收集是不可缺少的：高壓與低壓瓦斯、氣柜系統(氣柜高度、壓縮機運行狀態)、火炬系統(放空瓦斯量、蒸汽使用量、火炬點火時間)、關鍵閥門開度、重要部位壓力和加熱爐燒瓦斯火嘴數目等。

　　5)設備管理數據

　　一個煉化企業，有成千上萬臺各種類型的設備。這些設備狀態正常與否，是生產裝置安穩長滿優運行的關鍵。設備的靜態和動態數據科學地決定了工廠維護和檢修計劃的制定和實施。特別要提出的是，對煉化企業來說，在線實時監測大機組運行狀態，如轉速、軸溫、振動和軸位移等參數，并經計算機處理后提供當前和歷史趨勢圖、軸心軌跡/時基圖、頻譜/全頻譜圖、系統事件列表、報警列表等，是十分重要的。為了進一步提高大機組的維護水平，尤其是能在故障發生前做出正確判斷并采取相應措施，防患于未然，還可考慮采用專家系統，進行故障的診斷和預測。

　　6)經營管理數據

　　相對低層的生產管理數據來說，經營管理數據屬企業的上層決策范疇。具有行業特色的ERP系統，正是在如財務(成本、資金、利潤、損益、負債)、計劃(排產、平衡、盤點、達標)、銷售(計劃、合同、市場、運輸)、供應(采購、合同、庫存、商情)、技改(計劃、評估、進度、投資)、人事(檔案、考核、調配、工資)等數據完整性和準確性的基礎上，通過業務流程清晰的描述和定義，在企業內部建立一套集成的管理信息系統，以支持日常操作和高級管理，最終實現企業運作的優化。顯而易見，它對企業管理的規范化和領導決策的科學化，最終提高經濟效益和市場競爭力，起到了至關重要的作用。

　　7)辦公自動化數據

　　根據現代辦公的業務需要，辦公自動化的定位應包括：(1)完善的文字處理功能。文字處理要求能準確、迅速處理各類文件、報告，并具備文字的編輯、修改、存儲、排版、打印和復制等功能，為用戶提供易學易用的漢字輸入方式。(2)較強的數據處理功能。數據處理是辦公自動化的基本業務，通過計算機的軟硬件，準確地對數據進行登錄、分類、存儲、統計、查詢和制表。(3)語音處理和圖像處理。多媒體技術的出現，使辦公自動化領域面目一新，給用戶帶來極大方便，同時也提高了辦公信息的應用范圍和應用價值。

　　辦公自動化數據大多屬超文本范疇，主要包括：(1)企業的收發文;(2)數據共享的“部門信息”;(3)上報或下傳的請示、批復、指示、匯報、報告、通知、通報、調查報告、工作計劃、工作方案、工作總結;(4)網上公共信息;(5)電子郵件;(6)個人文檔資料管理等。

　　4.3 數據源的集成和管理

　　1、數據的采集

　　(1)人工采集

　　人工采集數據，一般指操作人員利用煉化企業生產過程中由測量儀器儀表所獲取并顯示出的各種流程、動力、儲運等數據，以及在煉化企業經營過程中產生的各種憑證、賬單、報表等數據，通過鍵盤輸入到信息管理系統，記錄到系統所定義的載體或介質上。

　　(2)自動采集

　　煉化企業已普及地采用了智能化儀表、PLC、微機監控、DCS和現場總線，不僅能實時、準確和完整地獲取生產和經營數據，而且可在接口的支持下，無須人工干預通過網絡上傳到企業的信息管理系統。這就是數據自動采集的工作方式。

　　(3)人工和自動相結合的采集

　　為滿足信息管理系統的總體需求，在目前還無法做到完全自動采集數據的情況下，采用人工和自動相結合的數據采集方式是可行的，也是必然的。因為對管理層和決策層來說，他們所關心的是所需企業生產經營數據的及時、完整和準確，而并不苛求這些數據的來源。

2、實時數據庫

　　煉油廠過程層的數據，包括工藝、儲運、設備運行和公用工程等，其中實時數據反映了當前生產狀況，歷史數據記載了以前的生產過程，這些大量復雜數據的收集、存儲、處理和查詢，采用傳統文件管理或關系數據庫，是很難完成的。實時數據庫技術，從根本上解決了流程工廠過程數據的自動采集、加工處理和指導生產的瓶頸。實時數據庫具有和傳統數據庫基本相同的體系結構，其不同點主要表現在數據與時間的相關性，從而使其既能支持對大量數據的共享，維護數據的完整和一致，又能滿足對數據進行實時處理的要求。

　　實時數據庫用于過程數據的自動采集、存儲和監視，其范圍相當廣泛，主要表現在：(1)能與各種底層控制設備(如DCS、PLC、智能儀表、罐區檢測單元、實驗室管理系統等)相連，實現多種數據源的自動采集;(2)監控現場過程正發生的實時數據，及時指導生產，調整流程操作;(3)記錄現場過程的歷史數據，供歷史數據查詢、事故分析和流程模擬使用;(4)生產裝置先進控制和優化控制的數據平臺，其目標的實施可提高裝置處理能力、產品收率、產品質量，獲取可觀的經濟效益;(5)和關系型數據庫相結合，構建分布式應用系統，為煉化企業管控一體化提供完整的數據源和功能強大的作業管理。

　　3、關系型數據庫

　　煉化企業的生產和經營管理部門的職能，是把反饋上來的生產和經營數據，經過分析判斷，下達指令指揮生產和進行經營決策。在生產和經營管理信息系統中，構造一個統一的分布式關系型數據庫，由一個統一的DBMS來進行管理，某一節點所要存取的數據可能物理地存放在其他節點上，甚至該節點所提交的任務也是在另外某個節點上完成，但該用戶完全感覺不到這種物理上的分布，實現節點透明性是十分必要和重要的。

　　4、異種數據庫互聯

　　煉化企業信息化建設過程中對數據源的管理，既有關系數據庫，又有實時數據庫，而一個企業的信息管理系統由于各種原因往往又會采用多種產品的數據庫。建立在數據源之上的應用系統，系統的數據來源是通過關系型數據庫獲得的，目前，解決異種數據庫互聯的技術方案，一般采用ODBC(Open DataBase Connectivity)、還有DDE和OPC三種選擇。

　　5、數據倉庫

　　對煉化企業來說，一個完善的管控一體化信息系統，在以實時數據庫為核心的實時控制軟件平臺和以關系型數據庫為核心的管理信息集成軟件平臺上，還應構造功能十分強大的數據倉庫。數據倉庫是數據庫技術的一種新應用，面向企業領導層，提供決策支持系統所需的數據。數據倉庫對分散在實時數據庫和關系型數據庫中的數據進行面向決策的重組，歸納整理后轉換成集中的按“主題”組織的可隨時調用的深層信息。數據倉庫中的一條記錄，有可能是基礎數據中若干個表中若干條記錄的歸納和匯總。

　　與關系型數據庫不同，它更偏向于工程，因而在技術上可根據其工作過程分為數據的抽取、數據存儲和管理、數據的表現和數據倉庫設計的技術咨詢4方面。至于創建數據倉庫的方法，一般都由數據開始，在分析的基礎上，對所需數據進行集成，生成各個主題域，確定從源數據到數據倉庫的數據轉化/綜合模型，為終端用戶提供查詢工具。在這一IT產業的前沿領域，Microsoft、IBM、Oracle、Sybase、Informix等都推出了具有不同特點的數據倉庫解決方案。數據倉庫的建設是一項復雜和長期的工程，雖然投資較大，但它的成功將給企業創造巨大的經濟和社會效益，使企業具有更強的市場競爭能力。

五 數據源的上層應用

　　信息化過程中獲取的大量規范化的數據是企業最寶貴的資源，如何充分挖掘和利用這些寶貴資源已成為人們的共識。

　　1)動態生產調度

　　生產調度是生產管理信息系統的核心，它承擔著組織企業生產活動的重要角色，是完成企業計劃目標的具體保證。所謂動態生產調度，總體上說包括兩個不同的層次：(1)自動采集和生產相關的現場實時數據，通過覆蓋全廠的“高速信息公路”及時傳送上來，經過信息系統的加工處理，把反映生產狀況的如原油加工量、產品產量、產品收率、產品質量、油品罐存和能耗等生產數據，以圖形或圖表的形式直觀地顯示出來，管理人員據此并結合本人的經驗和知識，及時作出符合實際的判斷，下達正確指令指揮生產。(2)在此基礎上建立“桌面煉油廠”，即全廠流程模擬優化系統。它可以是離線或在線的，也可以是部分在線、部分離線的。根據現場提供的實時數據，在“桌面煉油廠”，把Process、PROⅡ、Aspen Plus等流程模擬軟件應用于模擬裝置新產品開發中的工藝條件、裝置設備生產能力的標定和制定合理的改造方案、裝置非正常運行的模擬診斷、優化工況指導生產裝置的工藝操作，從而把生產裝置的工藝技術管理提到一個新水平。

　　2)先進控制和過程優化

　　隨著DCS的廣泛應用，生產過程控制水平有了很大的提高。但是，多數DCS仍然使用的是常規的控制方法(PID)，沒有充分發揮其功能。為消除這一生產瓶頸，在完整數據源的基礎上，借助充分的計算能力，先進過程控制和在線實時優化已成為煉化企業挖潛增效的重要技術手段。目前，先進控制已廣泛應用于常減壓、催化裂化、催化重整、延遲焦化、烷基化、潤滑油精制、乙烯裂解、芳烴等生產裝置。過程優化主要是針對與經濟指標直接有關系的目標函數而言的，如產品的質量和數量的提高，原料和能量消耗的降低等，因此可獲取可觀的經濟和社會效益。過程優化一般又分為離線和在線優化。

　　3)動態物料平衡

　　物料平衡和能量平衡是大型煉化公司生產管理基本和主要的執行環節，大體上包括：(1)罐區的成品油和半成品油，依據交庫量、前日庫存量、當日庫存量、出廠量，與加工裝置生產能力間的平衡;(2)罐區交付給裝置的原料和裝置收到來自罐區的原料，以及裝置生產產品回送給罐區和罐區收到裝置生產產品間量的平衡;(3)全廠供能、產能和用能間量的平衡。由于數據采集系統和實時數據庫的建立，水、電、汽、油、瓦斯等計量數據能實時上網，再構造一套優化的數學模型，適時作出符合企業生產實際的原油、蠟油、渣油、瓦斯、液化氣和蒸汽平衡，使實現全廠動態的物料平衡和能量平衡成為可能。通過動態的物料平衡和能量平衡，提供準確可靠的庫存數據、產品收率、油罐組分跟蹤、能量消耗和加工損失，進而輔助生產管理者作出符合生產實際的決策。為保證成品油的質量，同時又避免質量過剩，有效的方法是合理地調合現有油品組分，即根據調合信息生成的線性規劃模型，給出組分油的性質、數量和成品的要求，通過優化計算，實現成本最小或利潤最大的控制目標。

　　4)動態能量平衡

　　一般來說，能源費用是煉化企業最大的操作成本，也是其挖潛增效、獲得巨大效益的潛力所在。過去，煉化企業的計量大都采用人工抄表，表多人少，一天一次，甚至幾天一次，對數據的整理和統計只是每月做一次，遠遠不能滿足生產和管理的要求。通過計量數據源的成功建設，有了完整、準確的能耗數據，就可完成對企業水、電、汽、油、液化氣、瓦斯、風、氮氣、氫氣等能耗的平衡推算，實現企業整體的動態能量平衡，使管理者能及時了解能耗動態，分析問題，研究瓶頸，以及采取改進措施，從而保證了生產的平穩運行，減少了不必要的經濟損失;同時，通過網絡，還能使車間及時了解生產和能耗狀況，為車間的成本核算提供數據依據。根據統計數據，動態能量平衡實現后，綜合起來可降低企業(3～5)%的能源成本，為企業創造可觀的經濟效益。

　　5)流程模擬

　　有了完整、準確的現場實時數據，使流程模擬的實施成為可能。石油化工系統規模宏大，由許多復雜內部關聯的單元操作模塊組成，單元模塊之間由物料流、能量流及設備的相互連接而組成不同石油化工過程流程。流程模擬技術越來越廣泛地應用于工藝集成分析、設備檢修改造、開工停工決策、過程優化研究和控制系統評估等。流程模擬技術已成為煉化企業消除瓶頸、節能降耗、改進操作、提高產品產量和質量的強有力手段，使企業獲得顯著的經濟效益。

　　6)計劃優化(PIMS)

　　煉化企業的經營目標是通過對原料的加工，生產出各種煉化產品，同時謀求企業的最大經濟效益。為了實現這一總目標，需要企業的計劃、生產、調度、儲運、銷售、財務、供應等職能部門進行有效的經濟活動。圍繞這些活動的中心是制定生產經營計劃和實施這一計劃。在掌握了大量真實數據的基礎上，采用線性規劃的數學方法，通過正確描述排產過程的數學模型，就能在較短的時間內，自動編制出最優的生產計劃方案。PIMS不僅可用于企業長期戰略規劃的制定，也可用于計劃部門月、季、年計劃的編制，甚至用于調度部門每天對裝置生產和油品儲運的安排。

　　7)真正意義上的成本核算和控制

　　在數據源基礎上建立起來的企業管理信息系統，車間依據財務部門下達的生產成本控制指標，層層分解到班組和個人，并充分利用實時數據庫和關系數據庫中所提供的能耗、物耗、質量、收率和流程等數據，嚴格進行量化考核。其結果，不僅強化了管理，實現了真正意義上的成本核算和控制，而且還增強了生產管理的靈敏度和柔性，提高了生產操作的平穩度和產品質量，最終確保生產裝置的安穩長滿優的運行。

　　8)ERP

　　ERP是Enterprise Resource Planning的英文縮寫，意為“企業資源計劃”，ERP系統把先進的信息技術和管理思想有機地結合起來，合理地調配企業資源，最大化地獲取經濟效益，成為現代企業的運行模式。回顧ERP在國內的發展過程，盡管已成為IT產業的熱點，不少企業以極大的熱情在實施，但真正成功者卻是鳳毛麟角。究其原因，一是企業的整體業務流程是否已通過重組，實現了富有彈性的扁平化組織機構，為ERP的推行創造一個良好的組織環境;二是企業的信息化基礎如何，業務部門采用計算機進行輔助管理的深度和廣度，以及領導者和管理者對信息技術的認識程度和操作水平，都將直接影響著ERP的具體實施;還有相當重要的一條，就是為ERP提供信息的數據源是否得到開發，能提供完整、準確和實時的基礎數據，其中包括財務、生產經營、產品結構、安全庫存、客戶及供應商基礎數據等。

　　9)物資供應管理系統

　　近年來我公司物資管理進行了業務流程優化和再造，物資業務處理走向規范化和科學化，物資管理工作從物資需求的提出到物資消耗的跟蹤全部擺脫手工作業的模式，利用供應資源管理系統SRM2.0來完成所有的業務處理環節，系統覆蓋計劃管理(需求計劃、采購計劃)、詢比價管理、供應商管理、合同管理、倉儲管理、質量管理和市場研究等內容，還包括全局范圍的綜合查詢業務。

六 結束語

　　數據源建設對煉化企業信息化來說，十分關鍵和重要，已越來越被人們所了解和認識。通過各種方式檢測各種數據，只是數據源建設初級階段的工作，隨著信息化進程的發展還要進行更深層次的開發，即所謂的數據整合。數據整合是利用各種數據統計方法和生產過程機理，檢測并剔除顯著誤差，減少隨機誤差，保證數據的一致性和可靠性。數據整合的效果是十分明顯的，它使得在不更換儀表的情況下，提高數據的準確性和計量精確度，實現對生產裝置的有效控制，保證科學決策得到真正的實施，最終充分發揮煉化企業計算機管理控制一體化的績效。數據整合技術的思想已為人們所認可，但距離實用和普及還有一段路要走，目前正在研究數據整合的方法，開發數據整合的工具，并在此基礎上構造面向企業應用集成的數據平臺。