生产运行

生产指挥系统实施解决方案

1.项目概述

    随着中国石油各炼化企业MES项目的实施,虽然解决了生产领域信息孤岛的问题,但是受到应用层级和模块划分的局限,高级用户应用方面相对薄弱。为满足高级管理者在生产调度专业领域的需求,生产指挥系统的实施填补了信息化建设中在生产管理领域的这一空白,它使信息化系统更好的服务于生产管理。

    生产指挥系统通过对生产调度部门日常业务的深入分析,立足于MES、数字化工厂、能源计量管理等系统的基础数据,把生产指挥相关的各种原料、中间产品、产品等物料信息、生产状态以及相关的综合信息进行挖掘、抽取、关联加工处理,最后以综合图表的形式集中展示,建设成集实时数据及统计数据相结合的生产指挥中心大屏幕及若干个调度指挥终端。即搭建一个将生产核心数据如原油进厂、原油加工、罐区情况、装置监控、技经指标、环保信息、能耗动态等进行动态大屏幕展示的系统平台,为生产指挥中心提供可视化的生产信息监控手段。它是供生产调度人员日常生产调度指挥服务的专用仪表盘。

    生产指挥系统不但以直观的图形化展现,还实现了从宏观到微观、从整体到细节的层层下钻追溯,它使生产调度人员能够对生产情况进行动态掌握、量化分析,以提高管理水平,促进节能降耗。

    生产指挥系统由大庆金桥公司MES部门进行统一开发与实施,系统采用西门子XHQ平台进行基础类及展示视图的开发,以及各种数据源的配置、数据集合的发掘、抽取、整合及展示。数据源主要来自MES项目中的实时数据库、关系型数据库,并可以利用服务接口调用的方式集成第三方公司如计量管理、数字化工厂等生产领域的相关数据。

2.解决问题

1.系统通过生产指挥中心大屏幕及终端小屏幕以图形化的方式,一目了然、生动直观的展示了生产高管及调度人员所关心的日常生产中的核心数据、关键数据;

2.系统以自由定制的灵活方式,极大满足生产调度的专业需求。解决了以往信息系统中各方数据分散,不能跨平台、跨系统、跨部门展示,生产统计、汇总、分析计算起来不方便,数据利用效率低、使用不灵活等问题。

3.系统通过综合展示、分部分展示、由汇总到逐层细化的下钻展示,令生产高管及调度做到宏观把握、细节追溯,节省了生产统计汇总、分析决策的时间,提高了指导生产的工作效率。

3.总体方案

3.1 系统架构

    数据层:统一的数据集成平台,整合各类生产相关数据信息,为上层应用提供数据支撑。

    应用层(服务器):在这层中将对数据层包括的信息系统进行集中的缓存、存储、汇集、分析、关联,并通过信息模型对这些信息进行有机的组织,提供基于企业组织角色和生产营运过程的可视化,以真正实现对营运管理过程本来面目的还原,帮助企业的各级决策者和执行者构建“大的、完整的视图”,使他们可以及时地以简单直观的形式看到他们以前想要看到,但又散布在众多的信息孤岛中的运营信息;并根据不同的角色的信息需求为其定制信息的组织形式,保证决策的制定和执行的及时性和准确性。

    展示层(客户端应用):基于Web 的生产管理信息平台模块,构建一个企业级、实时化、集成化的智能生产管理信息平台,完成MES 层面的各个应用程序及实时数据平台的全方位的信息整合,实时共享和可视化。

             系统架构示意图

 

3.2  系统功能

           系统功能架构图

生产指挥系统包括7个方面的展示内容:综合信息、装置总览、生产受控、公用工程、原油情况、出厂情况、成品库存。

各展示模块主要功能:

1、综合信息主要展示生产运行处调度以及领导关心的主要数据。包括:装置加工量完成情况、经济技术指标、装置负荷、原料及产品完成情况 、装置监控、市场动态、库存情况及产品出厂信息。

2、装置总览主要展示全厂十二套装置的生产情况。该部分展示了装置生产的相关数据信息,包括装置物料平衡、生产计划跟踪、月加工能力对比及能耗动态四个方面的信息。

3、生产受控部分是为了将生产运行监控中客户关心的重点进行监控结果的展示。包含主要技术经济指标趋势图、装置负荷、主要工艺位号监控、环保监控。

4、公用工程以全厂的角度,按不同的维度,展示了全厂的能耗情况以及各种水、蒸汽、燃料气、风、氮气能耗的各个装置使用的情况。

5、原油情况包含原油进厂情况、原油每日进厂趋势、原油加工情况、原油每日加工趋势、原油每月进厂趋势、原油每月加工趋势、原油库存。

6、出厂情况包含各种成品出厂情况、汽柴分牌号出厂情况、汽柴煤月度出厂情况分析。

7、成品库存模块展示各种成品库存情况等相关信息。如汽油、航煤、柴油、商品液化气等石化产品近20种产品。

 

各展示模块的具体内容如下:

1、综合信息

a)  装置加工量完成情况:以进度条展示各装置加工量日完成率情况即日加工量与日计划量的比值,并表格展示各装置加工量的月计划、日完成、月累计、完成率及比进度(即实际月累计加工量与月累计划的比率) 。

b)  经济技术指标包含:包含轻油收率、可比轻收、综合商品率、可比综商、柴汽比,通过左侧仪表盘展示以上5项经济技术指标的当日比率, 右侧展示轻油收率、综合商品率、柴汽比的日计划、月累计、累计比计划。并可以下钻到日历控件可以选择日期的轻油收率、综合商品率、柴汽比的计划量、当日量、月累计及累计比计划的表格展示;选择月份日历控件的某月,展示轻油收率、可比轻收、综合商品率、可比综商当月的日量的折线趋势图。

c)  装置负荷:模拟装置图形展示装置的日处理量、负荷率及设计处理量。

d)  原料及产品完成情况: 包含原油、汽油、柴油、液化气、航煤、燃料油、聚丙烯、苯、硫磺、干气、抽余油的进厂量和加工量的月累实际与月累计划的比率,以及月计划、日完成、月累计、完成率和比进度值

e)  装置监控:表格展示主要生产装置的平稳率及馏出口的合格率,柱状图展示主要生产装置平稳率及馏出口合格率。

f)  市场动态: 展示国际主要原油输出地的原油价格,及成品油(汽油、柴油)价格上证A股、香港H股、纽约证券的中石油、中石化、中海油的股价信息。

g)  库存情况: 包括原油库存情况(①点罐可下钻到原油情况, ③下钻到储罐详细信息) 及汽油、柴油的成品及半成品的汇总库存情况(②下钻到成品库存)。库存情况下钻内容: ①原油情况下钻内容:包括原油进厂情况、原油加工情况、原油每日进厂数据趋势、原油每日加工数据趋势、原油每月进厂数据趋势、原油每月加工数据趋势、原油库存情况。②成品库存下钻内容:包括汽油、柴油、航煤、燃料油、苯、液化气的成品、半成品每日库存情况分析。③储罐详细信息下钻内容:各物理储罐的存库详细信息,包括液位、温度、密度、库存、状态、检尺时间,可下钻展示馏出口合格率、物理罐库存量趋势图。馏出口合格率的下钻内容为该物理罐区的采样点化验结果查询,包括物理罐采样点的采样号、样品名称、判定结果、采样时间,选择某个采样号,右边显示其详细化验结果,包括装置/罐区名称、采样点/罐号、样品类型、分项名称、结果、分项判定 。物理罐库存量趋势图的下钻内容为该物理罐近十天的库存量趋势图。

 2、装置总览

a)  装置投入产出:包括每天每班各装置的总投料量、平稳率、合格率、轻收率。以及每天每班各装置侧线的数量及占比率瞬时量。并可下钻到平稳率详细信息:包括偏差位号的平稳率、超限位号的偏差明细。通过超限位号偏差明细可下钻到实时位号趋势图:包括本日、本周及本月趋势。各装置侧线的合格率下钻到化验结果包括:采样号、采样点、判定结果、采样时间及分析项目、结果、分项判定。

b)  能耗动态:各装置能耗信息,包括日量、计划量及月累计。通过能耗下钻展示其日计划量与日实际量的趋势对比。

c)  生产计划跟踪:包括各装置各侧线的月计划、当日量、当日收率、月累计量、月累计收率及月超欠。

d)  月加工能力对比:原油每月计划与实际加工量的对比。

3、生产受控

a)  主要经济技术指标:包括轻油收率、可比轻收、综合商品率、可比综商的月趋势以及轻油收率、综合商品率、柴汽比的月计划与月累计的对比。

b)  装置监控: 包括各装置每天的平稳率、装置负荷率、馏出口合格率、火炬监控信息。

c)  馏出口监控:以表格的形式展示环保监控的采样点及其分析项目、单位及规格指标的信息。如采样号、样品、判定结果、采样时间、以及分析项目、分项结果等。

d)  主要工艺位号监控: 包括主要工艺位号当前的实时数据。

4、公用工程

a) 全厂装置能耗:表格展示能耗名称、月计划、日计划、日量、月量(累计)、超欠。通过能耗名称可以下钻到日历控件选择日期所在月份的该能耗全厂每日计划量与日量的各个装置汇总情况的对比折线趋势图。

b) 水能耗情况:以带有新鲜水、除盐水、除氧水、循环水能耗名称标签切换控件的表格形式展示单装置如催化裂化装置消耗各种水能耗的月计划、日计划、日量、月量(累计)、超欠(日量)。单击红字能耗名称可下钻到日历控件选择日期所在月份的全厂各个装置该能耗每日计划量与日量的汇总情况的对比折线趋势图。单击装置名称下钻:下钻到日历控件选择日期所在月份的该能耗单装置的每日计划量与日量的对比折线趋势图。

c) 蒸汽、燃料气情况:以带有1.0MPa蒸汽、3.5MPa蒸汽、燃料气能耗名称标签切换控件的表格形式展示单装置如催化裂化装置消耗各种水能耗的月计划、日计划、日量、月量(累计)、超欠(日量)。单击红字能耗名称可下钻到日历控件选择日期所在月份的全厂各个装置该能耗每日计划量与日量的汇总情况的对比折线趋势图。单击装置名称下钻:下钻到日历控件选择日期所在月份的该能耗单装置的每日计划量与日量的对比折线趋势图。

d) 风、氮气能耗情况:以带有净化风、非净化风、氮气能耗名称标签切换控件的表格形式展示单装置如催化裂化装置消耗各种水能耗的月计划、日计划、日量、月量(累计)、超欠(日量)。单击红字能耗名称可下钻到日历控件选择日期所在月份的全厂各个装置该能耗每日计划量与日量的汇总情况的对比折线趋势图。单击装置名称下钻:下钻到日历控件选择日期所在月份的该能耗单装置的每日计划量与日量的对比折线趋势图。

5、原油情况

a)  原油进厂情况:包含长庆、二连-蒙古原油月进厂计划、日进厂量、月累计进厂量、完成率以及图形展示。显示当前月原油进厂趋势。日历控件可查询制定日期的历史数据。

b)  原油加工情况:包含长庆、二连-蒙古原油月加工计划、日加工量、月累计加工量、完成率以及图形展示。当前月每日原油加工趋势。日历控件可查询制定日期的历史数据。

c)  原油库存情况:包含101#,102#,103#,105#,106#罐的库存以及各个罐参数、化验分析、近十天库存趋势图。

6、出厂情况

a) 出厂进度情况:包括汽油、柴油、航煤、苯、丙烷、液化气、燃料油、聚丙烯等,成品日生产、月生产、日出厂、月出厂、计划出厂量等数据。

b) 分牌号出厂进度情况:包含汽油、柴油各种牌号日生产、月生产、日出厂、月出厂、计划出厂量等数据。

c) 月度进度情况分析:包含汽油、柴油、航煤出厂情况相关数据。

7、成品库存

a)  成品库存:包括汽、柴、航煤、燃料油、苯、液化气的总库存、半成品、成品库存。

b)  每日库存情况分析:默认当前年月份的六大类产品的总库存(半成品与成品库存之和)情况分析。可通过日历控件进行查询指定年月份的历史数据。

3.3 系统应用技术

3.3.1 大屏幕长线驱动器接线技术

1)管控中心一楼大屏幕

 

2)管控中心生产调度指挥中心大屏幕

 

 

3.3.2  XHQ平台应用视图开发技术

1)定义Catalog类成员变量、建立视图,SolutionBuilder软件定义取数集合Collection,定义连接多方数据源如关系数据库及实时数据库的数据源组CG及取数进程CP,利用XHQ脚本编程语言进行后台数据触发的功能开发,配置类成员变量与引用Collection中数据集字段的匹配关联,实现前台视图的数据图形展示。

2)利用Visio 2007 作为系统美工工具,绘制图表、柱状图、装置模拟图、罐区图等基础图形,引用到XHQ视图中,完成数据的图形化展示,实现美化界面及排版。

3.3.3 Web应用程序开发及接口服务调用技术

1)利用.net开发平台,完成生产装置安全天数统计功能、生产方案切换统计及查询功能。该程序实现了生产调度人员手动录入开始结束日期、系统自动计算统计安全生产年累计天数及当期累计天数的统计功能。完成了一次针对用户体验的可以手动灵活配置数据的生产统计功能,配合其他各MES系统、Lims系统、能源计量平台的基础数据一起集成到生产指挥系统中展示。

2)Web Service技术:利用Web Service接口服务结合.net开发取第三方公司的能源计量管理系统的能耗数据,利用第三方提供接口函数获取到每日能耗数据存储到XHQ关系数据库中,再对数据进行清洗、抽取整合到XHQ系统当中展示。

3.3.4 计划服务软件

该软件为金桥公司自主研发的操作系统计划服务软件,目前已在多家石化公司的多个开发项目中使用,包括刷新服务,数据库服务及文件服务。本次使用该软件的刷新服务,通过设置服务名称、服务编码、服务地址、服务时间,来定时刷新相关网页。执行的网页功能为根据第三方公司提供的Web Service接口函数,页面每日自动调用该函数,获取由第三方公司开发的能源计量管理系统的能耗日量数据,并保存到XHQ的关系数据库中,作为公用工程部分的数据源供XHQ视图开发使用。

3.4 使用环境版本

根据使用环境系统分为管控中心大屏幕版本和生产综合信息平台版本两部分组成。两个版本采用不同分辨率版式,均由装置总览、生产受控、公用工程、原油情况、出厂情况、成品库存等部分组成。其数据来源于MES-PHD实时数据库系统,MES-LIMS化验分析系统,

计量平台系统等。系统数据扫描频率高于数据源系统更新频率。 

3.4.1 管控中心大屏幕版本

针对管控中心大屏幕(包括调度中心大屏幕)特点,量身定制的,采用双路信号同步输出模式的生产指挥系统高分辨率展示平台。

3.4.2  生产综合信息平台

针对普通PC分辨率下WEB浏览应用定制的生产指挥系统普通辨率版式,相对管控中心大屏幕版式具有更灵活的数据下钻和链接。

3.5 系统应用效果

3.5.1 综合展示

3.5.2 综合展示——库存情况

3.5.3 装置总览

3.5.4 装置总览——装置投入产出

3.5.5 原油情况

4 应用案例

内蒙古某石化生产指挥系统项目建设

大庆某石化生产指挥系统项目建设

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