裝置平穩(wěn)率考核是石油化工企業(yè)促進(jìn)裝置平穩(wěn)運(yùn)行，降低生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效益的主要手段之一。傳統(tǒng)的裝置平穩(wěn)率考核辦法主要是依據(jù)工藝技術(shù)人員定時(shí)檢查工藝指標(biāo)的執(zhí)行情況來完成，即人為地查看當(dāng)班班組工藝指標(biāo)的歷史趨勢是否超出指標(biāo)的約束范圍。統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間段內(nèi)裝置運(yùn)行超出工藝約束條件的指標(biāo)數(shù)量，并據(jù)此進(jìn)行裝置平穩(wěn)率考核。該方法在實(shí)際應(yīng)用中存在的主要問題有：1)記錄數(shù)據(jù)量大、不連續(xù)。技術(shù)人員無法逐一核對工藝指標(biāo)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致考評(píng)結(jié)果不公正；2)技術(shù)人員工作量大；3)數(shù)據(jù)無法長期保存，難以滿足企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，MES系統(tǒng)在石油化工企業(yè)被廣泛應(yīng)用。MES系統(tǒng)的應(yīng)用提高了企業(yè)信息資產(chǎn)使用價(jià)值，促進(jìn)了信息技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)際的有效結(jié)合，是企業(yè)信息技術(shù)高端應(yīng)用的一次成功實(shí)踐。該系統(tǒng)從企業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理角度提出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用解決方案，集成了大量過程控制層(DCS、PLC)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

    基于MES系統(tǒng)在石油化工企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出一種基于MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的裝置平穩(wěn)率考核算法，并利用ASP.NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)了石油化工裝置平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，使企業(yè)裝置工藝管理水平得到進(jìn)一步提升。

1 基于MES實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的裝置平穩(wěn)率算法

    1.1 MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)

    MES系統(tǒng)與ERP業(yè)務(wù)系統(tǒng)、DCS生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)一起構(gòu)成了石油化工企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)。中國石油MES系統(tǒng)利用Honeywell(霍尼韋爾)公司PHD(Process History Database)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)。采集、整合了大量的生產(chǎn)過程和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

圖1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用架構(gòu)圖

    PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中樞，實(shí)時(shí)處理、分析現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，提供流程圖、異常告警、報(bào)表分析等多種功能應(yīng)用。同時(shí)，為滿足第三方軟件對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供了豐富的應(yīng)用程序開發(fā)接口。PHD常用應(yīng)用程序接口介紹如下：

    1)PHDAPINET

    PHDAPINET是Honeywell PHD210以上版本為.NET程序員提供的以程序集方式訪問PHD的接口。應(yīng)用程序開發(fā)需要引用NETAPISHR.DLL、PHDAPI.DLL、PHDRAPI.DLL三個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫。動(dòng)態(tài)鏈接庫提供基類Uniformance.PHD，利用該基類可以查詢與PHD Server、PHD RDI接口、實(shí)時(shí)位號(hào)相關(guān)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息。

    2)PHDSQL

    PHDSQL是Honeywell在Oracle環(huán)境下提供的PHD訪問接口。PHDSQL提供了PHD數(shù)據(jù)查詢，以及豐富的統(tǒng)計(jì)分析函數(shù)，簡化了應(yīng)用程序開發(fā)。但不能進(jìn)行修改或刪除操作，同時(shí)查詢數(shù)據(jù)量較大時(shí)，速度相對較慢。

    3)OLE DB Provider

    從Honeywell PHD 202版本開始提供了一個(gè)類似于訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫的方式來訪問PHD，也就是通過OLEDB方式訪問PHD。該方法主要用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查詢與修改，不支持PHD靜態(tài)信息的查詢，并且該方法受到很多的限制。

    1.2 裝置平穩(wěn)率算法

    MES系統(tǒng)運(yùn)行管理模塊實(shí)時(shí)監(jiān)視裝置工藝指標(biāo)，通過與工藝指標(biāo)范用的對照，實(shí)現(xiàn)工藝指標(biāo)偏差時(shí)間的自動(dòng)計(jì)算，并將偏差記錄在數(shù)據(jù)庫中。

    利用公式(1)，通過統(tǒng)計(jì)分析工藝指標(biāo)偏差持續(xù)時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)任意時(shí)問段內(nèi)裝置平穩(wěn)率考核。

    其中α表示公司、車間、裝置所包含的工藝指標(biāo)數(shù)量；β表示班組在考核時(shí)間內(nèi)的值班時(shí)間系數(shù)；γ表示工藝指標(biāo)的計(jì)算權(quán)重。

    Honeywell(霉尼韋爾)PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為應(yīng)用程序開發(fā)提供了豐富的接口。利用PHD接口，通過查詢工藝指標(biāo)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的基于工藝指標(biāo)超標(biāo)次數(shù)統(tǒng)計(jì)裝置平穩(wěn)率的算法，計(jì)算方法如公式(2)。

    其中α表示公司、車間、裝置所包含的工藝指標(biāo)數(shù)量；β表示班組在考核時(shí)間內(nèi)的值班時(shí)間系數(shù)；γ表示工藝指標(biāo)的計(jì)算權(quán)重。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

    2.1 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，允許用戶以WEB方式訪問。體系架構(gòu)方面包含了數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)展現(xiàn)層。

    1)數(shù)據(jù)采集層

    數(shù)據(jù)采集層實(shí)現(xiàn)與MES系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫接時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)通信，獲取裝置平穩(wěn)率相關(guān)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集方法采用Honeywell PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供的PHDAPINET、PHDSQI。技術(shù)，或者SQL數(shù)據(jù)庫查詢語言。

圖2 PHD數(shù)據(jù)架構(gòu)

    2)數(shù)據(jù)處理層

    數(shù)據(jù)處理層主要包含了靜態(tài)數(shù)據(jù)管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析三個(gè)模塊。靜態(tài)數(shù)據(jù)管理同步MES系統(tǒng)位號(hào)相關(guān)信息，如位號(hào)名稱、描述、指標(biāo)范圍等信息；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取提供趨勢圖展示和平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)所需的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析是系統(tǒng)核心模塊，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)基于工藝參數(shù)超標(biāo)時(shí)間平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)計(jì)算和基于工藝參數(shù)超標(biāo)次數(shù)平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

    3)數(shù)據(jù)展現(xiàn)層

    數(shù)據(jù)展現(xiàn)層以表格、儀表盤、柱狀圖等方式，展示位號(hào)和裝置平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)用戶查詢?nèi)我鈺r(shí)間段內(nèi)的裝置平穩(wěn)率。同時(shí)從企業(yè)、分廠、車間等綜合角度分析裝置平穩(wěn)率，輔助企業(yè)管理層決策與考核。

    2.2 功能模塊設(shè)置

    1)數(shù)據(jù)采集

    完成與MES系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫與PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)通信；根據(jù)工藝指標(biāo)上下限信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控工藝指標(biāo)狀態(tài)，并紀(jì)錄工藝指標(biāo)超標(biāo)狀況。

    2)數(shù)據(jù)處理

    每日自動(dòng)計(jì)算工藝參數(shù)、裝置、班組平穩(wěn)率，形成上層統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；同步與工藝指標(biāo)、裝置相關(guān)的靜態(tài)數(shù)據(jù)，如工藝指標(biāo)上下限、工藝指標(biāo)名稱等；過濾由網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定原因造成的工藝指標(biāo)狀態(tài)監(jiān)控誤差，保障平穩(wěn)率計(jì)算的準(zhǔn)確性。根據(jù)工藝指標(biāo)監(jiān)控信息實(shí)時(shí)告警，對告警信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析及告警壓縮。

    3)基礎(chǔ)信息配置

    管理工藝指標(biāo)，包括選擇參與平穩(wěn)率計(jì)算的工藝指標(biāo)，配置計(jì)算權(quán)重，指定工藝指標(biāo)級(jí)別等。

    管理用戶信息，為滿足配置或查詢的不同需求，對用戶進(jìn)行分級(jí)管理。

    4)統(tǒng)計(jì)分析

    根據(jù)工藝指標(biāo)監(jiān)控記錄，實(shí)現(xiàn)從公司、分廠、車間、裝置等多角度平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)分析；允許查詢?nèi)我鈺r(shí)間段內(nèi)的平穩(wěn)率；支持?jǐn)?shù)據(jù)鉆取查詢，查看工藝指標(biāo)監(jiān)控詳細(xì)信息，包括超標(biāo)時(shí)間、超標(biāo)極值、超標(biāo)平均值等；支持排除由于特殊原因造成超標(biāo)記錄，如裝置開停工造成的超標(biāo)記錄；支持工藝指標(biāo)歷史趨勢查看。

    5)圖形分析

    以柱狀圖、趨勢圖等多種圖形展示方式顯示平穩(wěn)率趨勢和各工藝指標(biāo)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)曲線。

    6)統(tǒng)計(jì)報(bào)表

    根據(jù)用戶需求自動(dòng)生成各類平穩(wěn)率考核報(bào)表，以及工藝指標(biāo)的詳細(xì)信息報(bào)表，供工藝人員進(jìn)行工藝分析。

3 應(yīng)用效果

    目前，系統(tǒng)在中國石油煉化企業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，成為企業(yè)煉化裝置平穩(wěn)運(yùn)行考核的重要應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合煉化企業(yè)裝置平穩(wěn)率考核業(yè)務(wù)，結(jié)合了工藝指標(biāo)技術(shù)和信息技術(shù)，為穩(wěn)定裝置運(yùn)行，考核員工績效提供了可靠工具。實(shí)踐證明，系統(tǒng)具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。

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本文標(biāo)題：煉化裝置平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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