火力發(fā)電廠信息化建設模型初探

2013-11-28 10:31:19 電力信息化　點擊量：評論 (0)

[摘要] 通過對近年來火電廠信息化建設的基本規(guī)律的研究和總結,以協(xié)同管理成就效益，整合應用創(chuàng)造價值為指導。用CIMS理論來設計電廠信息建設的體系結構,在火電廠先進控制系統(tǒng)、安全高效的網(wǎng)絡平臺和開放數(shù)

[摘要] 通過對近年來火電廠信息化建設的基本規(guī)律的研究和總結,以 “協(xié)同管理成就效益，整合應用創(chuàng)造價值”為指導。用CIMS理論來設計電廠信息建設的體系結構,在火電廠先進控制系統(tǒng)、安全高效的網(wǎng)絡平臺和開放數(shù)據(jù)庫平臺基礎上,結合目前最新的管理理論和信息技術研究成果，整合電廠管控一體化系統(tǒng)，用ERP管理思想和信息技術對經(jīng)營和生產(chǎn)管理系統(tǒng)進行全面設計,使信息技術與電力工業(yè)技術、現(xiàn)代管理技術有機融合,全面提升生產(chǎn)技術和經(jīng)營管理水平,增強電廠競爭力。

[關鍵詞] SIS；管控一體化；信息數(shù)據(jù)整合；信息一體化管理

1火電廠信息化現(xiàn)狀分析

火電廠正面臨著前所未有的深刻變化:廠網(wǎng)分離、電力市場化步伐加快、發(fā)電集團業(yè)務流程重組、電力供應緊張、煤炭價格不斷上漲…，這些變化逐步改變了發(fā)電廠經(jīng)營運作模式；另一方面，新技術不斷涌現(xiàn)并迅速應用于發(fā)電廠,如DCS技術、NCS技術、EAM技術等。市場對火電廠生產(chǎn)過程的穩(wěn)定、可靠、安全提出更高的要求，目前火電廠生產(chǎn)控制系統(tǒng)相對企業(yè)管理系統(tǒng)更完善，應用效果也明顯。

但是，目前火電廠的生產(chǎn)自動化系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)處于相互分離狀態(tài)，彼此不能有效結合，不能實現(xiàn)管控一體化，數(shù)據(jù)信息不能集成共享，不利于實現(xiàn)企業(yè)的綜合管理。此外由于缺乏總體數(shù)據(jù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)整合。特別是火電廠的生產(chǎn)實時信息，如DCS、 NCS、SIS信息不能充分地為MIS所用，不能為決策和數(shù)據(jù)挖掘服務。企業(yè)信息化應用大多處于業(yè)務處理層面，信息系統(tǒng)實現(xiàn)了信息記錄、信息統(tǒng)計和報表統(tǒng)計，而對于優(yōu)化設計、生產(chǎn)組織、協(xié)同商務等應用尚未涉及，在企業(yè)信息資源管理、數(shù)據(jù)管理方面還未能建立起商業(yè)智能分析系統(tǒng)進行信息增值利用，不能為企業(yè)綜合管理與決策提供有效的支持。火電廠在綜合管理系統(tǒng)應用方面的滯后狀態(tài)嚴重制約了企業(yè)管理水平的提升與競爭力的提高，火電廠需要大力推進管理信息化的進程，加強生產(chǎn)控制自動化化與管理信息化的結合，實現(xiàn)信息一體化。

火電廠信息化建設包括從生產(chǎn)控制自動化、管理信息化到綜合決策信息化的各個層面。火電廠信息化建設需突破現(xiàn)有層次，向綜合決策支持轉變。第一，信息化觀念由重視生產(chǎn)自動化向重視管理信息化轉變；第二，應用模式由管控分離向信息一體化轉變，即實現(xiàn)生產(chǎn)實時信息與管理信息的集成；第三，應用架構由分散應用向整合應用轉變，即從部門級單項應用到企業(yè)級涵蓋生產(chǎn)、營銷及財務、人事、設備等環(huán)節(jié)的整體應用；第四，數(shù)據(jù)管理由分散管理向集中管理轉變，形成信息共享、增值的機制；第四，系統(tǒng)模式由C/S架構向B/S+C/S架構轉變，適應企業(yè)業(yè)務處理和經(jīng)營運作快捷化、實時化的要求；第五，實施模式由“用戶-供應商”模式向“用戶-咨詢/監(jiān)理商-供應商”模式轉變，保證企業(yè)信息化切實從用戶需求出發(fā)，控制信息化建設的質(zhì)量和風險。以信息化帶動管理創(chuàng)新，以管理創(chuàng)新促進信息化，實現(xiàn)火電廠價值鏈的協(xié)同化運作，以整合化的系統(tǒng)應用為目標，實現(xiàn)信息化建設，促進信息化的價值實現(xiàn)，推動火電廠綜合競爭力的提升。

信息化建設恒定式：知識資本=能力X激情。知識管理、企業(yè)管理和電子商務是企業(yè)發(fā)展的三大功能，信息化建設可以推動企業(yè)在知識管理、企業(yè)經(jīng)營和電子商務等諸多方面的提高，從而推動企業(yè)的管理和發(fā)展。信息化建設是一種新型信息管理系統(tǒng)，更是一場對企業(yè)現(xiàn)有的組織結構、管理觀念、管理方式等管理系統(tǒng)的革命性變革，已經(jīng)超越了企業(yè)本身固有的框架和模式，就像ISO9000一樣，是一種基于企業(yè)價值鏈而建立起來的系統(tǒng)而規(guī)范的管理體系，體現(xiàn)為企業(yè)獲得持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)運作能力和新的競爭優(yōu)勢。信息化建設的核心是業(yè)務流程重組，優(yōu)化企業(yè)價值鏈。

2信息化建設結構層次分析

信息化模型應具有四個層次,兩個支持系統(tǒng)的信息化模型層次結構模型。四個層次分別是生產(chǎn)現(xiàn)場控制層、管控一體化層、生產(chǎn)管理層、經(jīng)營決策層,兩個支持系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡支持系統(tǒng)。其系統(tǒng)結構：上層是生產(chǎn)經(jīng)營管理層，構架在火電廠ERP管理系統(tǒng)上，外掛電子商務交易系統(tǒng)，主要為火電廠高層提供決策依據(jù)。中層是生產(chǎn)管理層，構架在廠級信息監(jiān)控系統(tǒng)上，為火電廠生產(chǎn)過程如機組負荷分配、機組性能診斷與分析、設備維護等提供決策依據(jù)。下層是生產(chǎn)過程控制層，構架在經(jīng)典的DCS、DEH、NCS系統(tǒng)上，用于火電廠生產(chǎn)過程的控制和調(diào)節(jié)。底層是生產(chǎn)設備，由常規(guī)的生產(chǎn)主、輔設備以及監(jiān)測控制儀表等組成，是火電廠生產(chǎn)流程的基本單元。

2．1第一層生產(chǎn)現(xiàn)場控制層

該層是指生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集和直接控制,包括單元機組DCS、DEH、輔機、水處理、輸煤、除灰(渣、塵)等輔助設備的控制系統(tǒng)。目前技術的發(fā)展是以現(xiàn)場總線為代表的先進控制系統(tǒng)以及DCS系統(tǒng)機、爐、電的一體化。該層屬于生產(chǎn)范疇，直接與生產(chǎn)設備關聯(lián)，現(xiàn)在一般都隨著設備直接集成，主要提供設備的運行實時信息，屬于生產(chǎn)基礎數(shù)據(jù)提供層，是其他三層的基礎。

2．2第二層：管控一體化層

該系統(tǒng)即為廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)和煤質(zhì)在線監(jiān)測、智能化煤場、優(yōu)化燃燒、故障診斷等各種機組性能優(yōu)化的高級應用軟件,它完成廠級生產(chǎn)過程的監(jiān)控，結合管理層的信息,對控制系統(tǒng)和機組性能進行整體優(yōu)化和分析,為過程控制層提供操作指導,該層是管理和控制之間聯(lián)系的橋梁。該層對直接控制區(qū)提供的生產(chǎn)基礎數(shù)據(jù)進行實時的采集，然后對采集到的數(shù)據(jù)進行顯示、統(tǒng)計、分析和保存，結合生產(chǎn)管理層和決策層所下達的控制信息，反饋到直接控制區(qū)，控制生產(chǎn)，同時為生產(chǎn)管理層和決策層提供所需的分析、統(tǒng)計信息。

2．3第三層：生產(chǎn)管理層

該系統(tǒng)體現(xiàn)火電廠資源計劃系統(tǒng)（ERP），以安全、經(jīng)濟運行管理為重點，以設備檢修為基礎,以完成發(fā)電量為目標,以企業(yè)資產(chǎn)管理為主線（包括實時數(shù)據(jù)、技術監(jiān)督、設備可靠性管理、質(zhì)量、環(huán)境、安全職業(yè)衛(wèi)生三標一體化等）來優(yōu)化火電廠的機組性能指標，整合生產(chǎn)計劃和策略,為協(xié)調(diào)發(fā)電廠的高效運轉提供信息,實現(xiàn)全廠的安全、高效、經(jīng)濟運行，優(yōu)化火電廠的生產(chǎn)計劃和策略,協(xié)調(diào)各個部門的運轉,實現(xiàn)全廠的安全、高效、經(jīng)濟運行，該層是信息化火電廠管理的基石。該層從經(jīng)營決策層獲取經(jīng)營指標信息來制定相關的生產(chǎn)計劃，并加以實施，同時為SIS層提供控制指導信息。該層是信息化火電廠管理的基石。

2．4第四層：經(jīng)營決策層

該層主要體現(xiàn)為經(jīng)營管理和商業(yè)化運營、電子商務物資交易系統(tǒng)（ERP擴充）。以綜合計劃管理為主線、以全面預算和成本管理為核心，以物資管理、燃料管理為基礎、人事管理以及OA等系統(tǒng)為輔助手段，提高實時成本計算速度，滿足商業(yè)化運營管理需求。用全面預算來預測火電廠的各項經(jīng)濟指標和費用指標，通過事前預算計劃的編制、事中計劃實施過程的控制以及事后的總結分析和考核來實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營的閉環(huán)管理，確保火電廠的運營規(guī)范化、科學化和效益化；通過商業(yè)化運營提供競爭上網(wǎng)電價報價和輔助決策功能，通過對實時生產(chǎn)成本的運算，使得報價更具有準確和及時性。該層是信息化火電廠的系統(tǒng)入口和決策樞紐。

2．5支持系統(tǒng)一：數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)

以關系數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫為基礎的面向數(shù)據(jù)主題的火電廠數(shù)據(jù)倉庫構成了信息化火電廠的數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)和技術支撐平臺，火電廠數(shù)據(jù)倉庫以對火電廠各類數(shù)據(jù)進行分析、提煉、集成,為火電廠的分析和決策提供支持。

2．6 支持系統(tǒng)二：計算機網(wǎng)絡支持系統(tǒng)

以ATM和千兆以太網(wǎng)為代表的先進組網(wǎng)技術,結合系統(tǒng)-網(wǎng)絡-終端三級安全策略、目錄管理統(tǒng)一認證等先進技術,構成了信息化火電廠的計算機網(wǎng)絡支持系統(tǒng)。

3 信息化建設模型分析：

3．1廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)

根據(jù)《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》(DL5000——2000)中規(guī)定，當電廠規(guī)劃容量為1200MW及以上，單機容量為300MW及以上時可設置廠級實時監(jiān)控系統(tǒng)。同時又要求電廠信息系統(tǒng)的配置應由各獨立發(fā)電公司根據(jù)實際需要及技術發(fā)展的可行性總體規(guī)劃后分步實施。這說明SIS目前還遠未成熟。為全廠提供一套冗余的、能綜合機組、輔助車間有關的實時信息并對各機組、輔助系統(tǒng)的運行提供優(yōu)化分析、在線運行指導的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS），它應與各機組的DCS、DEH、外圍輔控以及公用系統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)有機的聯(lián)系在一起，并與火電廠管理信息系統(tǒng)（ERP）有通訊接口。

廠級監(jiān)控系統(tǒng)（SIS）的主要功能包括實時數(shù)據(jù)采集、處理和監(jiān)視、廠級性能計算和分析等功能。并為廠級管理信息系統(tǒng)（MIS）的生產(chǎn)運行管理提供充分的實時數(shù)據(jù)和分析資料。具體功能如下：

全廠各生產(chǎn)系統(tǒng)實時信息顯示，過程信息統(tǒng)計分析并生成各類生產(chǎn)報表為廠級生產(chǎn)管理人員提供全廠各生產(chǎn)系統(tǒng)實時信息，如顯示鍋爐、汽機、發(fā)變組及輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的設備運行工況、主要參數(shù)、各項指標以及工藝系統(tǒng)圖等。

通過對大量影響機組安全運行和經(jīng)濟性能指標的主要過程參數(shù)和設備狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計計算，提供豐富的數(shù)據(jù)源及分析方法和手段，并能生成各職能部門需要的生產(chǎn)、經(jīng)濟指標的統(tǒng)計報表等。為廠級生產(chǎn)管理人員決策提供支持。

在線計算整個聯(lián)合循環(huán)機組的各種效率、損耗（燃料、水、電、熱耗等）及性能參數(shù)等。對數(shù)據(jù)進行分析，為用戶提供成本核算依據(jù)和數(shù)據(jù)。并利用性能計算的期望值與計算值進行比較，確定機組運行在最佳狀態(tài)并分析出偏差產(chǎn)生的原因和改進措施。

廠級監(jiān)控系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)過程監(jiān)控模型和各種機組性能優(yōu)化的高級應用軟件（如煤質(zhì)在線監(jiān)測、智能化煤場、優(yōu)化燃燒、故障診斷系統(tǒng)）。

3．2發(fā)電廠資源計劃（ERP）系統(tǒng)

火電廠ERP系統(tǒng)，是基于敏捷供需鏈管理思想的企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP），它是在MRPII（制造資源計劃）系統(tǒng)基礎上發(fā)展起來的。它除了對火電廠內(nèi)部制造資源（燃料、物資、設備、人力、資金、信息）運用MRP算法進行全面規(guī)劃和優(yōu)化控制外，還通過計算機網(wǎng)絡把火電廠生產(chǎn)經(jīng)營過程的合作伙伴，如供應商、電網(wǎng)、大客戶等等的資源和能力集成起來，充分調(diào)動火電廠所有可利用的資源，把火電廠之間的競爭轉化為供應鏈之間的競爭。

在管理思想上，火電廠ERP 是以國外先進、成熟的ERP管理思想為核心，與中國電力行業(yè)的實際情況相結合。其目標是優(yōu)化、計劃火電廠的所有資源，降低火電廠生產(chǎn)、運行成本，提高火電廠的綜合競爭力。其核心是對火電廠供應鏈的管理，一方面強調(diào)建立燃料及設備供應商、發(fā)火電廠與電網(wǎng)之間新的戰(zhàn)略伙伴關系，強化市場、經(jīng)營、營銷，使火電廠能夠快速響應市場；另一方面強調(diào)火電廠業(yè)務流程與工作流，通過工作流，將火電廠的人、財、物、資金、信息有效的與生產(chǎn)集成，支持火電廠業(yè)務過程重組。這使得企業(yè)的物流、信息流與資金流更加有機地集成，能更好地支持火電廠經(jīng)營管理各方面的集成；將給火電廠帶來更廣泛、更長遠的經(jīng)濟效益與社會效益。

系統(tǒng)的另一個重要思想是引入“全面生產(chǎn)維護”的思想，通過加強對設備運行狀態(tài)的監(jiān)控（包括應用設備可靠性分析、狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術），實行全面預防性檢修，合理控制設備維護、檢修費用；系統(tǒng)通過充分利用火電廠生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對機組安全性能與經(jīng)濟性能的實時分析與預測。通過“全面生產(chǎn)維護”和機組性能的實時分析與預測，使系統(tǒng)真正能夠支持狀態(tài)檢修、支持競價上網(wǎng)。

在發(fā)電廠管理模式上：以全面預算為龍頭，以綜合計劃為主線，以物資燃料為基礎，以安全生產(chǎn)為重點，進行整個價值鏈的平衡調(diào)整與控制；通過一體化管理體系建立每個價值鏈的閉環(huán)標準業(yè)務流程；通過工作流平臺“推動”整個業(yè)務沿著標準流程順利進行；通過計算機網(wǎng)絡將發(fā)電廠、用戶、供應商、母公司及其他職能機構集成起來，完成信息流、物流、人力流和資金流的有效轉移與優(yōu)化；借助IT技術，將供應鏈管理、渠道管理、客戶關系管理等先進的管理思想轉變成為現(xiàn)實中可實施應用的計算機軟件系統(tǒng)，并通過系統(tǒng)的實施應用自然實現(xiàn)全面預算管理、一體化管理和全面績效考評管理。

火電廠ERP產(chǎn)品實現(xiàn)對火電廠內(nèi)外部資源的統(tǒng)一管理，從功能上分為生產(chǎn)、經(jīng)營、辦公自動化、實時數(shù)據(jù)管理等四個板塊，共20多個業(yè)務功能模塊。

在實現(xiàn)技術上，它是采用“過程集成”的開發(fā)技術與先進的計算機實現(xiàn)技術而研制開發(fā)的新一代專業(yè)面向火電廠管理的、集成化的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)將成熟的C/S體系結構與先進的B/S體系結構相結合，綜合應用計算機領域的最新技術如：多數(shù)據(jù)庫集成、第四代語言及輔助工具數(shù)據(jù)倉庫及數(shù)據(jù)挖掘技術，是火電廠管理信息系統(tǒng)的一個重大突破。

發(fā)電廠ERP系統(tǒng)基于敏捷供需鏈管理思想，運用工作流技術，以火電廠物流、信息流、資金流、增值流的同步集成為基礎，結合中國電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀與改革發(fā)展趨勢，以知識管理為核心，以設備、項目、圖檔、預算、經(jīng)營、體系、燃料、人力資源、供應鏈等九大知識庫為支撐，將全面預算管理、全面績效考核、全面資產(chǎn)維護、全面質(zhì)量、環(huán)境管理、職業(yè)安全健康等六大管理體系和發(fā)電廠各業(yè)務流程緊密融合，充分利用火電廠的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)倉庫與經(jīng)營管理實時數(shù)據(jù)倉庫，以優(yōu)化火電廠所有內(nèi)外部資源的計劃與控制，降低火電廠運營成本，提升火電廠的綜合競爭力，是專業(yè)面向中國發(fā)電廠的知識型資源計劃管理系統(tǒng)，

4 信息化建設系統(tǒng)特點

新一代的信息化火電廠主要特征表現(xiàn)在四個方面，第一、除了火電廠常規(guī)的主輔設備、檢測控制儀器儀表外，還配備了特殊的生產(chǎn)工藝過程（如脫硫生產(chǎn)過程）、特種檢測控制分析儀表以及先進的監(jiān)控系統(tǒng)；第二、將管理放在首位，通過科學的管理思想、方法來提升火電廠的運營能力；第三、實現(xiàn)了生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟性，同時也實現(xiàn)了污染物的零排放或達標排放；第四、人均產(chǎn)值高、人員配置少。

系統(tǒng)特點如下：

1、采用CIMS/ERP的哲理,系統(tǒng)的設計思想和層次結構具有理論的嚴密性和實際可操作性；

2、采用動態(tài)企業(yè)建模技術,軟件重構技術,面向對象技術設計的系統(tǒng)可保證火電廠的運作流程變化后的系統(tǒng)適應性；

3、強大的系統(tǒng)配置工具(包括系統(tǒng)建模工具,模型仿真工具,實施工具)可使系統(tǒng)快速實施,并保證系統(tǒng)有良好的擴展性和軟件模塊的可重用性；

4、可行的優(yōu)化算法可使企業(yè)的各個系統(tǒng)在仿真優(yōu)化的前提下按最佳方案運行,從而保證了系統(tǒng)的先進性和可靠性；

5、先進的組網(wǎng)技術和信息平臺為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了可靠支撐；

6、采用三級客戶機/服務器（C/S）結構和瀏覽器/服務器（B/S）結構，采用瘦客戶端，建立處理邏輯規(guī)則的中間層，提高整個軟件的可維護性及對異構數(shù)據(jù)庫的適應性。

7、先進的數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術能自動地進行挖掘分析工作，剖析任意層面數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，最終確定發(fā)電廠在電力市場競爭中的發(fā)展趨勢和規(guī)律。

5 結束語

在電廠信息化建設方面，以ERP的大思路，融合了電廠生產(chǎn)特點開展信息化體系建設是重點； SIS建設相當關鍵，只有全面詳細的實時數(shù)據(jù)采集和大量歷史數(shù)據(jù)的保存，才能滿足二次開發(fā)的需要。應圍繞數(shù)據(jù)信息整合應用的研究與開發(fā)，以期通過新的技術與管理手段，進一步實現(xiàn)節(jié)能降耗、提高企業(yè)整體競爭力。

管控一體化，是電廠信息建設解決方案的必要階段。勿庸置疑，隨著電廠管控一體化的完整實施，將使電廠的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟環(huán)保、科學管理水平跨上新的臺階。

[參考文獻]：

[1]《火電廠SIS解決方案》北京博奇電力科技有限公司

[2]《電廠廠級生產(chǎn)管理監(jiān)控信息系統(tǒng)》

[作者簡介]：

李海永（1968-），男，大學，計算機專業(yè)，

工程師，張家口發(fā)電廠熱控車間，從事熱控

工作檢修與維護,郵件地址：LHYZJ200@SINA.COM

丁峰（1968-），男，大學，技師，張家口發(fā)電廠熱控車間，從事熱控工作檢修與維護,郵件地址：DINGFENG2010@YITAN

楊海波（1977-），男，大學，助工，張家口發(fā)電廠熱控車間，從事熱控工作檢修與維護