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我國電廠信息化獨特模式及發(fā)展

日期:2013-07-02 來源:北極星電力信息網(wǎng) 作者:
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SIS和MES概念有個共同點,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(tǒng),都是在總結(jié)ERP或MIS割裂控制層信息而失敗的教訓基礎(chǔ)上提出的。

1  MES概念

1992年,美國先進制造研究機構(gòu)(Advanced Manufacturing Research,簡稱AMR)在對流程企業(yè)做了大量調(diào)查研究基礎(chǔ)上提出了企業(yè)的三層集成模型,即自下而上為控制層、執(zhí)行層和計劃層。每一層有對應的控制和/或管理系統(tǒng)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,由于當時對對應執(zhí)行層的信息系統(tǒng)沒有人關(guān)注,計劃層ERP與控制層DCS互相隔裂運行,ERP沒有生產(chǎn)實時信息的支持,以致企業(yè)信息化成效甚微。

經(jīng)過一段時期的反思,到九十年代后期,對應執(zhí)行層的MES迅速發(fā)展起來,根據(jù)AMR研究,近期世界MES市場每年已突破10億美元。

什么叫做MES呢?AMR和MESA都給出了詳細的定義,簡言之,MES是位于上層計劃管理系統(tǒng)與底層控制系統(tǒng)之間的面向車間生產(chǎn)過程的管理信息系統(tǒng)。

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模式來規(guī)劃和發(fā)展企業(yè)信息系統(tǒng)。


2  SIS概念

SIS概念是由我國行業(yè)專家于1997年在研究電廠企業(yè)特點和總結(jié)中國電廠信息化發(fā)展過程的經(jīng)驗和教訓基礎(chǔ)上提出的。

早在1993年,我國唐山發(fā)電總廠就已經(jīng)開發(fā)了一個類似于SIS的供值長用的廠級實時生產(chǎn)過程監(jiān)視和管理系統(tǒng)。但是由于當時計算機技術(shù)水平的限制,以及人們主要視線集中解決DCS應用問題,這種需求沒有引起注意。

九十年代中期,中國不少電廠紛紛投入巨資建設MIS,與國外一樣,由于多種原因,特別是因為MIS沒有實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)支持,也大多成效甚微。

隨著中國電廠機組(車間)級自動化任務的基本解決,電廠信息化任務擺到人們面前,迫切要求回答電廠廠級信息化的規(guī)劃問題,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的中國電廠信息化道路。

什么叫做SIS呢?當時作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主要是為火電廠建立全廠生產(chǎn)過程實時/歷史數(shù)據(jù)庫平臺,為全廠實時生產(chǎn)過程綜合優(yōu)化服務的實時生產(chǎn)過程監(jiān)控和管理的信息系統(tǒng)。”


3  SIS與MES概念比較

SIS和MES概念有個共同點,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(tǒng),都是在總結(jié)ERP或MIS割裂控制層信息而失敗的教訓基礎(chǔ)上提出的。

SIS和MES的差異在那兒呢?

1) SIS對象非常明確是指實時生產(chǎn)過程(運行),而在規(guī)劃廠級信息化系統(tǒng)時將非實時生產(chǎn)過程(檢修等)納入MIS中;而MES對象泛指生產(chǎn)過程,包括實時和非實時生產(chǎn)過程。兩者優(yōu)化對象的差異如下表所示。

電廠信息化模式 實時生產(chǎn)過程

(運行) 非實時生產(chǎn)過程

(檢修) 企業(yè)管理

中國 SIS MIS

外國 MES ERP

電廠信息

化采用SIS+MIS模式,系統(tǒng)配置清晰,管理方便,易于保證信息系統(tǒng)安全,因為:

a) 更好滿足實時生產(chǎn)過程實時性要求。SIS主要是處理實時生產(chǎn)過程的實時信息,監(jiān)控和管理的時間性要求相對較高;而MIS包含大量非實時信息,盡管也包括SIS上傳的實時信息,但總的來說,實時性要求相對較低。

隨著實時信息的增加、實時生產(chǎn)過程優(yōu)化功能加強和運算工作量增加,SIS模式能更好滿足實時性要求的優(yōu)點將日益顯現(xiàn)出來。

b)服務對象清晰。SIS服務于各級運行值班人員以及研究和管理生產(chǎn)運行過程的相關(guān)管理人員,而MIS主要服務于設備檢修,計劃、經(jīng)營以及行政方面的人員,服務對象分工清晰,知識結(jié)構(gòu)專一,便于管理。MES+ERP模式中,由于MES將運行和檢修兩個專業(yè)知識和機構(gòu)混在一個系統(tǒng)中,給系統(tǒng)配置帶來諸多不便。

c) 保障安全方便。SIS和MES直接與機組(車間)級控制系統(tǒng)聯(lián)接,因此,它應具有比MIS和ERP更高的安全等級。此外,廠級實時生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理本身也比非實時生產(chǎn)過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時生產(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時生產(chǎn)過程監(jiān)控和管理,同時還減少了它面向服務的人員,安全等級配置合理,安全性更容易得到保證。

2) MES主要考慮離線管理,而SIS還考慮在線監(jiān)視和管理,而且根據(jù)電廠獨有特點,在納入機組優(yōu)化負荷分配后還將會出現(xiàn)全廠綜合優(yōu)化控制功能。

目前,我國已經(jīng)有一些電廠采用非直調(diào)方式(中調(diào)把全廠負荷發(fā)給電廠,電廠按優(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(diào)度的支持和電廠的重視。如果SIS中的這一功能真正實現(xiàn)閉環(huán),那么它的安全等級將會提升到與機組控制級相同的水平。MES概念中沒有考慮到電廠這一特點,MES+ERP模式很難滿足這種要求。

綜上分析,中國電廠信息化的SIS+MIS模式具有一定優(yōu)越性和普遍意義,豐富了國際上電廠和類似于電廠的流程企業(yè)信息化的模式。


4  我國SIS發(fā)展現(xiàn)狀

目前,我國電廠信息化建設已有一批標準可供遵循,包括2004年頒發(fā)的專門用于SIS的標準“火力發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)技術(shù)規(guī)程”,這為我國健康發(fā)展電廠信息化提供了保證。

關(guān)于SIS項目,根據(jù)SIS研究會統(tǒng)計,我國十五期間已經(jīng)有近200多個電廠建設SIS項目。它們的基本情況如下:

1)SIS網(wǎng)絡

25%項目SIS和MIS是一個網(wǎng)絡,中間僅采用防火墻類的邏輯隔離措施;75%項目SIS和MIS網(wǎng)絡間還采用了網(wǎng)閘類物理隔離措施,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。

可見中國在發(fā)展電廠信息化時非常重視信息安全配置的投入。

2)SIS的實時/歷史數(shù)據(jù)庫

大約78%由外國公司提供,如美國OSI公司的PI,Instep公司的eDNA等,大約22%由中國公司提供。數(shù)據(jù)庫規(guī)模:

SIS數(shù)據(jù)庫規(guī)模 套數(shù) 所占份額

≤20000點 50 39.7%

30000-40000點 25 19.8%

50000點 36 28.6%

≥60000點 15 11.9%

3)SIS優(yōu)化軟件

由于外國公司介入較晚,目前約80%由中國SIS公司提供,只有20%由外國公司提供,主要是西門子公司和ABB公司等,目前外國公司已開始重視中國電廠優(yōu)化軟件市場,紛紛進入中國。

4)SIS評估

由原電力部副部長陸延昌先生為首的專家小組于2004年和2005年分別對盤山電廠(2×600MW)和石嘴山電廠(4×300MW)的SIS項目進行了評估,充分肯定了SIS的巨大安全和經(jīng)濟效益,這個評估對我國電廠信息化向前發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。

根據(jù)預測,今后五年內(nèi)平均每年至少會有70-80個電廠要配置SIS項目,我國電廠信息化已進入建設高潮。

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