火力發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律的研究和總結,以協同管理成就效益，整合應用創造價值為指導。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、安全高效的網絡平臺和開放數

[摘要] 通過對近年來火電廠信息化建設的基本規律的研究和總結,以 “協同管理成就效益，整合應用創造價值”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、安全高效的網絡平臺和開放數據庫平臺基礎上,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，用ERP管理思想和信息技術對經營和生產管理系統進行全面設計,使信息技術與電力工業技術、現代管理技術有機融合,全面提升生產技術和經營管理水平,增強電廠競爭力。

[關鍵詞] SIS；管控一體化；信息數據整合；信息一體化管理

1火電廠信息化現狀分析

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

但是，目前火電廠的生產自動化系統與管理信息系統處于相互分離狀態，彼此不能有效結合，不能實現管控一體化，數據信息不能集成共享，不利于實現企業的綜合管理。此外由于缺乏總體數據規劃、數據整合。特別是火電廠的生產實時信息，如DCS、 NCS、SIS信息不能充分地為MIS所用，不能為決策和數據挖掘服務。企業信息化應用大多處于業務處理層面，信息系統實現了信息記錄、信息統計和報表統計，而對于優化設計、生產組織、協同商務等應用尚未涉及，在企業信息資源管理、數據管理方面還未能建立起商業智能分析系統進行信息增值利用，不能為企業綜合管理與決策提供有效的支持。火電廠在綜合管理系統應用方面的滯后狀態嚴重制約了企業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，加強生產控制自動化化與管理信息化的結合，實現信息一體化。

火電廠信息化建設包括從生產控制自動化、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有層次，向綜合決策支持轉變。第一，信息化觀念由重視生產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，即實現生產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級涵蓋生產、營銷及財務、人事、設備等環節的整體應用；第四，數據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，系統模式由C/S架構向B/S+C/S架構轉變，適應企業業務處理和經營運作快捷化、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/監理商-供應商”模式轉變，保證企業信息化切實從用戶需求出發，控制信息化建設的質量和風險。以信息化帶動管理創新，以管理創新促進信息化，實現火電廠價值鏈的協同化運作，以整合化的系統應用為目標，實現信息化建設，促進信息化的價值實現，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、企業管理和電子商務是企業發展的三大功能，信息化建設可以推動企業在知識管理、企業經營和電子商務等諸多方面的提高，從而推動企業的管理和發展。信息化建設是一種新型信息管理系統，更是一場對企業現有的組織結構、管理觀念、管理方式等管理系統的革命性變革，已經超越了企業本身固有的框架和模式，就像ISO9000一樣，是一種基于企業價值鏈而建立起來的系統而規范的管理體系，體現為企業獲得持續發展的系統運作能力和新的競爭優勢。信息化建設的核心是業務流程重組，優化企業價值鏈。

2信息化建設結構層次分析

信息化模型應具有四個層次,兩個支持系統的信息化模型層次結構模型。四個層次分別是生產現場控制層、管控一體化層、生產管理層、經營決策層,兩個支持系統是數據庫支持系統和計算機網絡支持系統。其系統結構：上層是生產經營管理層，構架在火電廠ERP管理系統上，外掛電子商務交易系統，主要為火電廠高層提供決策依據。中層是生產管理層，構架在廠級信息監控系統上，為火電廠生產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。下層是生產過程控制層，構架在經典的DCS、DEH、NCS系統上，用于火電廠生產過程的控制和調節。底層是生產設備，由常規的生產主、輔設備以及監測控制儀表等組成，是火電廠生產流程的基本單元。

2．1第一層生產現場控制層

該層是指生產過程的數據采集和直接控制,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。目前技術的發展是以現場總線為代表的先進控制系統以及DCS系統機、爐、電的一體化。該層屬于生產范疇，直接與生產設備關聯，現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，屬于生產基礎數據提供層，是其他三層的基礎。

2．2第二層：管控一體化層

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

2．3第三層：生產管理層

該系統體現火電廠資源計劃系統（ERP），以安全、經濟運行管理為重點，以設備檢修為基礎,以完成發電量為目標,以企業資產管理為主線（包括實時數據、技術監督、設備可靠性管理、質量、環境、安全職業衛生三標一體化等）來優化火電廠的機組性能指標，整合生產計劃和策略,為協調發電廠的高效運轉提供信息,實現全廠的安全、高效、經濟運行，優化火電廠的生產計劃和策略,協調各個部門的運轉,實現全廠的安全、高效、經濟運行，該層是信息化火電廠管理的基石。該層從經營決策層獲取經營指標信息來制定相關的生產計劃，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：經營決策層

該層主要體現為經營管理和商業化運營、電子商務物資交易系統（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等系統為輔助手段，提高實時成本計算速度，滿足商業化運營管理需求。用全面預算來預測火電廠的各項經濟指標和費用指標，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生產經營的閉環管理，確保火電廠的運營規范化、科學化和效益化；通過商業化運營提供競爭上網電價報價和輔助決策功能，通過對實時生產成本的運算，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入口和決策樞紐。

2．5支持系統一：數據庫支持系統

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

2．6 支持系統二：計算機網絡支持系統

以ATM和千兆以太網為代表的先進組網技術,結合系統-網絡-終端三級安全策略、目錄管理統一認證等先進技術,構成了信息化火電廠的計算機網絡支持系統。

3 信息化建設模型分析：

3．1廠級監控信息系統(SIS)

根據《火力發電廠設計技術規程》(DL5000——2000)中規定，當電廠規劃容量為1200MW及以上，單機容量為300MW及以上時可設置廠級實時監控系統。同時又要求電廠信息系統的配置應由各獨立發電公司根據實際需要及技術發展的可行性總體規劃后分步實施。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、輔助系統的運行提供優化分析、在線運行指導的廠級監控信息系統（SIS），它應與各機組的DCS、DEH、外圍輔控以及公用系統的自動化控制系統有機的聯系在一起，并與火電廠管理信息系統（ERP）有通訊接口。

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

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

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

在線計算整個聯合循環機組的各種效率、損耗（燃料、水、電、熱耗等）及性能參數等。對數據進行分析，為用戶提供成本核算依據和數據。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并分析出偏差產生的原因和改進措施。

廠級監控系統主要包括生產過程監控模型和各種機組性能優化的高級應用軟件（如煤質在線監測、智能化煤場、優化燃燒、故障診斷系統）。

3．2發電廠資源計劃（ERP）系統

火電廠ERP系統，是基于敏捷供需鏈管理思想的企業資源計劃系統（ERP），它是在MRPII（制造資源計劃）系統基礎上發展起來的。它除了對火電廠內部制造資源（燃料、物資、設備、人力、資金、信息）運用MRP算法進行全面規劃和優化控制外，還通過計算機網絡把火電廠生產經營過程的合作伙伴，如供應商、電網、大客戶等等的資源和能力集成起來，充分調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，與中國電力行業的實際情況相結合。其目標是優化、計劃火電廠的所有資源，降低火電廠生產、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，一方面強調建立燃料及設備供應商、發火電廠與電網之間新的戰略伙伴關系，強化市場、經營、營銷，使火電廠能夠快速響應市場；另一方面強調火電廠業務流程與工作流，通過工作流，將火電廠的人、財、物、資金、信息有效的與生產集成，支持火電廠業務過程重組。這使得企業的物流、信息流與資金流更加有機地集成，能更好地支持火電廠經營管理各方面的集成；將給火電廠帶來更廣泛、更長遠的經濟效益與社會效益。

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

在發電廠管理模式上：以全面預算為龍頭，以綜合計劃為主線，以物資燃料為基礎，以安全生產為重點，進行整個價值鏈的平衡調整與控制；通過一體化管理體系建立每個價值鏈的閉環標準業務流程；通過工作流平臺“推動”整個業務沿著標準流程順利進行；通過計算機網絡將發電廠、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實中可實施應用的計算機軟件系統，并通過系統的實施應用自然實現全面預算管理、一體化管理和全面績效考評管理。

火電廠ERP產品實現對火電廠內外部資源的統一管理，從功能上分為生產、經營、辦公自動化、實時數據管理等四個板塊，共20多個業務功能模塊。

在實現技術上，它是采用“過程集成”的開發技術與先進的計算機實現技術而研制開發的新一代專業面向火電廠管理的、集成化的軟件系統。該系統將成熟的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：多數據庫集成、第四代語言及輔助工具數據倉庫及數據挖掘技術，是火電廠管理信息系統的一個重大突破。

發電廠ERP系統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，結合中國電力系統的現狀與改革發展趨勢，以知識管理為核心，以設備、項目、圖檔、預算、經營、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、全面資產維護、全面質量、環境管理、職業安全健康等六大管理體系和發電廠各業務流程緊密融合，充分利用火電廠的生產實時數據倉庫與經營管理實時數據倉庫，以優化火電廠所有內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，是專業面向中國發電廠的知識型資源計劃管理系統，

4 信息化建設系統特點

新一代的信息化火電廠主要特征表現在四個方面，第一、除了火電廠常規的主輔設備、檢測控制儀器儀表外，還配備了特殊的生產工藝過程（如脫硫生產過程）、特種檢測控制分析儀表以及先進的監控系統；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、實現了生產的安全性、經濟性，同時也實現了污染物的零排放或達標排放；第四、人均產值高、人員配置少。

系統特點如下：

1、采用CIMS/ERP的哲理,系統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、采用動態企業建模技術,軟件重構技術,面向對象技術設計的系統可保證火電廠的運作流程變化后的系統適應性；

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

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

5、先進的組網技術和信息平臺為系統的穩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，建立處理邏輯規則的中間層，提高整個軟件的可維護性及對異構數據庫的適應性。

7、先進的數據倉庫和數據挖掘技術能自動地進行挖掘分析工作，剖析任意層面數據的內在聯系，最終確定發電廠在電力市場競爭中的發展趨勢和規律。

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據采集和大量歷史數據的保存，才能滿足二次開發的需要。應圍繞數據信息整合應用的研究與開發，以期通過新的技術與管理手段，進一步實現節能降耗、提高企業整體競爭力。

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，將使電廠的安全穩定、經濟環保、科學管理水平跨上新的臺階。

[參考文獻]：