苗  健

作为集团公司的二级企业，我厂1998年4月提出了CIMS应用示范项目的申请，完成了项目可行性论证、初步设计，1999年11月与集团公司签定了CIMS应用示范工程的项目合同书，明确了该项目的研究目标、研究内容和研发进度。2000年3月通过了集团公司信息管理部组织的项目中期检查和详细设计评审。根据设计，全面实施了实时数据库平台的建设，完成了各项应用系统的开发和集成，完成了合同书中规定完成的各项任务。2000年11月，顺利通过了集团公司组织的CIMS专家组的验收和集团公司科技成果的鉴定。
在炼厂CIMS示范工程项目中，我们依据“效益驱动”的原则，紧紧抓住产生效益的环节，围绕生产过程，以物流为主线，确定项目的开发内容。首先完成了总体设计，建立了全厂光纤网络和数据模型等支撑环境，再重点突破，实施了计划优化、动态调度、油品储运、质量管理等应用系统，为CIMS示范工程的完成打下了良好的基础。
NR_CIMS系统的总体结构如图1所示。

图1  NR-CIMS系统总体结构图

1  建立CIMS示范工程支撑环境
CIMS示范工程支撑环境主要包括网络、工厂数据模型及其数据库系统、系统信息的集成平台等。
1.1  网络支撑环境的建立
本着CIMS网络系统要实现实时控制网络与管理信息网络集成的原则，我们采用ATM技术，以ATM 155M为全厂主干。以星型和环型相结合的拓扑结构，以工厂网络中心为中心节点，下设重催、铂重整、焦化、油品四个分中心。中心节点分别以光纤连接各分中心，各分中心之间分别以光纤连接成环。分中心至终端用户节点采用快速Ethernet技术。各装置DCS系统分别配置实时数据库网络接口，实现实时网络和管理网络的连接。全厂共连有网络节点50多个，光纤总长为42公里，实现了光纤到装置，到罐区、到码。

1.2  全厂数据模型的建立
经过系统分析，明确了操作层中的装置生产数据、储罐数据、质量数据等各种业务数据及其相互之间的关系，设备层中数据类型、表示方式、更新频率、采集方式、传输方式和存储方式等；控制层中的关键工艺参数、控制方式及对于生产运行和设备保障的具体要求；调度层中的生产指挥、异常事故处理所需的信息范围；管理层中的生产管理和经营管理以及决策层中厂领导决策时需要的信息等，并着重分析各层之间的数据关系。应用软件工程方法，制定设计方案，逐步建立和完善了全厂的数据模型，使其成为CIMS系统运行的坚实基础，并在此基础上建立了全厂统一的数据编码体系，包括装置侧线、工艺编号、质量信息、油品、设备等等。保证了数据的开放性、稳定性、完整一致性和可扩充维护性。为各种应用功能的开发提供了一个有效的信息集成环境。这一集成环境不会因为以后的组织机构或者人事等诸多因素的变更而影响系统的正常进行和功能扩展。
1.3  全厂关系型数据库和实时数据库的集成
全厂数据模型是实现全厂信息集成的基础，而全厂关系型数据库和实时数据库是全厂数据模型的具体实现，为此，将全厂数据模型应用CASE工具直接转换成全厂关系数据库和全厂实时数据库，并建立了应用数据库和数据仓库。
全厂关系数据库采用ORACLE 8I的系统平台，按照数据模型建立相应的数据库；以此为基础，建立各功能系统的数据库和数据视图，形成数据仓库，以满足不同功能系统的需求。
根据数据采集、共享频率的需求，以Honeywell的Uniformance为系统平台建立了全厂实时数据库，用于存放全厂生产装置的实时工艺数据。目前全厂9套DCS系统及2套非DCS的数采系统的实时工艺数据已全部采集到实时数据库中，实现了5597个实时工艺数据点和部分油罐实时液位数据的实时采集，组态了240幅装置流程实时数据画面和100多个关系数据画面。有关领导和部门在办公室，甚至出差在外都可以通过网络实时掌握全厂生产动态，为科学管理和决策提供了有效的手段。关系数据库和实时数据库都是建立在统一数据模型和数据编码基础上，实现两库联动，数据交换十分便捷可靠。
1.4  CIMS工程的应用集成平台的建立
在实现数据平台集成开发，CIMS应用系统建立的过程中，由于应用对象的动态变化特性，如果使用传统的直接编程方法开发，将使得建立的应用系统缺乏健壮性和灵活性。为此，我们特别注意了应用集成平台的开发和建立。应用组合软件技术，针对CIMS项目应用系统的需求，我们开放了相应的应用系统软件组态平台，如生产动态调度系统平台、计划统计系统平台、油品储运系统平台、质量检查系统平台、油品移动关系可视化建模工具等。在各个平台上，可根据用户的具体要求，进行功能组态，包括录入界面、数据组织、显示和报表输出等。由于应用组态平台的灵活方便，可靠性高，用户可直接参与组态，弥合了开发人员与用户的界限，使其融为一个整体，调动了用户的积极性，实现了CIMS中人力资源和智能资源的集成，这是在这么短的时间内该项目得以顺利完成的一个重要因素。
2  应用系统的开发
在CIMS示范工程中，我们开发了计划优化和生产统计系统、生产调度系统、油品储运系统、计量管理系统、质量管理系统、综合信息查询系统及APC 先进控制系统等七个应用系统。
生产计划系统应用讯博公司计划优化、原油评价数据库系统的商品化软件，并与自行研制的软件系统进行有机集成，实现可视化建模、线性规划求解，生成全厂年度、季度、月度生产计划。生产统计是生产过程实际情况的汇总，在CIMS系统中实现了生产统计、原油统计、能耗统计和综合统计功能，确保了生产统计数据可靠性、一致性、时效的快速性及统计方法科学性。
油品储运系统是全厂生产管理环节的重要组成部分之一，该系统还包括油品进出厂管理，罐量计算的功能，可以实时推算出生产装置各个侧线的生产量、消耗量，可以按班实现全厂物料平衡。系统实现过程中还实时动态地保存了原料供给、生产加工损耗、油品储存、油品销售之间的油品动态移动关系。人机界面采取图形可视化方式，简捷直观，有关领导、管理部门、生产装置可直接通过浏览器查看油品动态移动关系，并可以再现油品动态移动关系的历史数据。
生产调度系统是将厂部决策层意图转换成生产指令下达到车间，生产状况上传到决策层的枢纽执行部分，是保证全厂生产安、稳、长、满、优的关键所在，以往的调度以计划调度和应急调度相结合的形式，没有实现生产进程中各种状态实时动态调度。由于CIMS示范工程的基础工作所提供的良好支撑环境，生产调度系统可以实现全厂范围内按组分划分的动态调度。动态调度可以通过可视化界面实时查看全厂范围内某种组份的产出、储存和消耗关系。以重整料动态调度为例，可以实时采集涉及到产出重整料装置的生产量、重整料罐区油罐动态数据、消耗的重整料装置量等相关数据，对重整料计划的完成情况，重整料原料供应情况、加工装置生产负荷情况、重整料罐区储存情况，实现实时、量化的实时监视，并通过重整料物料平衡模型，实时计算并显示出重整料系统可以维持生产的时间和生产量。完成这些功能涉及到的环节很多，数据量很大，实时性要求很强。除了重整料动态调度系统，其他组分的动态调度，如蜡油、渣油等的动态调度均可通过组态工具完成。
质量管理系统实现了全厂所有馏出口、半成品质量数据的实时录入、网上查询、数据库管理等功能，实现了质量检查组的质量数据检查审核功能。其数据与其他应用系统数据高度集成，为质量数据及时返回到生产车间或DCS系统中打下了良好的基础。目前质量数据可通过网络、浏览器直接查询，为生产车间及时调整生产操作提供了依据。
计量管理系统是生产过程中的重要组成部分，与其他应用系统紧密相关。计量系统中采集了全厂各生产装置侧线的计量数据，公司内部与其它生产厂的互供料数据及公用工程中水、电、汽、风、蒸汽等能耗数据，为生产调度、全厂物料平衡和领导决策提供可靠的保证。计量系统实现的互供料系统和成品油出厂计量数据的实时监测，为调度、管理人员提供了指挥生产的依据；计量系统还实现了能耗数据的收集，实现了自动汇总、辅助平衡，为生产统计提供了信息基础。
综合信息查询系统采用Browse/Server方式，通过Web技术进行数据发布。信息主要依据实时数据库中各生产装置的实时数据和管理数据库中存储的生产、计量、能耗、质量管理数据，从不同角度来组织视图，建立统一界面和形式多样的显示方式：有实时流程图、表格、趋势、棒图、饼图等。用户终端只需通过浏览器，便可随时浏览生产信息，甚至在外地也同样可以通过INTERNET随时查询生产情况。
APC先进控制系统是石化CIMS示范工程中的重要组成部分。在集团公司的总体安排和协调下，我们先后完成了连续重整装置、重油催化裂化装置的APC先进控制项目，三套常减压装置的APC控制也正在实施中。已经投用的连续重整、重油催化装置的8套APC控制器投用率均在90%以上，为生产装置的平稳运转发挥了不可缺少的作用，获得显著的经济效益。值得我们欣慰的是，在实践中我们摸索出了一套行之有效的APC控制的实施方法和管理方法，为今后的先进控制项目管理提供了宝贵的经验。