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福建煉油化工有限公司（以下簡稱“福煉”）是中國石化集團公司與福建省的合資企業(yè)，是我國大型石油化工企業(yè)，主要生產(chǎn)汽油、柴油、煤油、LPG等石化產(chǎn)品。前身福建煉油廠，創(chuàng)建于1990年元月，1995年6月通過國家竣工驗收，1995年底改制為福建煉油化工有限公司。1997年4月經(jīng)擴建改造原油加工能力達到400萬噸/年。2004年實現(xiàn)銷售收入100.49億元，利稅總額10.38億元。公司主要生產(chǎn)過程控制全部采用集散控制系統(tǒng)（DCS），建成使用國內(nèi)第一套基于石油化工企業(yè)的計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），1999年獲得了國家科學技術部授予的“國家高科技研究發(fā)展計劃CIMS應用工程示范企業(yè)”稱號。
一、項目背景
隨著我國加入WTO，福煉面臨著日益激烈的國內(nèi)、國際市場競爭。在這種形勢下，福煉確定運用信息技術改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，保持企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
早在福建煉油廠試生產(chǎn)階段的1992年，清華大學專家應邀到該廠研究加熱爐控制問題，發(fā)現(xiàn)工廠的控制設備均采用先進的DCS（集散控制系統(tǒng)）3000，有大量的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)采集上來，可以利用計算機、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫技術將這些數(shù)據(jù)充分集成起來，讓這些數(shù)據(jù)在過程監(jiān)控、信息管理、計劃調(diào)度以及輔助決策方面充分發(fā)揮作用。從此，清華大學與福煉開始合作建設流程工業(yè)的CIMS工程。
二、總體規(guī)劃與工程實施情況
FR-CIMS總體規(guī)劃于1993年3月正式啟動，指導思想是“全面規(guī)劃、切實可行、分期實施、逐步受益”，同年8月通過了廠方驗收。1994年1月，福煉和清華大學簽訂了FR-CIMS總體設計合同，項目組按總體規(guī)劃的框架完成了福煉FR-CIMS總體設計，通過了863/CIMS和石化專家的評審并列入國家863計劃，至此FR-CIMS工程成為863/CIMS在流程工業(yè)的第一家示范工程 。
福煉CIMS的主要子系統(tǒng)包括：基于生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫的開發(fā)應用子系統(tǒng)、營銷信息集成系統(tǒng)、物資管理系統(tǒng)、以及用于決策的分析系統(tǒng)。只有將各子系統(tǒng)集成起來，才能為企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營管理提供支持與決策。本文對生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫的開發(fā)應用子系統(tǒng)、營銷信息集成系統(tǒng)、物資管理系統(tǒng)作簡要介紹：
（一）基于生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫的開發(fā)應用系統(tǒng)
實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)在實施信息化建設過程中不可缺少的信息平臺；福煉選擇的實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品是AspenTech公司的Infoplus-X，它包括：實時數(shù)據(jù)庫核心軟件、與DCS系統(tǒng)的接口軟件、前端開發(fā)工具、SQL plus-Infoplus-X的層次產(chǎn)品，支持與關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)接口和各種應用的標準的SQL語言。
實時數(shù)據(jù)庫同關系數(shù)據(jù)庫有著不同的特性，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的實時性；因此，它的應用范圍與關系數(shù)據(jù)庫也就不一樣，主要集中在與生產(chǎn)有關的應用，如生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和散點數(shù)據(jù)的集成，生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，生產(chǎn)車間管理，先進控制與優(yōu)化，生產(chǎn)平穩(wěn)率統(tǒng)計、物流數(shù)據(jù)校正、多元監(jiān)控等。
1．生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和散點數(shù)據(jù)的集成
生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成是實時數(shù)據(jù)庫其它應用的基礎。根據(jù)福煉的具體情況，通過Infoplus-X與DCS地通訊接口已集成了5000多個數(shù)據(jù)點，包括常減壓、催化、重整、聚丙烯等九套生產(chǎn)裝置主要生產(chǎn)參數(shù)，通過各種專用接口集成了油品、港庫區(qū)的主要油品參數(shù)和供電總變的主要運行參數(shù)。在按照工藝參數(shù)的重要程度將過程數(shù)據(jù)點分為三類，并且對每一類采取了不同的處理方式。
2．生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)
實時數(shù)據(jù)庫Infoplus-X提供了方便的前端開發(fā)工具DD ONLINE，福煉根據(jù)需求精簡了裝置的工藝流程圖，并按統(tǒng)一的規(guī)范對公司所有裝置的工藝流程圖進行了組態(tài)。這樣，公司領導和生產(chǎn)管理部門人員能夠在自己的辦公室實時了解生產(chǎn)情況。
3．生產(chǎn)車間管理系統(tǒng)
生產(chǎn)車間管理系統(tǒng)利用實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，特別是實時數(shù)據(jù)庫從DCS系統(tǒng)集成的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)、設備、成本、質(zhì)量和綜合等管理；使生產(chǎn)管理，包括：臺賬管理、月報管理等車間管理人員的主要工作規(guī)范化、計算機化；同時，依據(jù)財務部門下達的生產(chǎn)成本控制指標，將指標分解到班組、個人，并通過物耗、能耗、收率等數(shù)據(jù)及時地嚴格考核。參見圖1：生產(chǎn)車間管理系統(tǒng)的簡要數(shù)據(jù)結構圖
圖1 生產(chǎn)車間管理系統(tǒng)的簡要數(shù)據(jù)結構圖 |
從上圖可以看出，生產(chǎn)車間管理系統(tǒng)是基于實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫兩個系統(tǒng)的應用，生產(chǎn)數(shù)據(jù)是通過@Glance 和EXCEL接口從實時數(shù)據(jù)庫中取得的，其它與生產(chǎn)車間管理系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)（如：財務、質(zhì)量、數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)等）是從相應的關系數(shù)據(jù)庫中取得。
4．先進控制和過程優(yōu)化
石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程要求具有現(xiàn)代化、安全、高效和穩(wěn)定的特點，但在較復雜的生產(chǎn)過程中，光依靠傳統(tǒng)的控制技術已不能適應現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。為更好地搞好生產(chǎn)，盡可能減少操作人員的人工干預，發(fā)揮生產(chǎn)裝置的最大潛能，利用先進控制技術（APC），通過消除瓶頸，可以保持裝置穩(wěn)定運行，增加產(chǎn)量，提高生產(chǎn)裝置平穩(wěn)性，降低單體、催化劑及公用工程消耗，提升產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在信息化建設的過程中，福煉一直非常重視APC技術在裝置的應用。
常減壓裝置是煉油企業(yè)的“龍頭”裝置，福煉基于實時數(shù)據(jù)庫開發(fā)實現(xiàn)在線過程優(yōu)化和先進控制系統(tǒng)；重整催化裝置，選用了HONEYWELL公司的先進控制軟件，實現(xiàn)了非線性液位控制系統(tǒng)、工藝計算（產(chǎn)品質(zhì)量預估）、多變量預估控制系統(tǒng)；除此之外，福煉在氣分、聚丙烯等裝置也推廣了APC技術的應用。通過使用先進和優(yōu)化控制技術，提高了裝置生產(chǎn)的平穩(wěn)性和輕質(zhì)油收率，同時在一定的程度上提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。
5．物流數(shù)據(jù)校正軟件及平穩(wěn)率統(tǒng)計、多元監(jiān)控系統(tǒng)
物流數(shù)據(jù)校正軟件是利用實時數(shù)據(jù)庫獲取的相關現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對儀表故障、設備泄漏等顯著誤差進行檢測，并以物料平衡為約束的數(shù)據(jù)，作為生產(chǎn)單元性能評估、泄漏檢測、優(yōu)化與控制、流程模擬提供準確的工藝數(shù)據(jù)；為生產(chǎn)計劃、調(diào)度提供準確的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
操作參數(shù)統(tǒng)計平穩(wěn)率是利用實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對各裝置的生產(chǎn)情況進行周、月或任意時間段的統(tǒng)計以及對不合格的數(shù)據(jù)點進行必要的處理，有利于提高生產(chǎn)操作和管理水平、加強操作人員的責任心和減輕工藝管理人員的工作量。
多元監(jiān)控系統(tǒng)是基于多元統(tǒng)計過程控制的理論和方法對相關工藝過程的儀表位號集進行統(tǒng)計分析，對生產(chǎn)情況進行實時監(jiān)控，發(fā)生異常及時報警。目前，已經(jīng)在常減壓、催化裝置實現(xiàn)了多元監(jiān)控系統(tǒng)。
基于實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)的基礎和高級應用系統(tǒng)是非常實用的，它完成了信息的高度集成、提高了生產(chǎn)管理水平、優(yōu)化了生產(chǎn)、減輕了工藝操作人員和技術人員的工作強度，產(chǎn)生了顯著的社會和經(jīng)濟效益。同時福煉正在利用實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)新的應用，如能量平衡管理系統(tǒng)。
（二）營銷信息集成系統(tǒng)
營銷信息集成系統(tǒng)以營銷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為核心，包括開票系統(tǒng)、實時裝車系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)。參見圖2：營銷信息集成的框架結構圖
開票系統(tǒng)是根據(jù)客戶的合同數(shù)量和資金情況按客戶的要求開出裝車所用的票據(jù)。
實時裝車系統(tǒng)是客戶憑所開票據(jù)到裝車地點裝油，然后把客戶所裝的油品情況傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。為了適應汽車運輸數(shù)據(jù)記錄多和數(shù)據(jù)更新實時的要求，減少數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)采用了觸發(fā)器技術，只要對汽車運輸記錄有增加、刪除、修改操作，都將對陸運銷售收入總額表和合同累計提貨量進行數(shù)據(jù)更新。同時新建合同和資金輸入也將引起上述兩表的更新，保證了數(shù)據(jù)的一致性和準確性。
營銷管理系統(tǒng)包含計劃管理、合同管理、調(diào)運管理、計量管理、綜合管理、領導查詢、市場分析、財務管理、系統(tǒng)維護等模塊。主要功能是根據(jù)客戶的實際情況輸入客戶信息，計量單，油品價格，客戶資金，同時簽訂合同，對銷售情況進行綜合管理等功能。
營銷管理系統(tǒng)是根據(jù)福煉的實際設計開發(fā)的，系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫為核心，把原來地域分散（銷售處、陸運汽車裝車站、火車站、海運碼頭等）、功能分散、相互孤立、數(shù)據(jù)不能共享的系統(tǒng)以及計算機應用有機地結合在一起，形成了一個數(shù)據(jù)采集、計劃管理、合同管理、產(chǎn)品調(diào)運、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、市場分析的一個完整的系統(tǒng)，實現(xiàn)了從計劃、合同、裝車控制以及客戶的資信狀況等銷售主過程的實時監(jiān)控，杜絕銷售漏洞，為客戶服務創(chuàng)造了良好的平臺，從而改善了服務質(zhì)量，提高了營銷部門的工作質(zhì)量和效率，提高了科學化、規(guī)范化的管理水平。
（三）物資管理系統(tǒng)
“物資管理系統(tǒng)”主要完成公司內(nèi)部物資供應系統(tǒng)的信息化。物資供應管理信息系統(tǒng)由11個模塊組成，分別是：初始化模塊、單據(jù)管理模塊、帳務管理模塊、特殊帳務模塊、查詢模塊、稽核與匯總管理模塊、儲備定額管理模塊，物資供應計劃與合同管理模塊、各部門計劃與庫存管理、處長辦公管理模塊、系統(tǒng)維護模塊等。其主要功能是：實現(xiàn)物資定額管理以降低庫存、壓縮資金的占用；及時掌握庫存資金動態(tài)，提高物資供應管理水平；快速、全面的掌握物資信息，保證物資供應。本系統(tǒng)應用程序為Windows操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡結構為客戶／服務器體系，后臺采用Sybase數(shù)據(jù)庫環(huán)境下，通過Power Builder開發(fā)工具、面向?qū)ο蟮木幊碳夹g進行設計的。
該系統(tǒng)采用結構化生命周期法和原型法相結合的設計方法，按照通用的軟件開發(fā)方法分類，基本上屬于帶有漸增性特點的瀑布性開發(fā)方法，即以瀑布型為主允許回過頭來修改軟件需求定義，使軟件逐步增長和完善。
1997年該系統(tǒng)投入使用，收效顯著。其間根據(jù)使用需求的變化對系統(tǒng)進行了完善和修改，如對系統(tǒng)中“出入庫單據(jù)計算機開票子系統(tǒng)模塊”和“計劃合同管理子系統(tǒng)模塊”進行了完善；將原有的編碼進行轉(zhuǎn)換，以符合中石化集團公司的統(tǒng)一規(guī)范；將原系統(tǒng)中物資的計劃價轉(zhuǎn)為按實際價運行；建立三層結構的WEB查詢界面；設立與項目管理系統(tǒng)、設備管理系統(tǒng)、財務管理系統(tǒng)等其它系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)信息共享，為將來的ERP做好準備。
三、信息化建設經(jīng)驗總結
（一）“一把手”重視并親自推動
企業(yè)領導必須相信科學、依靠科學。福煉還在企業(yè)建設的設計階段就做了CIMS的規(guī)劃；在企業(yè)部分生產(chǎn)裝置投產(chǎn)后還派出以副總工程師為首的生產(chǎn)自動化建設的核心成員到各高校尋求合作；更難得的是福煉總經(jīng)理認為“企業(yè)發(fā)展要依靠信息技術”，提出“南靠浙大、北靠清華”的口號，并身體力行，多次到清華、浙大商談合作，正因為企業(yè)高層領導有這樣的認識才使得FR-CIMS工程建設得到現(xiàn)代先進管理理念指導，沿著正確方向前進；也正是由于領導的重視、支持，才使建設FR-CIMS過程中得到人力、物力和資金的保證；并且在總經(jīng)理提出“不會使用計算機就下崗”的強硬手段下，使各子系統(tǒng)得到推廣應用。
企業(yè)推廣信息化，新舊體制交換，會涉及到很多人的即得利益。為了保證和維護自身的利益，各個部門必然明里暗里或在潛意識里阻止信息化的推進。眾多的阻力聯(lián)合到一起，對信息化的實施會造成很大的障礙，很多企業(yè)在信息化過程中都在這類事情上費了不少周折。如果沒有總經(jīng)理親自推動CIMS，福煉實施CIMS也許要花更多的資金和人力，而且既使這樣，信息化也未必能進行下去。
（二）加強校企合作，推進信息化建設
在863/CIMS主題專家組的支持下，福建煉化公司的CIMS建設以清華大學為技術依托單位，清華主管科研的副校長曾向福煉公司領導表示“將以清華多學科的綜合實力來保證FR-CIMS的建設”，派出了跨系、跨學科的老中青結合的教師隊伍組成項目組，他們從福煉的利益出發(fā)，著眼于生產(chǎn)、管理的實際需要，與廠方技術人員密切結合，進行規(guī)劃、設計、開發(fā)、培訓和應用，將最新的管理理念、最先進、有效的新技術應用于福煉。這支專家隊伍帶領數(shù)十名博士、碩士研究生相繼在福煉奮戰(zhàn)十年，這是福煉CIMS工程“在總體技術水平達到國際先進水平，在開發(fā)應用的廣度和深度上居同行業(yè)領先水平”的重要保證。
（三）在信息化建設中建立自己的人才隊伍和組織機構
為適應信息化的發(fā)展，福煉適時地成立了“信息中心”，組織了專門的人才隊伍參加福煉CIMS的建設，這樣既鍛煉和培養(yǎng)了技術隊伍，又保證了FR-CIMS的日常運行、維護。
一些企業(yè)在實施信息化過程中，都是IT廠商的技術人員在跟進，在指導工人，并在日常的調(diào)試和運行中進行操作，但是一旦項目實施完成，測試結束，IT廠商的技術人員撤離之后，企業(yè)自己的技術隊伍沒有建立起來，無法保證系統(tǒng)的日常運行和維護，造成了人為的不良后果。福煉有了這支隊伍才使FR-CIMS躲過了一般科技成果不能長期應用提高的命運，保證了整個系統(tǒng)的安全運行和各子系統(tǒng)的正常運行和長期應用。
四、工程特點與效益分析
福煉的CIMS工程總結起來有幾大特點，一是國內(nèi)自主開發(fā)，從項目設計到實施完全依靠、應用自主開發(fā)的軟件和技術；二是前后時間跨度長，企業(yè)用了十年時間，完成了CIMS一期二期的規(guī)劃、實施，并開始進行三期工程的規(guī)劃。十年中，企業(yè)已經(jīng)嘗到了信息化的甜頭：一二期工程共投入2900萬元，一期年凈增經(jīng)濟效益2600多萬元人民幣，二期年凈增經(jīng)濟效益3600多萬元。
福煉CIMS工程的成功，為推動行業(yè)信息化的發(fā)展創(chuàng)造出了一條可借鑒的獨特道路。福煉以其特立獨行的信息化方式和取得的巨大效益彰顯了CIMS在企業(yè)信息化過程中的魅力。FR-CIMS工程的三期將會取得更大的效益！
（本文由清華大學和福建煉油化工有限公司 FR-CIMS聯(lián)合設計組供稿,由清華大學自動化系 徐用懋教授、福建煉油化工有限公司信息中心 唐洪性副主任 校核） | 
