大型油庫(kù)業(yè)務(wù)計(jì)劃系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)無(wú)縫連接的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

大型油庫(kù)業(yè)務(wù)計(jì)劃系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)無(wú)縫連接的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中化興中石油轉(zhuǎn)運(yùn)（舟山）有限公司2011年完成罐區(qū)自動(dòng)化改造項(xiàng)目，選用霍尼偉爾公司的DCS（集散型控制系統(tǒng)）、MA（油品移動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)）、MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)），組建管控一體化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)計(jì)劃系統(tǒng)ERP的計(jì)劃系統(tǒng)）與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的融合，減少計(jì)劃指令的重復(fù)下達(dá)，實(shí)施了兩套系統(tǒng)對(duì)接軟件的設(shè)計(jì)和二次開(kāi)發(fā)，解決業(yè)務(wù)計(jì)劃與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)之間的斷層問(wèn)題。一、引言中化興石油轉(zhuǎn)運(yùn)（舟山）有限公司岙山庫(kù)區(qū)現(xiàn)擁有儲(chǔ)罐55座256萬(wàn)立方米，3000噸一30萬(wàn)噸級(jí)油碼頭5座，年吞吐能力達(dá)到4100萬(wàn)噸，集存儲(chǔ)原油、柴油、汽油、航煤、燃料油等油品和石化產(chǎn)品功能于一體，是目前國(guó)內(nèi)最大的商用石油儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)和油品保稅庫(kù)。中化興中岙山油庫(kù)罐區(qū)自動(dòng)化項(xiàng)目的實(shí)施使得中興罐區(qū)總體水平與國(guó)內(nèi)同行業(yè)相比，具有一定的領(lǐng)先地位。罐區(qū)生產(chǎn)作業(yè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)選移動(dòng)路徑并執(zhí)行，相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)瀏覽，報(bào)表系統(tǒng)自動(dòng)生產(chǎn)的功能，這套管控一體化控制系統(tǒng)由三套子系統(tǒng)構(gòu)成，DCS系統(tǒng)對(duì)整個(gè)罐區(qū)能夠及時(shí)的監(jiān)控、MA系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)明顯減少人為誤操作提高安全性、MES系統(tǒng)的成功實(shí)施不但能快捷地了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行情況及歷史生產(chǎn)信息，更為生產(chǎn)調(diào)度決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持。然而，興中優(yōu)酷罐區(qū)作業(yè)與業(yè)務(wù)之間依然在采用原始的作業(yè)方式，即通過(guò)傳真、電話等傳統(tǒng)手段來(lái)下達(dá)指令，成為整個(gè)罐區(qū)管理的軟肋。如何將其融合到自動(dòng)化項(xiàng)目中就成為當(dāng)務(wù)之急，下面將重點(diǎn)闡述罐區(qū)業(yè)務(wù)與作業(yè)如何實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。二、系統(tǒng)架構(gòu)自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)如下：系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)要說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括DCS和MA網(wǎng)絡(luò)、MES網(wǎng)絡(luò)及辦公管理網(wǎng)絡(luò)，其中：DCS系統(tǒng)包括：5個(gè)操作站和兩個(gè)遠(yuǎn)程RTU站、各個(gè)操作站配置獨(dú)立的控制單元，采用容錯(cuò)型控制器。每個(gè)操作站都帶有獨(dú)立的計(jì)算機(jī)主機(jī)，操作站之間具備工作冗余的功能。冗余的設(shè)備，能在下故障診斷報(bào)警、自動(dòng)切換及維修提示。網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建了多通路的冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，在頂部鏈接，在單網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建了多通路的冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，本項(xiàng)目中的交換機(jī)均為冗余配置，每個(gè)FTE節(jié)點(diǎn)有2個(gè)端口與每個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)鏈接，并行樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)在FTE節(jié)點(diǎn)和任何企業(yè)節(jié)點(diǎn)之間提供多條路徑，同時(shí)允許每個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與其他以太網(wǎng)提供多條路徑，同時(shí)允許每個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與其他以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，系統(tǒng)自動(dòng)選擇最有路徑（流量最通暢），任意路徑的切換都為無(wú)擾切換；路徑的通訊狀態(tài)都可以在操作員畫(huà)面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。MA系統(tǒng)包括：兩個(gè)操作站、一臺(tái)服務(wù)器。MA系統(tǒng)將與DCS系統(tǒng)（ExperionPKS）緊密集成，DCS系統(tǒng)的5臺(tái)操作站將全部用作移動(dòng)控制操作站，每臺(tái)操作站兼具油品移動(dòng)操作和DCS常規(guī)操作功能，每臺(tái)操作站均可互換，即每臺(tái)操作站既可用移動(dòng)人機(jī)界面對(duì)原油罐區(qū)進(jìn)行操作，可可用DCS常規(guī)人機(jī)界面對(duì)成品油庫(kù)進(jìn)行操作。5臺(tái)操作采用雙網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)，位于冗余控制網(wǎng)上。MES系統(tǒng)包括：WEB、PHD、BUSINESSHIWAY、MES等服務(wù)器。服務(wù)器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)構(gòu)成相與之間的通訊，對(duì)外部的數(shù)據(jù)傳輸用硬件防火墻進(jìn)行防護(hù)，保證工控系統(tǒng)與外部信息的安全性。如果需要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與作業(yè)的無(wú)縫連接，就必須將MES系統(tǒng)MA系統(tǒng)無(wú)縫連接，局部改造后的系統(tǒng)架構(gòu)如下：改造后系統(tǒng)說(shuō)明：MA部分在原有基礎(chǔ)上增加了MA備份服務(wù)器，保證作業(yè)單的順利進(jìn)行；提高M(jìn)A系統(tǒng)的冗余性，使得整套系統(tǒng)的可靠性得到有效提高。MES部分沒(méi)有增加任何硬件，只是需要在現(xiàn)在的軟件條件進(jìn)行開(kāi)發(fā)功能。三、業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)根據(jù)上述的系統(tǒng)架構(gòu)，針對(duì)實(shí)際的業(yè)務(wù)流程，借鑒與ERP系統(tǒng)的集成，優(yōu)化出新的業(yè)務(wù)流程，見(jiàn)下圖：流程圖說(shuō)明：1.由業(yè)務(wù)人員在MES系統(tǒng)中填寫(xiě)作業(yè)單，填寫(xiě)完成后向ERP傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，用來(lái)創(chuàng)建相關(guān)的業(yè)務(wù)訂單，同時(shí)該訂單的編號(hào)返回給MES系統(tǒng)；2.業(yè)務(wù)人員對(duì)生產(chǎn)好的作業(yè)單下達(dá)至MA系統(tǒng)；3,在下達(dá)過(guò)程中，MES對(duì)該作業(yè)單進(jìn)行條件判斷是否可以下達(dá)給MA系統(tǒng)；判斷條件如下：?是否是免確認(rèn)的作業(yè)單，即需要后補(bǔ)手續(xù)的作業(yè)單，如果是則直接通過(guò)MES系統(tǒng)傳送至MA系統(tǒng)；?如果不是免確認(rèn)的作業(yè)單，即需要后補(bǔ)手續(xù)的作業(yè)單，如果是則直接通過(guò)MES系統(tǒng)傳送至MA系統(tǒng)；?財(cái)務(wù)部分通過(guò)后，仍需要業(yè)務(wù)部門(mén)進(jìn)行確認(rèn)，如果業(yè)務(wù)部門(mén)為確認(rèn)則無(wú)法下達(dá)該作業(yè)單，直至業(yè)務(wù)部門(mén)確認(rèn)后；?在財(cái)務(wù)部門(mén)的業(yè)務(wù)部門(mén)都確認(rèn)的條件見(jiàn)方可下達(dá)該作業(yè)單。MA系統(tǒng)在接到作業(yè)單后，生產(chǎn)部門(mén)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理的安排該作業(yè)，改作業(yè)完成后，由MA系統(tǒng)生成相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)后傳送至MES系統(tǒng)；MES系統(tǒng)將MA系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的作業(yè)數(shù)據(jù)，通過(guò)ERP的訂單編號(hào)傳送至ERP系統(tǒng)，從而完成該作業(yè)單的數(shù)據(jù)回填工作，至此該作業(yè)單完成。四、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)ERP層。中化興中公司ERP采用的是當(dāng)前流行的SAP系統(tǒng)，在流程行業(yè)和離散行業(yè)來(lái)說(shuō)有較高的應(yīng)用，而對(duì)于罐區(qū)管理來(lái)說(shuō)缺少相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)ERP系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)需求的迫切性來(lái)說(shuō)，與MES的生產(chǎn)數(shù)據(jù)交互是必不可少的。所以對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，提供給ERP的數(shù)據(jù)接口也必須考慮到。與ERP層面的數(shù)據(jù)交互主要由如下三個(gè)接口來(lái)完成?基礎(chǔ)數(shù)據(jù)同步接口，主要完成MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)之間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。?業(yè)務(wù)訂單創(chuàng)建接口，主要為ERP系統(tǒng)中相對(duì)應(yīng)的訂單創(chuàng)建提供數(shù)據(jù)。?業(yè)務(wù)訂單完成接口，主要為創(chuàng)建的業(yè)務(wù)訂單量終完成提供實(shí)際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。該接口主要通過(guò)BusinessHiway來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里不做贅述。MES層。MES主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)流程的流轉(zhuǎn)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)功能，流轉(zhuǎn)的功能具體由后臺(tái)的進(jìn)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際和ERP需要此次將信息輸入界面分為船舶信息、油品信息、作業(yè)信息、合同信息四類：?船舶信息為生產(chǎn)作業(yè)提供船只靠泊作業(yè)時(shí)需要的數(shù)據(jù)，例如：船名、船長(zhǎng)度、最大流量等；?油品信息保證了在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程避免混油，也為提高安全生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)。涉及名稱、密度、傾點(diǎn)等參數(shù)；?作業(yè)信息則是為生產(chǎn)部門(mén)提供生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)，即業(yè)務(wù)人員下達(dá)的作業(yè)指令，將作業(yè)的源頭及作業(yè)的目的告知調(diào)度人員。?合同信息主要為ERP及業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。但其中的合同編號(hào)、計(jì)劃數(shù)量、抵港時(shí)間等信息都會(huì)流轉(zhuǎn)到MA系統(tǒng)中，但出油提單號(hào)、銷(xiāo)售訂單號(hào)等無(wú)生產(chǎn)作業(yè)無(wú)關(guān)的信息均直接進(jìn)入ERP系統(tǒng)。4.3MA層。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在MES系統(tǒng)中編制完成后，通過(guò)BusinessHiway無(wú)縫下達(dá)到MA系統(tǒng)，MA系統(tǒng)在接受到MES下達(dá)的數(shù)據(jù)后，由操作員根據(jù)業(yè)務(wù)指令編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，完成相關(guān)操作。在完成整個(gè)作業(yè)時(shí)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)將保存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)鍵數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)的被提取到MES系統(tǒng)，再通過(guò)MES系統(tǒng)整理和加工后上傳到ERP系統(tǒng)。整個(gè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)流始于MES，經(jīng)過(guò)MA，終于ERP，保證了罐區(qū)業(yè)務(wù)和生產(chǎn)的無(wú)縫連接。五、系統(tǒng)的使用計(jì)劃系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)尤縫連接整合完成后，業(yè)務(wù)與生產(chǎn)之間不再需要通過(guò)電話或傳真形式進(jìn)行操作，而是直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將執(zhí)行數(shù)據(jù)下達(dá)到MA系統(tǒng)中，生產(chǎn)操作人員選擇優(yōu)化的管線流程進(jìn)行操作，MES系統(tǒng)從MA系統(tǒng)獲取生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的加工和處理，生成各類報(bào)表和與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了信息化一體化的目標(biāo)。本項(xiàng)目的成功實(shí)施，解決了常見(jiàn)的數(shù)據(jù)輸入問(wèn)題（如某些數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤可能導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失），如果ERP系統(tǒng)不與MES進(jìn)行集成，企業(yè)需要填寫(xiě)眾多的電子表格，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。大量的數(shù)據(jù)輸入使得企業(yè)不得不減少數(shù)據(jù)更新的頻度，這只會(huì)導(dǎo)致ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)不及時(shí)、不準(zhǔn)確（如庫(kù)存量等）。通過(guò)業(yè)務(wù)計(jì)劃系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)無(wú)縫連接，避免因過(guò)多的手工數(shù)據(jù)錄入而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的運(yùn)行效率。整個(gè)技術(shù)架構(gòu)與流程對(duì)接還是比較清晰與明確的，但在進(jìn)入試運(yùn)行后還是存在一定的不足之處，究其原因是由于前期與生產(chǎn)操作人員溝通不足，操作人員對(duì)軟件界面設(shè)計(jì)不理解造成的，主要表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)：?業(yè)務(wù)下達(dá)后，沒(méi)有提醒通知。在當(dāng)期生產(chǎn)作業(yè)繁忙時(shí)，還需要定時(shí)查看訂單通知，對(duì)于加急訂單還必需業(yè)務(wù)人員下達(dá)指令后，再電話通知生產(chǎn)操作人員，使得業(yè)務(wù)下達(dá)指令效果打折。?界面中對(duì)于復(fù)雜作業(yè)的流程強(qiáng)調(diào)不明顯，例如：30萬(wàn)噸外輪油品過(guò)駁其它碼頭船只后，再卸油至多個(gè)儲(chǔ)罐中，操作界面的內(nèi)容顯示不如紙質(zhì)傳真清楚。?計(jì)劃指令下達(dá)后，指令內(nèi)容在休息時(shí)段發(fā)生變化，以前采用先用電話更改指令內(nèi)容，后補(bǔ)書(shū)面指令更改單的方式，而現(xiàn)在休息時(shí)段無(wú)法實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)下單界面前的即時(shí)操作，生產(chǎn)作業(yè)與執(zhí)行計(jì)劃變更相沖突。前兩點(diǎn)軟件工程師對(duì)相關(guān)程序進(jìn)行了針對(duì)性更改，改動(dòng)量較小也容易實(shí)現(xiàn)。最后一點(diǎn)存在管理流程的因素，相關(guān)部門(mén)進(jìn)行會(huì)議討論，明確計(jì)劃指令的變更流程。采用人員授權(quán)的方式進(jìn)行操作，在業(yè)務(wù)人員休息的時(shí)候，業(yè)務(wù)指令的更改可以由當(dāng)班調(diào)度長(zhǎng)執(zhí)行，值班領(lǐng)導(dǎo)流程審核后，操作人員進(jìn)行實(shí)施，保證了業(yè)務(wù)情況變化時(shí)生產(chǎn)作業(yè)的連續(xù)性。經(jīng)過(guò)試運(yùn)行和從新修正，使得業(yè)務(wù)下單流程與生產(chǎn)作業(yè)更加結(jié)合緊密。結(jié)束語(yǔ)兩套系統(tǒng)經(jīng)過(guò)無(wú)縫對(duì)接，總體而言解決了業(yè)務(wù)與生產(chǎn)作業(yè)之間用紙質(zhì)傳真方式下達(dá)指令的歷史。為油庫(kù)的安全生產(chǎn)、平穩(wěn)運(yùn)行提供了可靠的保證，