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发电厂信息化规划设计研究思路

2010-04-08 10:46:16

  随着电力体制改革的进一步深入和电力市场的逐步扩大,电力调度、运行方式、决策管理等都必须围绕发电厂最大利益目标而工作,如何最大限度地发挥机组效能,节约运行维护费用,达到设备高可靠性、高可用性的目标,提高电厂的生产管理水平,已成为关系到实现发电厂中长期发展战略目标的重要课题。电力市场化进程对发电厂信息系统提出了新的要求和挑战,也将大大推进信息化建设的深度和广度。
  为此,在对发电厂信息需求调研的基础上,结合未来业务发展目标,参考国内外先进的发电企业信息化建设的经验,提出一个先进、合理、可操作的发电厂信息化规划。
  1 发电企业的工作流程
  发电企业生产和经营管理有五个层次:设备运行层、过程控制层、信息事务层、信息管理层、决策层。
  (1)设备运行层:是确保发电业务能够被有效地、有效率地执行的过程,设备或装置的运行参数和状态,是实时数据的主要信息源。
  (2)过程控制层:采集设备运行层设备或装置的运行参数和状态等实时数据,为运行提供指导。
  (3)信息事务层:是为实现企业目标有效地利用资源的具体过程,积累的各种业务处理和管理基础数据,是非实时数据的主要信息源。
  (4)信息管理层:对采集的各种跨平台的基础数据重新组合和加工,构成数据仓库,进行深层数据挖掘、多维数据分析。
  (5)决策层:确立企业的经营战略,即确定企业目标、方针,制定战略规划、人力资源规划、财务管理计划等方面的政策和原则。
  发电企业所有的生产和经营管理都是由各种流程组成的。发电企业的工作流程可以分为操作控制流程、过程控制流程、管理控制流程、战略计划流程,也可以分为业务流程、管理流程、经营流程。经营流程决定业务流程的方向,管理流程是经营流程和业务流程的支撑。
  根据发电企业业务活动的内容,业务流程可以分为生产流程、设计开发流程、采购管理流程、质量管理流程、财务管理流程、储运管理流程、市场营销流程等,业务流程还可以细分。企业业务流程是有生命周期的,分为识别需求、设计流程、执行并优化流程、流程重组四个阶段。
  信息技术是企业工作流程的重要约束,信息技术支持的客户关系管理、企业资源管理和供应链管理可以降低交易成本,使管理更加细化,支持企业良好运营。信息是信息技术和信息系统的核心部分。信息资源将人力资源、资金资源、物资资源联系起来,有助于企业资源的整合,在资源配置中发挥重要作用。信息系统以信息为基本元素,能够极大的提高流程运行质量,提高企业经营管理水平。
  2 数字化电厂
  数字化电厂即电厂厂级信息自动化系统的概念,它包括厂级监控信息系统(Supervisory Information System以下简称SIS)和管理信息系统(Management Information System以下简称MIS)。
  数字化电厂的信息系统主要涉及分散控制系统(DCS)、厂级监控信息系统(SIS)、管理信息系统(MIS)三大系统。三大系统各自独立运行于支撑自身的网络系统,通过公用的统一数据平台实现三个系统的无缝集成,从而达到全厂数据的共享。
  (1)分散控制系统(DCS)是属于生产过程控制系统范畴。
  分散控制系统(DCS)完成对设备运行层实时数据的采集、转换和存储,控制设备生产运行。是一个过程控制系统。数据发掘技术和历史数据的保存都存在相当大的限制,运行人员通过DCS实现对设备的控制功能,它强调的是运行的准确,以稳定性和安全性为首要目标。
  (2)厂级监控信息系统(SIS)是属于实时生产过程管理和监控范畴。
  现代大型火力发电厂各工艺系统的控制已普遍采用分散控制系统DCS和PLC程控系统,大大提高了机组的自动化水平,但各控制系统之间相互独立,信息不能共享。厂级监控信息系统在管控一体化中起着非常重要的承上(MIS系统)启下(控制系统)的作用。
  厂级监控信息系统(SIS)从机组DCS系统、辅助车间程控系统(PLC)等过程控制系统以及其它数据源中集成实时过程信息和历史数据,构成生产实时数据库和历史数据库,为生产管理人员的分析和决策提供支持。它强调的是运行的质量,以经济性为首要目标,强调对决策者提供系统外部环境信息、内部综合信息、决策者个人经验和判断等方面的支持。
  (3)管理信息系统(MIS)是属于厂级管理现代化范畴。
  管理信息系统(MIS)的主要任务是信息处理,积累信息事务层的非实时数据,包括电厂基建期MIS的数据,对生产实时数据和信息事务层的非实时数据进行综合加工,帮助企业优化资源配置。它强调信息流程的整体性,其信息可为所有决策人员使用,而对中、高层决策者所需的内外部信息和适应个人决策风格的经验和判断,则只提供部分信息的支持,不可能达到使决策者操作得心应手的程度。
  SIS和MIS的开发过程基本相同,都经过系统调查、可行性论证、系统分析、系统设计、系统实施、系统评价等各阶段。但是,MIS系统的开发侧重于系统的稳定性,而SIS系统更强调进化性开发,要求开发周期短,重复进行,由此造成这两种开发不可能在一个系统内共存。SIS系统和MIS系统是面向不同层次、不同目标,具有不同功能的两种系统,既有相互联系,又有重大区别。这两个系统应该并存,相互不能代替,有些功能可以交叉。
  SIS与MIS实时性要求不同。SIS实时性强, MIS实时性要求就低一些,是属于“离线”分析和管理。
  3 信息系统总体构架
  随着DCS系统软硬件性能的不断提高,以及DCS系统由控制系统逐步向信息系统开放,建设厂级生产过程自动化和管理信息现代化的数字化电厂已成为现实,并逐步在国内一些新建电厂工程中得以实践。
  发电厂应该基于数字化电厂的概念和管理模型,针对企业总目标,找出相对重要的业务流程作为系统建设主线索,综合考虑管理信息系统和各生产控制系统的集成,重视企业软硬件资源的整合,提供一个全厂范围内从底层控制到分析优化、管理决策的综合应用平台,实现全厂范围内的数字化。
  建立管理模型的方法步骤是:了解企业的概况、企业目标、组织机构和一般业务流程,并从中归纳分析出相对科学的业务流程;搜集分析企业的基本数据、参数、指标等,归纳总结出基础数据字典;对企业的日常活动进行标准化、规范化、程序化分析。
  发电厂的生产和经营管理贯穿了一条以工作流为主线的流程化管理—即物流、人流、资金流。在进行发电厂工作流总体设计时,工作流的最优化、工作流的数字化空间、工作流整体再创造、工作流的战略重要性、工作流的虚拟化,都是必须思考的重要问题。
  发电厂信息系统总体构架示意图见图1。
  (1)厂级监控信息系统
  主要由厂级监控网络以及网络上的实时数据库服务器、过程管理功能站、客户机、应用软件等组成。
  (2)管理信息系统
  主要由网络系统、主机系统、应用系统组成。
  (a)网络系统
  网络系统是信息系统的基石。主要由局域网、网络设备、广域互连/VPN、Internet技术组成。网络系统实现企业内部的互连,以及提供远程连接的VPN和Internet接入等。
  (b)主机系统
  主机系统包括服务器等硬件设备和操作系统、数据库管理系统、中间件、开发工具等。
  (c)应用系统
  应用系统是信息化建设的核心,是实现企业的现代化管理的保证。主要包括核心应用系统(财务管理系统、人力资源管理系统、企业资产管理系统)和其他应用系统(安全监察管理系统、燃料管理系统、计划统计管理系统、生产技术管理系统等)。
  (d)信息一体化平台
  在系统平台和应用系统之间,建设信息一体化平台,连接异地异构数据库,通过数据挖掘等手段,运用科学的模型和方法,构建发电厂决策系统。
  4 信息化建设的指导思想和总体目标
  指导思想是立足企业长远的发展战略目标,引入国际先进的管理理念,依托先进的信息技术,基于数字化电厂的概念和管理模型, 注重信息和应用的集成,坚持与生产系统同步设计、同步建设,实现与生产系统同步投产。
  战略目标是以信息化带动管理现代化,建立基于价值链的企业运行模式,强化对企业生产经营管理全过程的控制和优化,实现管理的高效性、决策的科学性,提高企业的战略管理能力和竞争能力。
  总体目标是在管理组织架构的支撑下,建立国内先进水平的基础网络设施、高度集成的核心业务应用系统和标准的数据管理规范,为企业生产运营层、管理决策层、以及投资者提供有价值的信息服务。
  5 应用系统建设
  5.1 应用系统建设目标
  围绕发电厂的战略目标和近期目标,引进国内外先进的管理理念,建设具有自身特色的先进、实用的应用系统,实现整个企业运营的规范化、办公的自动化和管理的现代化。
  应用系统是信息化建设的核心,具体内容如下:
  (1)建立企业门户网站和内部WEB主页,作为应用系统总界面,满足发电厂形象宣传、综合信息查询等需要。
  (2)建立办公自动化系统(OA),满足发电厂办公管理、电子邮件等需要。
  (3)建立满足发电厂经营管理需要的应用系统,主要包括财务管理系统(FMIS)、人力资源管理系统(HR)、企业资产管理系统(EAM)、燃料管理系统、计划统计管理系统等。
  (4)建立满足发电厂安全生产管理需要的应用系统,主要包括生产运行管理系统、生产技术管理系统、安全监察管理系统等。
  (5)建立为决策服务的辅助分析系统,主要包括生产实时数据分析系统、电力市场报价辅助分析系统等。
  (6)为了满足发电厂筹建处基建管理的需要,需要实施工程建设项目管理系统,实现投资、进度、质量、安全的有效管理和控制。
  (7)构建发电厂决策分析系统,建立整个企业范围的关键绩效指标体系,对重要的财务和业务数据进行监控分析;建立长期战略预算流程,并通过及时的预算指标的执行数据进行对比和分析,为企业领导进行监控和决策提供参考,有效监控企业在战略轨道上运作。
  5.2应用系统实施策略
  (1)引入国际先进的ERP/EAM系统,以ERP/EAM系统为基础定位发电厂信息系统的应用架构,借鉴国际先进的管理思想和管理理念,重组企业管理架构,规范和优化企业业务流程。
  (2)优先实施对发电厂生产经营起主导作用的核心应用软件。电厂最重要的管理目标是设备的安全运行,管理的最重要的资产是复杂而多样的设备,电厂运营维护的可控费用中,最大的一部分成本是与设备维护相关的各种费用以及备件库存和采购成本,电厂的核心应用软件应该是企业资产管理(以设备管理为核心,包括备件物料库存和采购管理系统)、财务管理、人力资源管理在内的应用系统,三个系统应该紧密集成。
  (3)在实施核心应用软件的基础上,集成燃料管理,计划统计管理,生产运行管理,生产技术管理,安全监察管理等系统,实现整个企业范围内物流、资金流、信息流的有序统一。
  (4)建立企业门户网站,开展办公自动化(OA)的应用,优化企业信息资源结构,建立一个以先进网络为依托,业务系统为基础,信息源头统一、数据充分共享的计算机协同工作环境。
  (5)在发电厂基建阶段实施工程建设项目管理信息系统,加强对项目的投资、安全、质量、进度等方面的管理和控制,降低工程造价。
  (6)建设信息一体化平台,连接异地异构数据库,通过数据挖掘等手段,运用科学的模型和方法,构建发电厂决策系统,为领导决策提供支持,实现管理目标化,为经营战略的实现提供支撑。
  5.3项目组织管理
  (1)坚持统一领导、统一规划、统一标准、分批建设、分层管理、分级负责的原则,以项目管理的理论、方法、手段控制和实现发电厂信息化建设的进程。项目管理的九大知识点是整体管理、范围管理、时间管理、成本管理、质量管理、人力资源管理、沟通管理、风险管理、采购管理,重点控制时间、成本、质量管理。
  (2)大型信息系统的实施阶段包括项目启动、设计和开发、系统实施,上线投产四个阶段。在项目启动阶段,根据合同细化并确定合理的项目实施目标和工作范围,制定合理和确实可行的项目计划,建立技术环境,为项目组成员提供产品培训;在设计和开发阶段,进行二次开发和客户化工作,使其达到用户的特定需求;在系统实施阶段,进行应用设计、开发的调整和测试;系统具备条件以后即上线运行。要求项目采用闭环的系统开发和实施方法,才能不断的检查和验证实施组所做的工作,是否达到或完成了最初制定的项目工作范围和目标,并根据项目实施进展的具体情况对项目计划做出响应的调整。
  (3)基础数据的准确性和完整性是确保信息系统能否成功应用的关键。因此,在项目实施过程中,要高度重视基础数据的采集工作,成立专门的基础数据采集组,保证数据按时保质保量完成。
  (4)充分认识业务流程对系统实施的影响。系统的实施不是一个简单的信息系统和软件工具的实施,更重要的是,它应该被理解为一个管理系统的实施,不可避免的将涉及到业务管理流程的优化。
  (5)重视项目过程的控制和管理。从以下几个方面着手:有效的组织机构,高层领导的重视和参与,足够的资源投入,最经济的投入得到最适合的结果,团队精神。
  (a)高层领导的重视和参与
  既然是管理项目的实施,又涉及到企业大多数核心业务部门,没有高层领导以及各部门领导的重视和参与是不行的。企业管理信息系统的建设是“一把手”工程,要得到不仅是领导们的口头重视,更重要的是行动上的重视,包括人、财、物上的支持以及亲身地参与项目的讨论和决策过程。
  (b)足够的资源投入
  对于引进的系统,项目工作量巨大,包括基础数据收集和整理工作、业务流程讨论和规划工作、系统设置和客户化工作、用户培训和系统上线工作,上线后的技术支持和系统优化工作。所有这些工作涉及到企业的决策层和管理层领导以及各部门核心业务人员,包括维修、运行、财务、采购、库房、信息等部门。必须有足够的人员投入来确保项目的成功。对于项目经理,应该由懂业务、有一定计算机知识、有很强协调能力的人员担任,而且在项目实施期间,应该是专职的项目经理。项目核心组成员也应有50%以上时间投在项目中。
  (c)最经济的投入得到最适合的结果
  任何一个系统都无法解决企业全部的问题,应该在有限的时间,有限的投入内尽可能地解决影响业务的最关键问题,把实施的范围和深度控制在适当可行的范围,使系统能够尽快地在关键领域发挥关键作用。
  (d)团队精神
  项目实施是一个各方参与的过程,既有用户方,又有实施服务方,既有项目核心人员,又有项目辅助人员。各方人员组成一个团队,为达到同一个目标而努力,因此团队的协作精神至关重要。
  (6)重视系统上线运行后的支持工作,包括加强对最终用户的培训,建立相应的规章制度来配合新系统的运行。系统的上线运行只是整个项目实施的一个大的阶段性成果,并非是整个项目的结束。任何一个管理信息系统的上线使用,都应该有一个后续的持续完善和优化的过程,包括业务流程的不断完善和优化,同时还必须注意基础数据的持续完善和优化。只有这样才能使系统真正具有生命力,在日程管理中发挥作用。
  6结束语
  浙江省电力设计院承担了浙江省十多个新建电厂信息化建设的设计任务,进行了信息化建设的规划和设计咨询工作,并逐步付诸实施。

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