我國電廠信息化獨特模式及發(fā)展

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1  MES概念

1992年，美國先進制造研究機構（Advanced Manufacturing Research,簡稱AMR）在對流程企業(yè)做了大量調查研究基礎上提出了企業(yè)的三層集成模型，即自下而上為控制層、執(zhí)行層和計劃層。每一層有對應的控制和/或管理系統(tǒng)及其相應的軟件。對應控制層的DCS、SCADA已經(jīng)得到了廣泛應用，并取得了明顯的安全經(jīng)濟效益。對應計劃層的ERP在發(fā)達國家的許多企業(yè)中也逐步廣泛應用。但是，由于當時對對應執(zhí)行層的信息系統(tǒng)沒有人關注，計劃層ERP與控制層DCS互相隔裂運行，ERP沒有生產實時信息的支持，以致企業(yè)信息化成效甚微。

經(jīng)過一段時期的反思，到九十年代后期，對應執(zhí)行層的MES迅速發(fā)展起來，根據(jù)AMR研究，近期世界MES市場每年已突破10億美元。

什么叫做MES呢？AMR和MESA都給出了詳細的定義，簡言之，MES是位于上層計劃管理系統(tǒng)與底層控制系統(tǒng)之間的面向車間生產過程的管理信息系統(tǒng)。

目前國際上所有流程企業(yè)，以及中國石化、鋼鐵等行業(yè)大多應用MES+ERP模式來規(guī)劃和發(fā)展企業(yè)信息系統(tǒng)。

2  SIS概念

SIS概念是由我國行業(yè)專家于1997年在研究電廠企業(yè)特點和總結中國電廠信息化發(fā)展過程的經(jīng)驗和教訓基礎上提出的。

早在1993年，我國唐山發(fā)電總廠就已經(jīng)開發(fā)了一個類似于SIS的供值長用的廠級實時生產過程監(jiān)視和管理系統(tǒng)。但是由于當時計算機技術水平的限制，以及人們主要視線集中解決DCS應用問題，這種需求沒有引起注意。

九十年代中期，中國不少電廠紛紛投入巨資建設MIS，與國外一樣，由于多種原因，特別是因為MIS沒有實時生產數(shù)據(jù)支持，也大多成效甚微。

隨著中國電廠機組（車間）級自動化任務的基本解決，電廠信息化任務擺到人們面前，迫切要求回答電廠廠級信息化的規(guī)劃問題，正是在這種背景下，在中國，SIS概念應運而生，并形成了一條SIS+MIS的中國電廠信息化道路。

什么叫做SIS呢？當時作者在提出概念后提議并隨后列入電力行業(yè)標準中是這樣定義的：“SIS主要是為火電廠建立全廠生產過程實時/歷史數(shù)據(jù)庫平臺，為全廠實時生產過程綜合優(yōu)化服務的實時生產過程監(jiān)控和管理的信息系統(tǒng)。”

3  SIS與MES概念比較

SIS和MES概念有個共同點，那就是它們都是企業(yè)三層模型中介于控制層（DCS）和企業(yè)管理層（ERP、MIS）之間的信息系統(tǒng)，都是在總結ERP或MIS割裂控制層信息而失敗的教訓基礎上提出的。

SIS和MES的差異在那兒呢？

1） SIS對象非常明確是指實時生產過程（運行），而在規(guī)劃廠級信息化系統(tǒng)時將非實時生產過程（檢修等）納入MIS中；而MES對象泛指生產過程，包括實時和非實時生產過程。兩者優(yōu)化對象的差異如下表所示。

電廠信息化模式 實時生產過程

（運行） 非實時生產過程

（檢修） 企業(yè)管理

中國 SIS MIS

外國 MES ERP

電廠信息

化采用SIS+MIS模式，系統(tǒng)配置清晰，管理方便，易于保證信息系統(tǒng)安全，因為：

a） 更好滿足實時生產過程實時性要求。SIS主要是處理實時生產過程的實時信息，監(jiān)控和管理的時間性要求相對較高；而MIS包含大量非實時信息，盡管也包括SIS上傳的實時信息，但總的來說，實時性要求相對較低。

隨著實時信息的增加、實時生產過程優(yōu)化功能加強和運算工作量增加，SIS模式能更好滿足實時性要求的優(yōu)點將日益顯現(xiàn)出來。

b）服務對象清晰。SIS服務于各級運行值班人員以及研究和管理生產運行過程的相關管理人員，而MIS主要服務于設備檢修，計劃、經(jīng)營以及行政方面的人員，服務對象分工清晰，知識結構專一，便于管理。MES+ERP模式中，由于MES將運行和檢修兩個專業(yè)知識和機構混在一個系統(tǒng)中，給系統(tǒng)配置帶來諸多不便。

c） 保障安全方便。SIS和MES直接與機組（車間）級控制系統(tǒng)聯(lián)接，因此，它應具有比MIS和ERP更高的安全等級。此外，廠級實時生產過程的監(jiān)控和管理本身也比非實時生產過程管理具有較高的安全等級。

在SIS+MIS模式中，把安全等級相對較低的非實時生產管理納入安全要求相似的MIS中，而SIS中集中配置安全等級較高的實時生產過程監(jiān)控和管理，同時還減少了它面向服務的人員，安全等級配置合理，安全性更容易得到保證。

2） MES主要考慮離線管理，而SIS還考慮在線監(jiān)視和管理，而且根據(jù)電廠獨有特點，在納入機組優(yōu)化負荷分配后還將會出現(xiàn)全廠綜合優(yōu)化控制功能。

目前，我國已經(jīng)有一些電廠采用非直調方式（中調把全廠負荷發(fā)給電廠，電廠按優(yōu)化分配算法把負荷分配給每臺機組），取得了明顯的經(jīng)濟效益，日益受到電網(wǎng)調度的支持和電廠的重視。如果SIS中的這一功能真正實現(xiàn)閉環(huán)，那么它的安全等級將會提升到與機組控制級相同的水平。MES概念中沒有考慮到電廠這一特點，MES+ERP模式很難滿足這種要求。

綜上分析，中國電廠信息化的SIS+MIS模式具有一定優(yōu)越性和普遍意義，豐富了國際上電廠和類似于電廠的流程企業(yè)信息化的模式。

4  我國SIS發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國電廠信息化建設已有一批標準可供遵循，包括2004年頒發(fā)的專門用于SIS的標準“火力發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）技術規(guī)程”，這為我國健康發(fā)展電廠信息化提供了保證。

關于SIS項目，根據(jù)SIS研究會統(tǒng)計，我國十五期間已經(jīng)有近200多個電廠建設SIS項目。它們的基本情況如下：

1）SIS網(wǎng)絡

25%項目SIS和MIS是一個網(wǎng)絡，中間僅采用防火墻類的邏輯隔離措施；75%項目SIS和MIS網(wǎng)絡間還采用了網(wǎng)閘類物理隔離措施，而且限制信息只能從SIS向MIS傳送，不允許反向傳送，以確保SIS更高安全等級。

至于SIS與DCS間的接口更是采取了嚴格的隔離措施，以確保機組控制級的更高安全等級。

可見中國在發(fā)展電廠信息化時非常重視信息安全配置的投入。

2）SIS的實時/歷史數(shù)據(jù)庫

大約78%由外國公司提供，如美國OSI公司的PI，Instep公司的eDNA等，大約22%由中國公司提供。數(shù)據(jù)庫規(guī)模：

SIS數(shù)據(jù)庫規(guī)模 套數(shù) 所占份額

≤20000點 50 39.7%

30000-40000點 25 19.8%

50000點 36 28.6%

≥60000點 15 11.9%

3）SIS優(yōu)化軟件

由于外國公司介入較晚，目前約80%由中國SIS公司提供，只有20%由外國公司提供，主要是西門子公司和ABB公司等，目前外國公司已開始重視中國電廠優(yōu)化軟件市場，紛紛進入中國。

4）SIS評估

由原電力部副部長陸延昌先生為首的專家小組于2004年和2005年分別對盤山電廠（2×600MW）和石嘴山電廠（4×300MW）的SIS項目進行了評估，充分肯定了SIS的巨大安全和經(jīng)濟效益，這個評估對我國電廠信息化向前發(fā)展產生了深遠影響。

根據(jù)預測，今后五年內平均每年至少會有70-80個電廠要配置SIS項目，我國電廠信息化已進入建設高潮。