中國電廠信息化獨特模式及發(fā)展

1 MES概念

1992年，美國先進制造研究機構(gòu)（Advanced Manufacturing Research,簡稱AMR）在對流程企業(yè)做了大量調(diào)查研究基礎(chǔ)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(guān)注，計劃層ERP與控制層DCS互相隔裂運行，ERP沒有生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)中國電廠信息化發(fā)展過程的經(jīng)驗和教訓基礎(chǔ)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(chǎn)過程監(jiān)視和管理系統(tǒng)。但是由于當時計算機技術(shù)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(shè)MIS，與國外一樣，由于多種原因，特別是因為MIS沒有實時生產(chǎn)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(chǎn)過程實時/歷史數(shù)據(jù)庫平臺，為全廠實時生產(chǎn)過程綜合優(yōu)化服務的實時生產(chǎn)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(jié)ERP或MIS割裂控制層信息而失敗的教訓基礎(chǔ)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(chǎn)過程（運行），而在規(guī)劃廠級信息化系統(tǒng)時將非實時生產(chǎn)過程（檢修等）納入MIS中；而MES對象泛指生產(chǎn)過程，包括實時和非實時生產(chǎn)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(chǎn)過程

（運行）非實時生產(chǎn)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(chǎn)過程實時性要求。SIS主要是處理實時生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)運行過程的相關(guān)管理人員，而MIS主要服務于設(shè)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(chǎn)過程的監(jiān)控和管理本身也比非實時生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(diào)方式（中調(diào)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(diào)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(shè)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(shù)規(guī)程”，這為我國健康發(fā)展電廠信息化提供了保證。

關(guān)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(shè)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%