節能績效指標管理信息系統的開發與應用

楊喜富 姚慶（大連石化公司礦區服務事業部）

節能績效指標管理信息系統的開發與應用

楊喜富 姚慶（大連石化公司礦區服務事業部）

大連石化公司開發了節能關鍵績效指標信息系統，實際應用表明，該系統以信息平臺為依托，實現了統計分析、趨勢預測網絡共享，實時監測生產裝置、重點耗能設備的能耗狀況，評價了耗能單元的績效水平，有效地監控了能源消耗，提高了資源的利用效率，為企業帶來顯著的經濟效益。

績效指標管理系統 節能 信息 資源利用

資源節約已經成為我國的一項基本國策，能耗指標與經濟增長、物價、就業和國際收支并列成為我國的宏觀調控目標。隨著市場競爭的日趨激烈，企業面臨的節能形勢越來越嚴峻，如何監控能耗趨勢變化，及時發現問題，預測能耗趨勢，控制能源消耗已成為目前急需要解決的課題。利用網絡資源 ， 建 立 節 能 關 鍵 績 效 指 標 （KeyPerformance Indicators， 以 下 簡 寫 為 KPI）信 息 系 統 ， 實 現 能 源數據信息傳遞的快捷和實效性，對生產單元能源消耗進行實時監測，不斷改進運行控制和優化生產操作，這是提高能源利用效率、有效控制能源消耗、降低生產成本的重要手段。

1 傳統管理系統存在的問題

1）手工抄錄和電話溝通延誤了信息的有效流動。

2）歷史數據積累和利用不夠，沒有應用全廠集中參考模型。

3）數據共享，目標管理可視化不夠。

4）沒有形成規范化的流程管理模。

為了及時跟蹤生產過程能耗的變化，公司利用現有的網絡資源，建立了節能關鍵績效指標（KPI）信息系統，完成全廠節能統計數據的自動生成和計算，實現了統計分析、趨勢預測等功能的自動化，監測能源消耗的指標變化，指導生產過程的實際操作。

2 節能績效指標管理系統（KPI）的主要內容

節能關鍵績效指標是通過對節能流程管理的關鍵參數進行設置、取樣、計算、分析，衡量流程績效的一種目標式的量化管理指標，是把節能目標分解為可運作的實際操作參數的工具，節能 KPI管理信息系統的建立，可為公司提供可視化的能耗統計、能耗分析和節能管理網絡平臺，找出調節關鍵點，達到節能降耗的目的。

2.1系統的總體結構

滑坡在SPOT5遙感解譯的判譯特征：以半圓形和不規則形狀居多，坡體地形破碎，局部有不均勻陷落的平臺。滑坡體后緣發育有異常影像，活動滑坡地表土體比較新鮮，植被稀少，土體表面具有較強的反射能力，在影像上呈現明顯的亮色調，見圖5(a)，可顯示均勻的淺灰白色。

該系統通過自動數據采集程序把能耗點的原始數據從 DCS/PLC 或者現場設 備采集到實 時數據庫中，系統再通過在線計算程序進行相關的計算和設定的指標進行對比，對超過指標的KPI進行報警顯示，操作人員可以對此 KPI進行分析和優化，把優化的結果返回到計劃制定中去，這樣就形成了閉環控制系統，應用功能的總體架構見圖1。

2.2系統運行環境

節能 KPI系統需要專門的服務器作為其運行的硬件平臺，服務器的軟硬件需求如下：

1）硬件需求：CPU:4x3.0GHzXeon； Memory：64G；DiskSpace：2x300G 硬盤。

2）軟 件需 求： SystemPlatform：WindowsServer 2003SP2， Browse：IE6.0 含 SP1， Office： MSOffice 2003，Database:MSSQLServer2005。

圖1 系統的總體架構

2.3系統的主要功能

系統是基于HONEYWELL公司的KPIMANGER軟件平臺，主要實現自動、連續地從數據庫獲取信息進行 KPI計算并進行監控、報警，提供歷史與實時 KPI記錄，幫助進行問題的分析，根據有效的生產監控、KPI計算，為生產報表提供數據支持，管理節能統計。可以通過內部網，自動地從各個不同生產系統業務系統收集目標值和實際值；計算和報告整個業務的實際績效，可以在線計算和報告KPI結果，而且 KPI結果的計算及報告都可以連續地進行；可以給企業管理者、業務管理人員和操作人員提供能夠及時查閱 KPI計算結果及 KPI完成狀況的工具。

1）重點設備耗能趨勢分析。對重點設備的能耗實時進行趨勢分析，可選擇不同的趨勢圖類型，如線性圖、柱狀圖、面積圖等，加熱爐熱效率趨勢見圖2。

圖2 加熱爐熱效率趨勢圖

2）生產裝置能耗趨勢分析。對生產裝置能耗實時進行趨勢分析，可選擇不同的趨勢圖類型，如線性 圖、柱 狀圖 、面 積圖等 ，1000× 104t/a 蒸 餾裝置能耗趨勢見圖3。

3）績效分值在線計算。系統提供在線計算功能，能夠按照目標 KPI設定好的時間頻率進行自動的計算。首先系統不斷地采集原始數據，得到系統中的目標值，或者設定好的KPI值、目標值，計算KPI的當前值、目標值和偏差，并按照設定好的KPI分值算法程序計算出某一層次的 KPI分數。

圖3 1000×104t/a蒸餾裝置能耗趨勢圖

4）監控能耗超標報警。系統提供監控報警功能，能夠不斷地監視目標 KPI，對偏離正常范圍的目標KPI以不同符號顯示，給操作者以示報警。系統計算出 KPI的當前值、目標值、偏差和分數后，系統會按照預先設定好的程序，判斷是作為正常值還是報警值，并在顯示頁面中讓操作人員可以查看。

5）超標分析。系統提供故障分析記錄功能，當系統中 KPI偏離了設定好的目標范圍，及時予以報警，操作人員就可以對目標 KPI進行分析，查找可能引起目標KPI偏離的原因。

6）在線查詢功能。系統提供在線查閱功能，可以顯示任何指定的 KPI當前狀態，繪制績效圖表，查看當前和歷史的數據，并可以查看目標偏差的原因分析、診斷及解決方案。

3 開發的難點和解決措施

1）采用集成技術，使多個系統的數據有效的集成和實現無縫連接。該系統主要對系統范圍內的數據信息進行處理，數據流程的設計是系統設計的關鍵，系統功能和外部系統信息數據交換頻繁，系統數據流向見圖4。

系 統 需 要 從 LIMS 系 統 、 PHD 實 時 數 據 庫 系統、MES系統和計量信息管理系統中獲取相關數據，以便進行計算，如果從這些系統中不能得到數據，還需要從電子文檔中得到或者通過手工輸入。與 LIMS 系統的數據接口主要是獲取相關的化驗數據，以提供KPI的計算支撐，與 PHD實時數據庫系統接口主要是獲取相關能耗過程數據，與MES系統的數據接口主要是獲取生產裝置的加工量，與計量信息管理系統數據接口主要是獲取不能自動計算的能耗計量數據。

圖4 系統數據流向圖

2）采用 ORACLE 數據庫，方便管理人員進行數據訪問。與相關 KPI系統中的過程數據都是通過MES 系統中 PHD 實時數據庫獲取，按照系統中提供的方式很容易就可以訪問，而 LIMS 系統中的化驗數據，則是通過 LIMS 系統與 MES 系統數據接口來實現，先在 MES系統中 PHD 實時數據庫建立相應的化驗數據點， 對應著 LIMS 系統中的化 驗項，當有新的化驗數據時就可以通過數據接口寫入到PHD實時數據庫系統，這樣我們可以通過訪問 PHD實時數據庫就可以獲取過程數據和化驗數據。

3）采用樹形結構，實現績效指標的分解和量化。整個 KPI層次是一個樹形結構，樹的根部就是大連石化能耗總體情況，第一層次就是生產裝置綜合能耗情況 （如 220×104連續重整能耗、1000×104蒸餾能耗），第二層次就是生產裝置具體能耗項目單耗情況（如水、電、汽等），第三層次就是設備項的能耗情況（如加熱爐熱效率等），形成這樣一個層次之后，對有問題的能耗項可以進行層層追溯，可以很方便地顯示各層指標完成情況，并查找到問題所在。而為了管理人員查看方便，生產裝置的主要 能 耗 設備在 系 統 可以使 用 KPI的 視 圖來實現。

4）引入 KPI分值算法，對能耗績效指標完成的優劣程度進行評價。為了對能耗績效指標（KPI）項進行考核，需要把指標完成的優劣程度評定出一個分值。在系統中提供了節能指標項的原始值、校驗值、目標值、最大值和最小值，原始值是通過數據接口獲取數據經過不同的算法得到的，不同指標項的算法是不一樣的，比如燃料氣單耗，而目標值、最大值和最小值是通過手工來設定的或者通過數據接口直接得到。在系統中提供了三種標準分值算法，以適應不同能耗指標的評價標準。

5）利用組態技術，可滿足隨著企業的發展及管理水平的不斷提高，導致的需求不斷變化引起的系統維護方面的問題，提供系統維護模塊及報表維護 功 能 ， 在 充 分利用 Honeywell軟件 現 有 功 能 的 基礎上，在 net框架下進行客戶化的開發，使系統的維護變得方便、靈活、簡單。

6）系統具有易操作性、實用性、靈活性、易維護性及安全性、開放性、可靠性和可擴展性，可充分滿足系統現在和將來的發展需求。

4 應用效果

1）數據整合、網絡共享。在應用領域方面，該 系 統 實現 了 與 LIMS 系 統 、 PHD 實 時數 據 庫 系統、MES系統和計量信息管理的集成，并使它們融為一體，為相關部門提供及時、準確、快速、完整的節能方面的各種數據信息。

2）查詢速度快。將節能數據及時準確地向外發布，也是本項目的主要目的之一。為此，本項目中開發了WEB頁面，將節能數據以報表、分析圖象等方式發布出去，供用戶從 WEB上查詢瀏覽節能數據。

3）生產裝置和重點耗能設備能耗的動態監視。監視報警點設置及報警記錄，通過設置數采點報警的最大值、最小值及數據采集狀態進行后臺自動監視，并生成報警記錄。對報警記錄的查詢，可以為在生產過程中發現的問題進行追蹤。動態監視數據的計算及處理：實時計算多個數采點的平均值，實時監視生產裝置和設備的能源利用情況。

5 結論

節能績效指標 （KPI）信息系統的實施，有效地監視了企業的生產運行的能源消耗，及時跟蹤了生產過程能耗的變化，快速反饋生產能源消耗信息，并給出績效評估，方便使用單位以此為依據優化操作，提高生產效率，達到控制企業生產成本的目的，具有較高的經濟效益。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.007.026

2013-03-12）

楊喜富，工程師，1990年畢業于蘭州石化學校，從事節能管理工作，E-mail：yangxf_dt@petrochina.com.cn，地址：遼寧省大連市甘井子區大連石化公司礦區服務事業部供氣供暖中心，116032。