復(fù)雜裝備制造企業(yè)能源綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

李敬紅

【摘 要】如何提升能源綜合管理效率，是當(dāng)前制造企業(yè)亟待解決的重要課題，本文以一家復(fù)雜裝備制造企業(yè)為案例，對(duì)其“能源綜合管理系統(tǒng)”建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納概括，研究發(fā)現(xiàn)其成功的經(jīng)驗(yàn)主要包括三個(gè)方面：一是產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開(kāi)發(fā)，充分發(fā)揮合作方的各自優(yōu)勢(shì);二是以信息技術(shù)為支撐，整合能源綜合管理系統(tǒng);三是系統(tǒng)理論為支撐，實(shí)現(xiàn)能源綜合管理系統(tǒng)最優(yōu)。本文的研究結(jié)論，能夠?yàn)槠渌a(chǎn)制造企業(yè)的“能源綜合管理系統(tǒng)”開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和建設(shè)，提供豐富的和有益的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜裝備制造企業(yè);能源綜合管理系統(tǒng);信息化;制造企業(yè)

中圖分類號(hào)： TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）10-0021-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.006

Research on the Design of Integrated Management System of Energy Resources for Complicated

Equipment Manufacturing Enterprises

LI Jing-hong

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China）

【Abstract】How to improve the integrated management efficiency of energy resources is a pending problem to manufacturing enterprises nowadays.The article takes a complicated equipment manufacturing enterprise as a case of example，summarizes its experience of successful construction of integrated management system of energy resources，and concludes that three aspects promote the success：the joint development of industry-university-research cooperation，which exploits their advantages to the full;the integration of energy management system based on information technology;the optimization of energy integrated management system based on systematic theory.The research conclusion of the article would provide various positive references for the development，design and construction of integrated management system of energy resources for other manufacturing enterprises.

【Key words】Complicated equipment manufacturing enterprise;Integrated management system of energy resources; Informationization;Manufacturing enterprises

隨著中國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，能源變得日益寶貴和緊張。能源成本在企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本中占有越來(lái)越大的比重，隨著能源價(jià)格的不斷上漲，由此帶來(lái)的生產(chǎn)成本的增加影響了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)，如何擺脫粗放式能源管理模式，加強(qiáng)企業(yè)能源管理、降低損耗、優(yōu)化設(shè)備配置、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益等問(wèn)題，是當(dāng)前制造企業(yè)亟待解決的重大課題。為實(shí)現(xiàn)“兩化融合”和“十二五”規(guī)劃的要求，以及節(jié)能減排發(fā)展需求，就“大型客機(jī)生產(chǎn)制造能源綜合管理系統(tǒng)”建設(shè)問(wèn)題，一家復(fù)雜裝備制造企業(yè)與同濟(jì)大學(xué)展開(kāi)了聯(lián)合研究、開(kāi)發(fā)與建設(shè)，重點(diǎn)開(kāi)展企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程能源綜合管理信息系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)能源流、物料流、信息流的協(xié)同運(yùn)行。通過(guò)對(duì)復(fù)雜裝備制造企業(yè)“大型客機(jī)生產(chǎn)制造能源綜合管理系統(tǒng)”建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)歸納，期望能夠?yàn)槠渌圃炱髽I(yè)的能源綜合管理系統(tǒng)的建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒與方法支撐。

1 復(fù)雜裝備制造企業(yè)能源綜合管理系統(tǒng)建設(shè)的案例分析

1.1 合作單位簡(jiǎn)介

為發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合優(yōu)勢(shì)，“大型客機(jī)生產(chǎn)制造能源綜合管理系統(tǒng)”是由復(fù)雜裝備制造企業(yè)與同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合研究、開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。

1）一家復(fù)雜裝備制造企業(yè)簡(jiǎn)介。是經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立，由國(guó)家控股的有限責(zé)任公司。公司注冊(cè)資本190億元，總部設(shè)在上海。一家復(fù)雜裝備制造企業(yè)主要從事民用飛機(jī)及相關(guān)產(chǎn)品的科研、生產(chǎn)、試驗(yàn)試飛，從事民用飛機(jī)銷售及服務(wù)、租賃和運(yùn)營(yíng)等相關(guān)業(yè)務(wù)。“十二五”期間，公司要實(shí)現(xiàn)支線飛機(jī)系列交付客戶并安全運(yùn)營(yíng)，完成大型客機(jī)首飛，完成支線飛機(jī)系列批生產(chǎn)能力建設(shè)和大型客機(jī)研制保障條件建設(shè)，初步形成大型客機(jī)批生產(chǎn)能力。

2）同濟(jì)大學(xué)。在“兩化融合”促進(jìn)節(jié)能減排領(lǐng)域，同濟(jì)大學(xué)的CIMS研究中心和系統(tǒng)工程學(xué)科處于國(guó)內(nèi)外研發(fā)和技術(shù)前沿。同濟(jì)大學(xué)以CIMS研究中心長(zhǎng)期致力于節(jié)能減排信息技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用工作，被上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)確立為“上海市推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合研究中心（同濟(jì)大學(xué)）”。遵循信息技術(shù)與節(jié)能減排深度融合的研發(fā)理念，充分發(fā)揮系統(tǒng)工程學(xué)科優(yōu)勢(shì)，將現(xiàn)代信息技術(shù)滲透到生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能減排的技術(shù)創(chuàng)新體系，聚焦行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域，培育和發(fā)展節(jié)能減排共性關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)與典型能源密集型企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作，目前已經(jīng)在節(jié)能減排信息技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域攻克了一批創(chuàng)新技術(shù)，在能源管理、能源利用率優(yōu)化方面形成了節(jié)能減排信息技術(shù)的研發(fā)優(yōu)勢(shì)。

1.2 前期能源管理狀況與挑戰(zhàn)

1）前期能源管理的狀況。長(zhǎng)期以來(lái)復(fù)雜裝備制造企業(yè)一直非常重視節(jié)能降耗工作，以落實(shí)節(jié)能減排責(zé)任制為抓手，堅(jiān)持強(qiáng)化生產(chǎn)節(jié)能減排管理，實(shí)施節(jié)約能源大檢查和組織開(kāi)展“節(jié)能生產(chǎn)月”等活動(dòng)，全面推進(jìn)節(jié)能減排長(zhǎng)效管理，保證公司節(jié)能減排工作有效可控，節(jié)能減排形式持續(xù)穩(wěn)定。通過(guò)不斷的科技投入，積極采用節(jié)能新技術(shù)，公司的萬(wàn)元產(chǎn)值能耗逐年下降。節(jié)能減排項(xiàng)目主要有：鍋爐燃油摻水乳化技術(shù)應(yīng)用、改進(jìn)鍋爐除氧器工藝、鍋爐排煙余熱回收、蒸汽冷凝水回收、綠色照明、飛機(jī)部裝車間空調(diào)改造、凱飛數(shù)控機(jī)加車間、凱飛裝備車間，效益顯著。公司產(chǎn)能不斷提高，裂解爐碳四消耗總量、循環(huán)工業(yè)水總量不斷降低。“十五”期未比“九五”期末下降了36%。公司先后被中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)、上海市有關(guān)部門(mén)評(píng)為“節(jié)能先進(jìn)單位”“節(jié)約用水先進(jìn)單位”和“上海市資源綜合利用先進(jìn)單位”稱號(hào)。

2）前期能源管理面臨的挑戰(zhàn)。前期雖然復(fù)雜裝備制造企業(yè)借助各種有效的能源管理措施，取得了部分成績(jī)，但是由于信息系統(tǒng)不健全，在能源數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、統(tǒng)一、高效的管理，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析，能源基礎(chǔ)設(shè)施管理，以及能源綜合業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃的決策支持等方面，業(yè)務(wù)對(duì)信息系統(tǒng)的需求難以滿足，離高效的“能源綜合管理系統(tǒng)”仍然有一定的差距，主要體現(xiàn)在：能源管理模式粗放;缺乏精細(xì)化的能源管理方法;難以發(fā)揮歷史能耗數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值;生產(chǎn)能源管理的系統(tǒng)性有待提高;文檔管理方式單一等諸多問(wèn)題。

所以如何以信息化為支撐，構(gòu)建高效的“能源綜合管理系統(tǒng)”，是復(fù)雜裝備制造企業(yè)當(dāng)時(shí)亟待解決的重要問(wèn)題。

1.3 雜裝備制造企業(yè)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

在業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)等方面，復(fù)雜裝備制造企業(yè)具有自身的管理和設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)有的業(yè)務(wù)主要有：節(jié)能減排組織架構(gòu)管理、能源計(jì)量設(shè)備管理、基本能源管理、“三同時(shí)”項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和能源審計(jì)輔助管理。雖然在信息化基礎(chǔ)方面，公司已經(jīng)建設(shè)有良好的ERP系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)、HR系統(tǒng)，并構(gòu)建有安全、高效的跨區(qū)域、跨部門(mén)專用辦公、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、市場(chǎng)運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為大型客機(jī)生產(chǎn)制造能源綜合管理系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施提供了信息化基礎(chǔ)。但是，由于缺乏系統(tǒng)的有效整合，現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程采用粗放式管理，每個(gè)業(yè)務(wù)模塊的業(yè)務(wù)流程自成體系，相互之間缺乏聯(lián)系和溝通，“業(yè)務(wù)孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致了能源的不必要浪費(fèi)。現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程圖如圖1：

由圖1可見(jiàn)，現(xiàn)有的復(fù)雜準(zhǔn)備制造企業(yè)制造能源管理業(yè)務(wù)流程簡(jiǎn)單、缺少協(xié)同、無(wú)軟件平臺(tái)支撐，沒(méi)有考慮能源的系統(tǒng)化管理，能源管理模式粗放。

1.4 擬建“能源綜合管理系統(tǒng)”與已有系統(tǒng)的關(guān)系

擬建項(xiàng)目與已有信息系統(tǒng)的關(guān)系如圖2所示。

對(duì)大型客機(jī)生產(chǎn)制造能源綜合管理系統(tǒng)的信息支持方面，HR系統(tǒng)提供節(jié)能減排組織架構(gòu)管理模塊所需的人員信息;ERP系統(tǒng)為能源計(jì)量設(shè)備管理模塊提供設(shè)備信息;能源計(jì)量數(shù)據(jù)為生產(chǎn)能源綜合管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持;“三同時(shí)”項(xiàng)目能源數(shù)據(jù)（包含“鍋爐燃油摻水乳化技術(shù)應(yīng)用”等項(xiàng)目節(jié)能數(shù)據(jù)）為“三同時(shí)”項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估模塊提供節(jié)能信息;在大型客機(jī)生產(chǎn)制造能源綜合管理系統(tǒng)內(nèi)部，依據(jù)公司能源管理制度，構(gòu)建基本能源管理模塊;節(jié)能減排組織架構(gòu)管理模塊為基本能源管理模塊提供人員組織保障;能源計(jì)量設(shè)備管理模塊為基本能源管理模塊提供數(shù)據(jù)采集支持（實(shí)時(shí)采集、人工錄入等）;“三同時(shí)”項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估模塊為公司能源審計(jì)輔助管理模塊提供節(jié)能數(shù)據(jù)支持。

1.5 “能源綜合管理系統(tǒng)”設(shè)計(jì)與建設(shè)

1）總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

“能源綜合管理系統(tǒng)”的總體架構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)與企業(yè)現(xiàn)有能源計(jì)量系統(tǒng)相結(jié)合，自底向上分為采集層、傳輸層、存儲(chǔ)層、業(yè)務(wù)層和用戶層。（1）在采集層，通過(guò)能源計(jì)量系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)采集企業(yè)生產(chǎn)流程中的各種電能和非電能能源數(shù)據(jù);（2）傳輸層將實(shí)時(shí)能源計(jì)量數(shù)據(jù)通過(guò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器;存儲(chǔ)層將來(lái)自能源計(jì)量系統(tǒng)的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和組織;（3）業(yè)務(wù)層從能源數(shù)據(jù)庫(kù)讀取相關(guān)的能源信息，進(jìn)行業(yè)務(wù)管理，包括節(jié)能減排組織架構(gòu)管理、節(jié)能減排專項(xiàng)事務(wù)管理、能源計(jì)量設(shè)備管理、能耗設(shè)備管理、能源介質(zhì)管理、能耗數(shù)據(jù)管理、能耗統(tǒng)計(jì)、能源供需平衡、能源計(jì)劃與預(yù)測(cè)、班組能效考核、“三同時(shí)”項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估。（4）用戶層為設(shè)施保障部門(mén)的管理人員提供交互接口。

2）應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)按照一般應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法進(jìn)行，包括：需求分析、系統(tǒng)分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、單元測(cè)試、集成測(cè)試、用戶驗(yàn)收測(cè)試、投產(chǎn)等階段。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)量按照軟件規(guī)模進(jìn)行估算，軟件規(guī)模應(yīng)能滿足對(duì)各種重要能源介質(zhì)的綜合管理需求。應(yīng)用系統(tǒng)涉及的各個(gè)子系統(tǒng)的說(shuō)明如表1所示。

（1）“能源綜合管理系統(tǒng)”新業(yè)務(wù)流程如圖4所示。

1.6 “能源綜合管理系統(tǒng)”的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益

“能源綜合管理系統(tǒng)”的建設(shè)大大提高了復(fù)雜裝備制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益：

一是在經(jīng)濟(jì)效益方面。通過(guò)“能源綜合管理系統(tǒng)”的實(shí)施，大幅提升了復(fù)雜裝備制造企業(yè)能源管理的精細(xì)化水平，提高企業(yè)生產(chǎn)能源綜合利用率，為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益，使企業(yè)典型生產(chǎn)過(guò)程綜合能耗下降5%以上。最終，有效促進(jìn)新支線客機(jī)的生產(chǎn)交付和大型客機(jī)的順利研制。

二是在社會(huì)效益方面。“能源綜合管理系統(tǒng)”項(xiàng)目建成后，復(fù)雜裝備制造公司的所有用能單位的能耗數(shù)據(jù)將通過(guò)公司內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，同步更新和發(fā)布。按照公司各級(jí)能源使用和管理部門(mén)的權(quán)限，對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳、查詢、瀏覽、報(bào)表導(dǎo)出等操作。節(jié)省大量的人工方式的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和反復(fù)核對(duì)工作，節(jié)約相關(guān)調(diào)研開(kāi)支，增加公司效益。通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)，徹底改變企業(yè)目前的粗放式能源管理模式，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化能源管理。

2 研究結(jié)論與啟示

2.1 研究結(jié)論

本文以復(fù)雜裝備制造企業(yè)為案例，介紹了復(fù)雜裝備制造企業(yè)前期能源管理狀況與挑戰(zhàn)、“產(chǎn)學(xué)研”合作開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)、擬建“能源綜合管理系統(tǒng)”與已有系統(tǒng)的關(guān)系，并從“能源綜合管理系統(tǒng)”的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及“能源綜合管理系統(tǒng)”建設(shè)的內(nèi)容、功能和業(yè)務(wù)流程等方面，對(duì)其“能源綜合管理系統(tǒng)”建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納概括，研究發(fā)現(xiàn)其成功的經(jīng)驗(yàn)主要包括三個(gè)方面：一是產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開(kāi)發(fā)，充分發(fā)揮合作方的各自優(yōu)勢(shì);二是以信息技術(shù)為支撐，整合能源綜合管理系統(tǒng);三是系統(tǒng)理論為支撐，實(shí)現(xiàn)能源綜合管理系統(tǒng)最優(yōu)。

2.2 研究啟示

復(fù)雜裝備制造企業(yè)“能源綜合管理系統(tǒng)”的成功經(jīng)驗(yàn)，給其他制造企業(yè)的啟示如下：一是要學(xué)會(huì)借用外力，建設(shè)高效的能源綜合管理系統(tǒng)。能源綜合管理系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)巨大的系統(tǒng)工程，單靠企業(yè)自身的力量可難以實(shí)現(xiàn)，需與科研和技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的科研院所聯(lián)合開(kāi)發(fā)。二是要以信息技術(shù)為支撐，整合能源綜合管理系統(tǒng);三是要以系統(tǒng)理論為支撐，實(shí)現(xiàn)能源綜合管理系統(tǒng)最優(yōu)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Maghsoodlou F，Masiello R，Ray T.“Energy management systems[J].Power and Energy Magazine，IEEE，2004，2（5）：49-57.

[2]Qui R G，Russell D W.A formal model for incorporating shop floor controls into plant information systems[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2004.23（1-2）：47-57.

[3]Basili V R，Musa J D.The future engineering of software：A management perspective[J].Computer，1991.，1991，24（9）：90-96

[4]Arinez J，Biller S.Integration requirements for ?manufacturing-based Energy Management Systems[J].Innovative Smart Grid Technologies，2010：1-6.

[5]呂平.機(jī)載能源綜合管理系統(tǒng)仿真研究[D].大連理工大學(xué)，2018.

[6]王珊.能源綜合管理平臺(tái)在企業(yè)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].上海節(jié)能，2017（06）：363-368.

[7]顏瑾.稀有金屬加工企業(yè)能源綜合管理系統(tǒng)研究[D].西安石油大學(xué)，2017.

[8]石伯明，王堅(jiān).集團(tuán)型裝備制造企業(yè)能源綜合管理系統(tǒng)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2015，11（14）：262-264.

[9]劉香寶，陳學(xué)賓，肖利民，崔健.論EDSM1000能源綜合管理系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保中的價(jià)值[J].裝備維修技術(shù)，2011（03）：57-58+53.

[10]朱磊.重慶煙廠能源綜合管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].重慶大學(xué)，2009.

[11]張建華.植物油廠的能源綜合管理[J].中國(guó)油脂，1992（03）：36-38.

[12]周德鋆，羅化祥.強(qiáng)化能源綜合管理，積極推進(jìn)技術(shù)改造[J].節(jié)能技術(shù)，1991（06）：14-16.