后ERP時代的智慧火電廠深度管理提升應(yīng)用分析

陸海濤 羅立權(quán) 史松寶 趙俊杰

摘 ?要：本研究分析了在ERP流程管控信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上搭建火電廠智慧管理IMS的功能設(shè)計與應(yīng)用，通過可視化、穿透分析、色帶理論、專家知識圖譜和仿真模型推理等先進理念的拔高提升改造，并嵌入到比ERP系統(tǒng)高一個管理層級的智慧管控一體化信息系統(tǒng)，以深度提升企業(yè)管理的精細(xì)化、智慧化水平。結(jié)果表明基于專家知識庫和仿真模型推理，智慧管控一體化信息系統(tǒng)可提供智能監(jiān)測、智能診斷、智能預(yù)警、智慧優(yōu)化決策等高端功能。在ERP等基礎(chǔ)信息系統(tǒng)之上打造的智慧管理IMS平臺，可具有的先進理念包括：專家知識圖譜可視化、穿透分析、色帶理論、推薦排名、多級報警、對標(biāo)知識庫、仿真模型推理、趨勢預(yù)測等先進理念。

關(guān)鍵詞：電廠ERP;智慧管理平臺;獨特管理理念;穿透分析;四色報警分級;機理模型推理

中圖分類號：TM62，TM727 ???文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

工業(yè)4.0、兩化融合對集團級能源企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理提出了數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的要求[1-5]。而煤礦、電力、化工等傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的管理還停留在簡單的ERP、MIS、OA等信息流程化、數(shù)字報表化的初、中級水平，遠(yuǎn)達(dá)不到智能化、智慧化的高端要求[4-9]。因此，有必要利用先進的信息化技術(shù)手段，在傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，打造智慧管控一體化信息平臺，深度利用引用先進管理理念和算法模型的應(yīng)用APP，以提升生產(chǎn)經(jīng)營管控效率，實現(xiàn)降本增效。

本研究在ERP、SIS、EAM、OA等傳統(tǒng)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，提出構(gòu)建智慧管控一體化信息系統(tǒng)，將業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)可視化、穿透分析、色帶理論、推薦排名、專家知識庫和仿真模型推理等先進理念嵌入到企業(yè)管理決策中，以提升智慧電廠的建設(shè)水平。本文的分析有助于了解適用于智慧火電廠管理提升的新興管理理念，以及如何將先進管理思路與ERP、EAM、SIS、OA等傳統(tǒng)信息化系統(tǒng)進行深度融合，從而提升企業(yè)價值創(chuàng)造和全要素生產(chǎn)力的管理水平。

1 可視化及穿透分級分析

集團級的生產(chǎn)調(diào)度中心一般擁有調(diào)度跟蹤監(jiān)控管理模塊，實時監(jiān)控下屬電廠的生產(chǎn)實時監(jiān)控畫面和生產(chǎn)系統(tǒng)實時信息，全方位展示下屬電廠的生產(chǎn)運行狀況。對每個數(shù)據(jù)點定義不同的采集周期，包括：秒級、分鐘級、小時級。基于實時數(shù)據(jù)的運行工況監(jiān)視與查詢，可通過業(yè)務(wù)流程的兩維和三維標(biāo)準(zhǔn)圖件庫，修改、繪制、發(fā)布各級流程圖，自行配置、增加、刪除、修改流程圖上的各數(shù)據(jù)點信息，實現(xiàn)流程圖和數(shù)據(jù)組態(tài)。對外展示給用戶的形式包括：模擬圖、趨勢圖、柱狀圖、雷達(dá)圖、曲線圖、儀表盤、表格和文字。通知給用戶報警信息的形式包括：圖形、聲音、列表、短信等。

實時流程監(jiān)控的功能包括：1）強大的圖形組態(tài)，用戶可在客戶端上組態(tài)完成各種內(nèi)容豐富、界面友好的圖形畫面;2）與多種數(shù)據(jù)庫無縫銜接，方便系統(tǒng)擴展;3）通過鼠標(biāo)移動選中，可動態(tài)顯示測點的上、下限，報警點和額定值，歷史信息等信息;4）畫面調(diào)出時間快，頁面數(shù)據(jù)刷新速度快，運行流暢。根據(jù)指標(biāo)的可視化展示和多層級追溯分析，可對指標(biāo)的構(gòu)成因素進行追溯分析。對指標(biāo)的形成，也可以基于不同的口徑、算法，進行同一指標(biāo)的多口徑計算，以方便管理人員的對比分析。例如供電煤耗，可同時提供正平衡供電煤耗、反平衡供電煤耗等。

穿透分析要求包括：1）下屬組織機構(gòu)追溯，能夠追溯到每個主要生產(chǎn)指標(biāo)對應(yīng)的下屬項目公司、每臺機組對應(yīng)的分類匯總情況;2）構(gòu)成總體指標(biāo)的細(xì)分項追溯，每個總體指標(biāo)均需要追溯到對應(yīng)的具體指標(biāo)統(tǒng)計分析中;3）時間細(xì)分追溯，總體指標(biāo)根據(jù)明細(xì)，追溯到相應(yīng)月度所對應(yīng)的生產(chǎn)日報明細(xì)，對變化趨勢能夠進行圖形化展示。例如月度廠用電率的穿透分析包括同期對比分析、計劃與實際完成情況的對比分析，可追溯顯示：1）各機組的廠用電率月度趨勢;2）每個機組、輔機對應(yīng)月度的廠用電構(gòu)成明細(xì);3）每天的廠用電率明細(xì)，并根據(jù)明細(xì)追溯到生產(chǎn)日報;4）參照歷史分析結(jié)果，將最新的月度分析結(jié)果記入知識庫，并根據(jù)分析結(jié)果所對應(yīng)的措施、建議，及時修訂對應(yīng)的知識庫。物資管理系統(tǒng)的追溯內(nèi)容包括：物資庫存、消耗、資金占用、大宗材料價格、物資成本執(zhí)行等。

將重要的參數(shù)設(shè)置報警等級，用不同的顏色進行區(qū)分，一般包括紅、橙、黃、綠四個等級。在四色風(fēng)險管理的基礎(chǔ)上，支持穿透查詢每個報警等級的報警記錄和詳細(xì)信息，包括指標(biāo)名稱、異常標(biāo)準(zhǔn)、報警時間、報警時長。每個報警記錄必須支持異常分析，支持填寫報警原因及措施，支持手動填寫和經(jīng)驗知識庫中選擇，并支持移動端填寫。系統(tǒng)中可設(shè)置指標(biāo)預(yù)警的內(nèi)容，預(yù)警依據(jù)為一個或多個參數(shù)的表達(dá)式，根據(jù)參數(shù)的不同設(shè)定預(yù)警的級別。

通過對風(fēng)險、隱患、缺陷、故障等進行分級報警，以突出顯示首因報警和預(yù)警。首因報警是指產(chǎn)生參數(shù)異常報警的首要因素，包括：主要輔機跳閘、閥門卡澀、誤開、誤關(guān)和設(shè)備狀態(tài)誤動等，其優(yōu)先級最高。預(yù)警是指暫時不影響機組正常運行，但后續(xù)發(fā)展可能會導(dǎo)致事故的報警信息，例如潤滑油壓低、冷卻水壓力低、濾網(wǎng)差壓高等，其優(yōu)先級次高。當(dāng)報警出現(xiàn)，沒有“首因報警”和“預(yù)警”，說明機組當(dāng)前可能沒有事故和異常，點擊光字牌，可通過樹狀邏輯結(jié)構(gòu)迅速找到報警參數(shù)，采取適當(dāng)調(diào)整措施，即可恢復(fù)正常運行。

2 實時計算分析與推薦排名

基于SIS、EAM、ERP的實時運行檢修數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)，可計算電廠各設(shè)備的熱力學(xué)性能效率，并根據(jù)消耗品價格、電價等經(jīng)濟類信息，計算單個機組和全廠的各個生產(chǎn)成本指標(biāo)。電廠決策人員可及時了解當(dāng)前機組的性能及發(fā)電成本信息，為競價上網(wǎng)的電價報價提供理論依據(jù)。數(shù)據(jù)分析模板包括五大應(yīng)用：數(shù)據(jù)分析管理、成本分析管理、輔助決策、結(jié)算與經(jīng)濟性分析、風(fēng)險分析管理。基于保本電量分析、供求關(guān)系分析、競爭電價預(yù)測、競價風(fēng)險分析、出力分析、投入產(chǎn)出分析、全成本信息、全網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測、市場競爭電價、全網(wǎng)機組檢修、計劃出力、市場規(guī)則等因素，合理評估變動成本與固定成本，形成電價營銷的綜合報價決策。

通過與集團ERP物資管理模塊集成，物資管理分析可實現(xiàn)的功能包括：物資備件應(yīng)用分析、供應(yīng)商分析、需求計劃分析、采購訂單分析、庫存結(jié)構(gòu)分析、庫存資金占用分析、賬齡分析等。燃料的實時計算分析與數(shù)字化管控包括：入廠、入爐的精確堆取，基于非線性遺傳算法的配煤摻燒，基于多角度自動尋優(yōu)的煤炭采購。自動尋優(yōu)的目標(biāo)值確定原則包括：綜合燃料價格最低的最經(jīng)濟原則，最小環(huán)保排放量原則，設(shè)備運行最安全、最穩(wěn)定原則，綜合生產(chǎn)成本最優(yōu)原則。

基于規(guī)則的推薦排名應(yīng)用包括：

（1）篩選標(biāo)桿企業(yè)。針對集團下屬各單位的指標(biāo)，按照評分規(guī)則，對各指標(biāo)進行權(quán)重賦值，進行任意多指標(biāo)的排名分析，從而篩選出標(biāo)桿企業(yè)。

（2）影響力大小的因素排序。對重要指標(biāo)的各種影響因素進行相關(guān)系數(shù)分析，并按照影響大小提供分類、分層、分級排序，從而給出指標(biāo)波動的診斷結(jié)論。

3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷

智慧管控一體化信息系統(tǒng)可提供主機、主要輔機的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、過程監(jiān)督、故障診斷、事故分析與預(yù)警、在線操作指導(dǎo)等功能。圖1示出基于專家知識庫和仿真模型推理的設(shè)備檢測、故障診斷、事故預(yù)警，流程為：定義異常判據(jù)、自動監(jiān)測異常、異常診斷報警、異常處理的專家經(jīng)驗共享、優(yōu)化指導(dǎo)。

（1）智能監(jiān)測。基于工藝系統(tǒng)和設(shè)備本體熱工測量參數(shù)的變化，對主輔機設(shè)備的重要易磨損和泄漏部件進行檢測、判斷和計算分析，以提供相應(yīng)的檢修計劃和指導(dǎo)，方便運行和檢修人員及時對設(shè)備進行維護、檢修。基于實時數(shù)據(jù)和事件數(shù)據(jù)，可建立統(tǒng)一的重點監(jiān)控指標(biāo)庫，設(shè)置不同報警區(qū)間，實現(xiàn)對重點指標(biāo)的實時監(jiān)控、分級報警，并根據(jù)風(fēng)險分級情況自動通知不同層級的人員。重要的節(jié)能指標(biāo)包括：供電煤耗、廠用電率、鍋爐效率、汽機熱耗率、主汽溫度、飛灰可燃物、凝汽器端差、補給水率、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率。

（2）智能診斷。基于主輔機設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與性能劣化，對主輔機設(shè)備的故障根源進行追蹤溯源，找到故障源頭，并提供排除故障的處理方法，以提高機組運行的可靠性和安全性，降低故障停機次數(shù)。異常的診斷類型包括：指標(biāo)異常、狀態(tài)異常和參數(shù)異常。采用相關(guān)系數(shù)分析、敏感性分析、風(fēng)險分析等多種數(shù)理統(tǒng)計理論，可自動診斷分析指標(biāo)波動的原因，提供影響因子的風(fēng)險評估和指標(biāo)波動的重點因素及影響幅度。

（3）智能報警與預(yù)警。基于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷，可提前給出層次清晰的報警和預(yù)警，極大減少損失和傷亡。報警的類型包括：參數(shù)變化速率快報警、參數(shù)異常變化報警。對軸承溫度的參數(shù)速率變化快報警，可預(yù)報汽輪機和主要輔機的潤滑、冷卻情況，對故障和事故征兆進行及時預(yù)警，避免因潤滑、冷卻不當(dāng)出現(xiàn)故障甚至停機事故。參數(shù)斜率變化快、異常變化適用的設(shè)備故障場景包括：1）凝汽器、加熱器、爐管、過熱器、再熱器、管道堵塞或泄漏;2）風(fēng)機、泵性能下降;3）風(fēng)機聯(lián)軸器損壞;4）調(diào)節(jié)閥卡澀、誤動;5）空預(yù)器漏風(fēng)、堵灰、著火;6）軸瓦磨損、損壞，汽輪機斷葉片、管道結(jié)垢、泄漏，汽輪機發(fā)生水擊;7）汽水共沸;8）鍋爐爐管檢漏;9）汽機推力瓦磨損;10）凝汽器冷卻水堵、漏;11）鍋爐受熱面積灰及結(jié)垢。

（4）智慧優(yōu)化與輔助決策。針對指標(biāo)實際值的報警，分析其異動原因，給出優(yōu)化處理建議。基于智能診斷和專家知識系統(tǒng)，自動推送運行優(yōu)化和檢修建議，開展預(yù)防性維護，實現(xiàn)設(shè)備可靠地最優(yōu)運行。

4 結(jié)論

本文在ERP基礎(chǔ)上，提出搭建智慧管控一體化信息系統(tǒng)，將可視化、穿透分析、色帶理論、專家知識圖譜和仿真模型推理等先進理念嵌入智慧企業(yè)管理中，以提升企業(yè)價值創(chuàng)造能力和全要素生產(chǎn)力。結(jié)果表明：

（1）穿透分析包括：下屬組織機構(gòu)追溯、構(gòu)成總體指標(biāo)的細(xì)分項追溯、時間細(xì)分追溯。基于重要參數(shù)的風(fēng)險分級、報警分級，以突出顯示優(yōu)先級最高的首因報警和優(yōu)先級次高的預(yù)警。

（2）基于規(guī)則的推薦排名應(yīng)用包括：篩選標(biāo)桿企業(yè)、對影響力大小的各因素排序。

（3）智慧管控一體化信息系統(tǒng)可提供主輔機的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、缺陷報警與風(fēng)險預(yù)警、優(yōu)化操作指導(dǎo)等功能。

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作者簡介：陸海濤（1983-），男，浙江寧波人，本科，工程師，設(shè)備工程師，主要研究火電廠環(huán)保系統(tǒng)的改造、調(diào)試和維護。