工業企業產能預警及風險監測數字化系統研究

金曉波　陳浩　仇和平　孫曉安

引言

以零碳國家為目標對能源安全[1-2]及管控提出了更高要求。能源低碳化轉型是支撐碳中和、碳達峰目標的核心舉措，而實現低碳化轉型的關鍵措施是對能源進行智慧化、精細化管理[3]，為能夠科學分解節能減排目標、跟蹤節能目標的落實情況提供數據采集[4-5]、數據清洗、數據分析等環節的數據支撐以及管理抓手，支持在開展節能減排工作的過程中形成長期、深入、持續見效的關鍵支撐機制、能效監測[6-7]機制以及節能監管機制。

為推進工業企業能源消耗治理體系和治理能力現代化，本文提出一種工業企業產能預警及風險監測系統。該系統能對納入平臺管理的工業企業進行實時用能狀態監測，提前感知企業、行業及上下游生產情況，及時發現企業、行業的產能變化情況，為企業、行業、產業上下游的產能風險情況進行合理評估提供支撐，提升區域工業企業的能源精細化管理能力，進而為政府制定宏觀調控政策提供科學依據。

一、產能分析方法

產能分析一般是對生產能力的分析，可以用來評估企業產值情況。針對工業企業，企業自身可根據生產量來評估產能，本文則通過一種基于工業企業用電數據的產能分析方法進行評估。首先，工業企業日電量數據是通過工業企業產能預警及風險監測系統采集并納入平臺管理，進而形成電力數據積累；其次，通過積累的用電數據得到企業用電日基準值，從而得到企業日基準比；最后，根據開工標準（日基準比達到預設值即為開工企業）和產能發揮率標準（即產能狀態預設值），從而得到產能分析結果。以下是產能分析方法涉及名詞的相關定義：

1.企業用電基準值定義

企業用電基準值指的是企業歷史用電的平均值。但是，當某天企業沒有用電或異常用電時，需要進行排除。

2.企業異常用電定義

企業異常用電指的是當某天企業的用電量小于企業用電基準值的10%或大于企業用電基準值的200%。

3.企業連續多日異常用電修復基準值

當企業用電連續3天大于企業用電基準值的200%時，第3天企業異常用電量作為有效電量，納入企業用電基準值的計算，以此類推。但是，某天企業用電量小于企業用電基準值的10%不作為有效電量。

4.企業日基準比定義

企業日基準比指的是某天企業用電量與企業用電基準值之比。

5.企業產能狀態定義

企業日基準比小于25%為企業停產，企業日基準比大于等于25%且小于50%為企業半停產，企業日基準比大于等于50%且小于80%為企業減產，企業日基準比大于等于80%且小于120%為企業正常生產，企業日基準比大于等于120%且小于200%為企業增產，企業日基準比大于等于200%為企業異常增產。

6.區域開工率

區域開工率指的是區域內日基準比大于10%的企業數與區域內企業總數（剔除沒有用電的企業數）之比。

7.區域產能發揮率

區域產能發揮率指的是區域內企業用電量之和與區域內企業的基準值之和（剔除沒有用電的企業）之比。

8.區域產能狀態定義

區域產能發揮率小于25%為區域停產，區域產能發揮率大于等于25%且小于50%為區域半停產，區域產能發揮率大于等于50%且小于80%為區域產能一般，區域產能發揮率大于等于80%為區域產能較好。

二、系統總體結構

工業企業產能預警及風險監測系統整體結構由數據采集、數據存儲、數據中樞、數據處理、數據應用展示、系統安全監控組成，如圖1所示。

（一）數據采集

數據來源多樣、種類繁多，系統提供了多種數據接入的方式，既可以通過對接數據接口，也可以使用數據庫對拷的方式，將數據導入平臺。同時平臺提供了文件解析的功能，將其他平臺導出的數據文件，解析成系統需要的數據格式，導入平臺當中。

（二）數據存儲

系統數據將分成兩種：結構化數據和非結構化數據，其中結構化數據將使用關系型數據庫進行存儲和分析，而非結構化數據將使用文檔型數據進行存儲。

（三）數據中樞

為系統提供數據處理工具，同時對模型、資產、生命周期進行管理。

（四）數據處理

通過數據中樞的處理工具，對數據進行清洗和治理。同時可根據系統定義的指標庫，將清洗過后的數據，進行計算、歸并，形成統計結果，供應用展示。

（五）數據應用展示

通過可視化技術，將數據進行圖表化直觀展示。

（六）系統安全監測

維護平臺權限體系，監控平臺運行情況，保證數據訪問安全。

圖1 系統架構圖

三、系統開發設計

（一）系統主要功能

本系統實現的主要功能如下：

1.工業企業檔案信息采集，對工業企業區域、產業、產業鏈、產值等進行分類標識，關聯水電氣熱、產能、產值等信息進行建檔，生成企業畫像。

2.工業企業用電量趨勢情況監測，包括日、周、月、年，監測環比、同比狀態。

3.使用產能分析方法，綜合工業企業預警指標體系和預警模型，對企業、行業、產業鏈的產能情況進行預警，進行風險研判分析。

4.通過數據可視化技術，實現數據一屏直觀展示，為能耗監測、節能監管、企業評價、政策扶持提供數據支撐、決策輔助。

（二）系統業務分析

本系統以產能監測為主，在工業企業生產領域，本系統模塊貫徹企業、行業、產業鏈這3個方面的產能監測工作：一是基于統一標準下的企業數據規整規則開展企業建檔工作，通過產能分析方法監測企業產能；二是依據國民經濟分類開展行業歸類工作，通過產能分析方法監測行業產能；三是結合區域產業鏈特點開展產業鏈標識工作，通過產能分析方法監測產業鏈產能。具體業務流程如圖2所示。

1.企業產能監測

企業產能監測業務重點在于企業基本信息，如企業名稱、統一社會信用代碼、所屬區域、企業聯系人、聯系地址、每日用電數據等建檔工作，基于統一標準下的企業數據規整規則送入數據倉，再通過產能分析方法，結合企業產能評價模型，生成企業產能信息，為企業能耗管理、產能評價、政府扶持提供決策信息服務。業務數據主要來自能源公司為企業安裝的智能采集設備收集的數據。

2.行業產能監測

行業產能監測業務重點在于行業信息按照國民經濟分類開展行業歸類工作，更新后送入數據倉，再通過產能分析方法，結合行業產能評價模型，生成行業產能信息，為行業能耗管理提供決策信息服務。業務數據主要來自企業的國民經濟分類。

3.產業鏈產能監測

產業鏈產能監測業務重點在于結合區域產業鏈特點開展企業所屬的產業鏈標識工作，更新后送入數據倉，再通過產能分析方法，結合產業鏈產能評價模型，生成產業鏈產能信息，為產業鏈能耗管理提供決策信息服務。業務數據主要來自區域的產業鏈分類。

圖2 業務流程圖

（三）系統應用架構

工業企業產能預警及風險監測系統應用層主要包括：用于產能監測的工業全景監測、產能數據分析、一體化數字資源等子系統；用于日常管理的數據治理端、數據駕駛艙端、移動端應用。

1.工業全景監測子系統包括工業經濟全景、運行動態分析、多能監測全景、企業用能全景等應用，主要實現企業、行業、產能鏈的產能監測業務。

2.產能數據分析子系統包括日、周、月的產能分析及數據可視化等應用，主要實現日、周、月的企業、行業、產業鏈產能狀態預警洞察數據看板，可展示產能分布3D模型，通過三維軸方式體現企業、行業、產業鏈在整體分布中的各項指標空間位置，實現產能分析、預警研判業務。

3.一體化數字資源子系統包括業務中臺、身份認證、數據資源管理等應用，主要實現企業綜合檔案數據、能源基礎數據、空間地理數據等數據的管理，基于統一標準下的數據規整的數據倉業務。

4.數據治理端應用包括企業管理、預警管理、用電明細報表等應用，主要實現企業綜合檔案管理、日常預警處理、報表取數等業務。

5.數據駕駛艙端應用包括一張圖、預警圖譜、用電趨勢圖、生產運行情況等應用，主要實現數據可視化一屏可覽、預警提示、輔助分析決策等業務。

6.移動端應用主要滿足政府管理人員對企業產能監測、企業信息上報、預警處理及審批的辦公需要，提升基層工作人員工作效率。

圖3 系統應用架構圖

（四）系統實現效果

該實現效果是針對金華市的工業企業產能預警及風險監測系統的數據駕駛艙端應用，主要分為八大板塊，包括產能一張圖、一鍵導航、企業基本情況、用電預警情況、用電趨勢情況、生產運行情況、重點跟蹤企業生產運行情況、產值預估。

結語

本文提出了一種信息化系統，其可應對工業企業用能情況無法監測、企業評價不夠全面、政策扶持不夠精準等問題，該系統緊緊圍繞著國家行業發展規劃、產業鏈協同發展、強化產業鏈控制能力、政府化和社會化服務等方面進行建設，為政府主管部門與企業互動機制提供監管和服務支撐，進一步推進產業鏈協同優化，構建工業現代化治理體系，實現基于能源大數據下的產業監管、規劃、改革數字化轉型，為政府制定宏觀調控政策提供科學依據。

參考文獻：

[1] 鄭睿， 楊棚， 周蘇旭， 等. 工貿行業重點企業安全風險監測預警系統研究[J]. 電腦與電信， 2021（012）：000.

[2] 喬健， 耿浩然. 工貿企業安全生產預警系統應用研究[J]. 現代職業安全， 2021.

[3] 趙艷粉. 能源管理新模式在企業用電精細化管理中的應用[J]. 電網與清潔能源， 2014（11）：7.

[4] 文昊. 用電信息采集系統在電力企業的應用分析[J]. 魅力中國， 2016， 000（034）：92.

[5] 單桂蘭. 基于用電信息采集系統的供電企業管理研究[J]. 工程技術（ 全文版）， 2016（10）：00085-00085.

[6] 韓朝， 張東寧， 吳彥文， 等. 企業用電設備能效監測信息系統的設計與實現[J]. 制造業自動化， 2013，35（13）：4.

[7] 孫藝敏， 何藝. 大工業用戶能效監測平臺的設計及開發[J]. 廣西電力， 2012， 35（1）：17-20.