裝置平穩率考核是石油化工企業促進裝置平穩運行，降低生產能耗，提高生產效益的主要手段之一。傳統的裝置平穩率考核辦法主要是依據工藝技術人員定時檢查工藝指標的執行情況來完成，即人為地查看當班班組工藝指標的歷史趨勢是否超出指標的約束范圍。統計一段時間段內裝置運行超出工藝約束條件的指標數量，并據此進行裝置平穩率考核。該方法在實際應用中存在的主要問題有：1)記錄數據量大、不連續。技術人員無法逐一核對工藝指標數據，導致考評結果不公正；2)技術人員工作量大；3)數據無法長期保存，難以滿足企業業務應用需求。隨著信息技術的發展，MES系統在石油化工企業被廣泛應用。MES系統的應用提高了企業信息資產使用價值，促進了信息技術與生產實際的有效結合，是企業信息技術高端應用的一次成功實踐。該系統從企業生產過程實時監控和管理角度提出實時數據庫及應用解決方案，集成了大量過程控制層(DCS、PLC)的實時數據。
基于MES系統在石油化工企業的應用現狀，提出一種基于MES系統實時數據庫技術的裝置平穩率考核算法，并利用ASP.NET技術實現了石油化工裝置平穩率統計分析系統，使企業裝置工藝管理水平得到進一步提升。
1 基于MES實時數據庫的裝置平穩率算法
1.1 MES系統實時數據庫技術
MES系統與ERP業務系統、DCS生產設備控制系統一起構成了石油化工企業的神經系統。中國石油MES系統利用Honeywell(霍尼韋爾)公司PHD(Process History Database)實時數據庫技術。采集、整合了大量的生產過程和業務數據。
圖1 實時數據庫應用架構圖
PHD實時數據庫是MES系統的數據中樞，實時處理、分析現場采集數據，提供流程圖、異常告警、報表分析等多種功能應用。同時，為滿足第三方軟件對實時數據的應用，PHD實時數據庫提供了豐富的應用程序開發接口。PHD常用應用程序接口介紹如下：
1)PHDAPINET
PHDAPINET是Honeywell PHD210以上版本為.NET程序員提供的以程序集方式訪問PHD的接口。應用程序開發需要引用NETAPISHR.DLL、PHDAPI.DLL、PHDRAPI.DLL三個動態鏈接庫。動態鏈接庫提供基類Uniformance.PHD，利用該基類可以查詢與PHD Server、PHD RDI接口、實時位號相關的靜態和動態信息。
2)PHDSQL
PHDSQL是Honeywell在Oracle環境下提供的PHD訪問接口。PHDSQL提供了PHD數據查詢，以及豐富的統計分析函數，簡化了應用程序開發。但不能進行修改或刪除操作，同時查詢數據量較大時，速度相對較慢。
3)OLE DB Provider
從Honeywell PHD 202版本開始提供了一個類似于訪問關系數據庫的方式來訪問PHD，也就是通過OLEDB方式訪問PHD。該方法主要用于實時數據的查詢與修改，不支持PHD靜態信息的查詢，并且該方法受到很多的限制。
1.2 裝置平穩率算法
MES系統運行管理模塊實時監視裝置工藝指標，通過與工藝指標范用的對照，實現工藝指標偏差時間的自動計算，并將偏差記錄在數據庫中。
利用公式(1)，通過統計分析工藝指標偏差持續時間，可以實現任意時問段內裝置平穩率考核。
其中α表示公司、車間、裝置所包含的工藝指標數量；β表示班組在考核時間內的值班時間系數；γ表示工藝指標的計算權重。
Honeywell(霉尼韋爾)PHD實時數據庫為應用程序開發提供了豐富的接口。利用PHD接口，通過查詢工藝指標的實時數據和歷史數據，可以實現傳統的基于工藝指標超標次數統計裝置平穩率的算法，計算方法如公式(2)。
其中α表示公司、車間、裝置所包含的工藝指標數量；β表示班組在考核時間內的值班時間系數；γ表示工藝指標的計算權重。
2 系統實現
2.1 技術架構設計
系統采用B/S架構，允許用戶以WEB方式訪問。體系架構方面包含了數據采集層、數據處理層和數據展現層。
1)數據采集層
數據采集層實現與MES系統關系數據庫接時數據庫的數據通信，獲取裝置平穩率相關的靜態和動態數據。數據采集方法采用Honeywell PHD實時數據提供的PHDAPINET、PHDSQI。技術，或者SQL數據庫查詢語言。
圖2 PHD數據架構
2)數據處理層
數據處理層主要包含了靜態數據管理、實時數據獲取、數據統計分析三個模塊。靜態數據管理同步MES系統位號相關信息，如位號名稱、描述、指標范圍等信息；實時數據獲取提供趨勢圖展示和平穩率統計所需的實時數據；數據統計分析是系統核心模塊，實現了系統基于工藝參數超標時間平穩率統計計算和基于工藝參數超標次數平穩率統計計算。
3)數據展現層
數據展現層以表格、儀表盤、柱狀圖等方式，展示位號和裝置平穩率統計分析結果，實現用戶查詢任意時間段內的裝置平穩率。同時從企業、分廠、車間等綜合角度分析裝置平穩率，輔助企業管理層決策與考核。
2.2 功能模塊設置
1)數據采集
完成與MES系統關系數據庫與PHD實時數據庫間的數據通信；根據工藝指標上下限信息，實時監控工藝指標狀態，并紀錄工藝指標超標狀況。
2)數據處理
每日自動計算工藝參數、裝置、班組平穩率，形成上層統計分析基礎數據；同步與工藝指標、裝置相關的靜態數據，如工藝指標上下限、工藝指標名稱等；過濾由網絡不穩定原因造成的工藝指標狀態監控誤差，保障平穩率計算的準確性。根據工藝指標監控信息實時告警，對告警信息進行關聯性分析及告警壓縮。
3)基礎信息配置
管理工藝指標，包括選擇參與平穩率計算的工藝指標，配置計算權重，指定工藝指標級別等。
管理用戶信息，為滿足配置或查詢的不同需求，對用戶進行分級管理。
4)統計分析
根據工藝指標監控記錄，實現從公司、分廠、車間、裝置等多角度平穩率統計分析；允許查詢任意時間段內的平穩率；支持數據鉆取查詢，查看工藝指標監控詳細信息，包括超標時間、超標極值、超標平均值等；支持排除由于特殊原因造成超標記錄，如裝置開停工造成的超標記錄；支持工藝指標歷史趨勢查看。
5)圖形分析
以柱狀圖、趨勢圖等多種圖形展示方式顯示平穩率趨勢和各工藝指標點的實時狀態曲線。
6)統計報表
根據用戶需求自動生成各類平穩率考核報表，以及工藝指標的詳細信息報表，供工藝人員進行工藝分析。
3 應用效果
目前，系統在中國石油煉化企業內得到廣泛應用，成為企業煉化裝置平穩運行考核的重要應用系統。系統設計符合煉化企業裝置平穩率考核業務，結合了工藝指標技術和信息技術，為穩定裝置運行，考核員工績效提供了可靠工具。實踐證明，系統具有廣泛的工業應用前景。
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本文標題：煉化裝置平穩率統計分析系統設計與實現
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