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在电力行业中,经常遇到的一类问题是:业务人员不知道大数据平台里到底有什么?如何便捷使用?技术人员虽然知道有哪些数据,但却不知道这些数据有什么价值,应该如何使用?而双方达成一致又需要消耗许多无谓的时间,造成业务人员的不满。
自服务不仅能把资源中心转移到业务上,更能快速发挥业务的前沿视角,是一举两得的事。大数据作为一项企业的“准资产”,自服务大数据资产管理能够帮助企业实现有效的提升。Gartner预测,到2019年,数据自服务的市场需求年复合增长率将达到16.6%。而对电力行业来说,建立自服务大数据资产管理中心,是行业大数据分析应用的前提准备。
自服务解决核电大数据“用、管”难题
如今,智慧核电建设已然是大势所趋。众所周知,2017年国家能源局、国家发改委将国家能源应用技术研究及示范项目“智慧核电运营系统研究及示范项目”建设内容纳入了《能源技术创新 “十三五”规划》,为我国智慧核电建设加快了建设步调。智慧核电建设作为“国家政策指导”和“行业发展战略”的共同要求,是核电产业传统运作模式拥抱大数据时代的大势所趋。2015年初,中核核电提出“数字核工业”战略和要求,并写入十三五规划;2014年,中广核启动“智能核电”建设,包括协同设计、智能建造、智慧运营和智能管理。美国部分核电站已经进行数字化改造。在全球范围内,目前美国Exelon公司建立了核电人类工程学设计控制中心,用于资源安排、优化调度和现场监测;法国、英国的核电站也正在逐步进行数字化改造,法国电力旗下58个机组中有4个机组完全实现了数字化管理,其他机组部分环节实现了数字化。
在拥有超过十年的电力、石油、燃气等能源行业平台产品与解决方案规划与设计经验的普元公司电力事业部副总经理王程志看来,智慧核电建设与运营的关键支撑之一就是大数据的分析应用。他介绍,随着项目实践对大数据分析应用的深入,发现核电大数据在“管”和“用”方面存在诸多问题与挑战,比如数据资产目录的自助化管理、数据自助查询分析、数的运营管理监控等等。包括设计、建造、运营全过程多维度的核电数据“管不准”和“用不畅”成为制约智慧核电大数据分析应用的瓶颈,并最终导致业务技术之间的严重壁垒,数据应用不畅。
针对智慧核电大数据应用中的痛点问题,“自服务大数据资产管理中心”能够一站式解决上述“管和用”方面的诸多挑战,在大数据平台之上实现“管”和“用”方面的提升。首先,“自助化”体现在自助化的数据资产目录管理、检索查找资产,自助化的数据查询分析、数据探索挖掘,自助化的数据质量管控与应用监控;其次,实现自助化的关键支撑之一是“自动化”的数据资产元数据采集、数据内容获取、数据质量检核等;最后,通过数据分析应用,实现系统自进化,建成智慧核电。
自服务加速发电数据资产化进程
“智慧的XX”是很多行业改革风潮中惯用的词汇。近年来,发电企业掀起数字化转型浪潮,互联网、移动互联网、工业大数据、物联网、虚拟现实等新IT 技术一方面催生出各种各样的创新经济和商业模式,另一方面也正在与发电行业深度融合。各发电企业身处其中,均进行了“智能发电”、“智慧发电”的战略规划与实践探索,信息化创新也面临着新的趋势和挑战。
目前,发电集团与电厂仍面临着诸多困惑:虽然积累了海量数据,但利用不足;信息孤岛,厂与厂之间、部门之间、专业之间不能互通共享;资源融合不够,共享不足、深度开发和分析利用不够;信息资源在生产、经营的综合分析和,没有为节能增效的决策支持提供辅助。当前发电企业面临市场红海化、竞争白热化的局面,传统的经营管理模式已经无法适应企业精细化运营管理需求的行业现状。
电力企业在数字化转型浪潮中面对的诸多挑战,利用“自服务大数据资产管理中心”,深入挖掘数据价值,通过数据建模预测设备故障、分析机组运行效率,能够为提高提企业设备运行可靠性和精细化生产运营水平提供数据支撑。
结合“互联网+”以及“中国制造2025”的时代需求,建立电力生产大数据平台,打通OT/IT,实现两化融合;通过挖掘数据价值,海量数据建模,分析并预测设备的健康状况,降低设备故障率,提高设备的可靠性,实现智能制造;促进集团精细化管理,搭建全厂最优运行工况,对机组经济运行提出指导方法,提高运行效率、创造效益、增强竞争力。
具体而言,在管理在线方面,能够实现测点大盘、技术监督在线管理、检修管理、实时在线报警;在精细化运营方面,能够对长期超限数据统计监督整改以及考核管理一步到位;在智能寻优方面,能够建立故障原因知识库逐渐实现智能化故障诊断,并且对设备劣化情况建模预测并进行报警,最后基于数据挖掘的预测性维护;在数据资产管理方面,能够做到数据目录管理、数据标准模型管理,实现数据便捷探索使用、数据统一共享,及时监控数据质量管控与数据应用情况。
【关键词】 数字化 油库
1 引言
随着我国能源战略调整的进行,石油作为国家战略能源已在积极扩大战略储备,计划到2020年达到满足90天石油消耗的战略储备水平。单罐容积在1.0×104立方米已屡见不鲜。数字化管理系统在大型油库中的应用有利于提高大型油库的安全管理、节省劳动资源,是适应石油行业的发展而产生的一项新技术,是石油行业发展的一种趋势。
2 油库数字化的现状
数字化是指信息获取、存储、处理、传输过程的计算机化,一方面是指文字、语言、图像以及各种物理信号的数字化,另一方面是指信息处理系统和过程的数字化。
油库数字化管理系统在国外比较成熟的管理系统有霍尼韦尔的油库自动化系统,简称TAS。TAS已经应用到壳牌、印度石油等60多家各国石化仓储公司。TAS系统为油库数字化管理系统的研究提供了最新的参考。
3 设计思想
油库数字化管理系统是以油库基本设备设施及作业方式的数字化改造为基础,依托油库生产网络和办公网络一体化构建,实现油库的作业、安全监控、业务管理、办公管理的信息网络化。通过油库数字化管理,可全面提高油库的生产效率、安全系数、管理水平,并为更大一级、更大范围的信息化建设提供基础信息资源。在设计中必须遵循“管、控一体化”的思想来进行,先有管理需求的分析,然后由相应的控制方案,实现控制为管理服务的思想。
4 功能实现
4.1 设计功能
生产调度系统,生产运行的重要功能,应用电动阀、调节阀、泄压阀输油泵、加热炉、锅炉等设备状态的控制,检测管线的压力、流量、阀位等原油及其设备的相关参数,形成生产调度指挥大型油库的生产作业,确保生产作业的可操作性。
计量管理系统,包括储罐的计量系统和流量计的交接计量。计量方法包括体积计量法、质量计量法、混合计量法。大型油库的储罐计量通常常有储罐的液位计量,通过储罐容积标定,转换为体积计量;交接计量通常采用流量计计量,流量计采用体积法计量,体积根据油品密度转换成质量交接。在计量系统中重要的参数包括储罐液位、阀门开度、流量计的瞬时流量。
供电管理系统,主要是对站内高低压的实时监控和准确操作。通过供电管理系统,确定设备的启停操作。在操作中是相对独立的,在运行中由调度指挥,在消防安全上起到保障作用。供电管理系统完善状态下,可实现大型油库的变电系统无人值守。供电管理系统重要的参数包括启动柜的状态、电压、电流、功率、功率因素等参数。
消防控制系统,在大型油库要有独立的消防控制系统,在初期火灾中,能够及时的灭火,控制火灾,保证大型油库的危化品处于安全的保护下。通常根据大型油库的需要,在重点监控部位设置火灾报警按钮、工业电视视频监控、固定消防设施等,安装应急预案的要求,在最短的时间将火警通知到消防队,做到及时发现、及时报警、及时出动、及时抢险,将火险控制在最小的范围内。重要的参数包括消防水泵和泡沫泵的状态、阀门的状态、报警的位置等。
其他系统,根据站内的管理状态,设置人员管理系统、会议系统、外管线监控系统、设备管理系统等。
4.2 设计要求
大型油库的数字化管理系统要保障系统之间的可兼容性,系统的稳定性,系统的可维护性,系统的可恢复性。所有系统的设计、应用都应贯穿HSE理念,包括操作界面的人性化、现场设施的防爆性、安全环保性等,使得整个系统操作方便,且方便以后的系统扩展。
4.3 设计应用
大型油库对于管道储运公司来说,仅仅是输油管道沿途中的重要一点,数字化管道的应用还应考虑到大型油库的上一级管理部门。只用统一考虑,预留接口,才能适应数字化管道的不断发展(图1)。
5 结论与展望
本文仅仅是在满足油库安全生产两个重要部分提出实现的方法,在油库人员管理,提高管理水平等方面有待提高。
石化储运公司是石油供应链中非常重要的一个环节,大型油库更是石化储运公司中的重要一点。油库数字化管理系统是大型油库安全运行的必要技术,是科学发展的一种趋势。油库数字化管理系统可以为石化储运公司全面提高竞争能力,充分加强管理力度,改善其运作管理模式,提高其安全监控水平。
参考文献
[1] 高洪涛,丁浩,李亮.我国石油消费现状及其战略思考[J].中国安全科学学报,2004,,1(8):29-33
关键词:智慧管理;云计算;大数据;物联网;能耗增值服务;智慧校园
一、引言
随着信息技术的飞速推进,已然进入一个互联网的时代。社会中,各方的发展也已是几何级速度的发展,在这个物联网、云计算和大数据推动社会前行的大潮中,对高校后勤集团能源管理也提出了更高的要求。节能管理由“绿色环保,打造节能型社会”作为一项国策写入“十二五”规划起进入了一个全新的时代。目前,科技创新管理的概念普遍被大众所认知。管理中有一个被一再提及的词语――量化,其归根结底是对数据的需求体现。即量化要求的结果是数据的产出,这里的数据既包括管理中表面的数据,如被管理对象的数量、状态等属性基础数据,也包括对基础数据通过管理模型分析后所得到的具有决策依据功能数据,数据是实现管理智慧化关键。
高校后勤集团能源管理智慧化即利用大数据、云计算、物联网等新一代信息通信技术,并通过这些技术变革原有的管理模式。[1]具体表现为,建立基于互联网的开放系统,通过云计算技术实现能耗大数据潜在价值的挖掘,随后,通过数字化和智能化技术应用决策数据进行实际的管理工作。这对高校后勤集团能源管理工作提出了更高的要求,以往的能源管理信息系统的设计已经远远不能适应发展的需要,其能力尚停留在能耗数据的采集、存储、统计以及初级的简单报警上,对于管理智慧化显得力不从心。为了适应高校后勤集团能源管理的需要,应以物联网、云计算技术、大数据分析技术为核心,以移动互联网为有益补充,建立具备对能源,特别是能对水电能源具有监控、预警、测算、系统联动和消费支付等管理决策及服务延伸能力的高校后勤集团能源管理智慧系统。这将是高校后勤集团能源管理由传统的信息化管理转型为能源管理智慧化的初期阶段,两种管理方法对于数据的处理及运用理念是截然不同的。
二、能源管理现状分析
随着教育的普及,学校需要不断地提高教学质量和管理水平,而学校后勤管理就是对在校后勤情况的全方位管理。[2]其中,能耗管理是工作的难点与重点,学校是否以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以低消耗、低排放、高效率为基本特征,符合可持续发展理念的经济增长模式运行,[3]均与后勤集团能耗管理有着密不可分的关系。节约型校园概念的提出使得学校在办学及校园设施建设、运营管理中遵循科学发展观,充分体现节能、节水、节地、节材、环境保护建设及运营的管理思路和节约教育理念、形成良好节约型校园文化的校园。[3]目前,高校后勤集团能源管理主要依托于多年完善的管理制度,以及在这套制度上经过业务流程提炼后所开发的管理信息系统。
(1)管理制度化。各地高校后勤集团能源管理工作经过多年经验累计,在校园能耗统计、校园能源审计、校园能效公示、需求管理、分项计量等方面均建立了较为完善的管理制度,并做到了不同部门、单位间的有效协调。在管理模式上采用了根据学科门类、各单位性质、事业发展情况、使用水电需求,科学合理定量,将水、电能源消耗指标分配到各有关学院和部门,对运行情况进行跟踪分析,统筹协调,兼顾利益,量化管理,促进节约水电长效管理机制的形成。能耗管理制度的完善进一步推进了管理信息系统的建立与运行。
(2)管理信息化。随着计算机及通信技术的不断发展,结合自身管理的需要,高校后勤集团对于能源管理工作也做了业务的流程化定制,并依托物联网工程、通信工程、计算机工程、工业设计、环境工程等学科,自主创新、自主研发了数字化能源监管系统。数字化能源监管系统分为计量采集部分、数据传输网络、数据存储系统,以及用户交互系统等几个主要部分。完成了能耗数据的采集、传输、存储与展示,有效地数据处理方法提高管理中对于数据统计的需求。数字化能源监管系统的建立有效地提高了高校后勤集团能源管理水平,通过系统实现了能耗数据的实时性、完整性和准确性。即通过科技手段,实现高效管理,提高社会效益。
(3)存在的问题。如上,简述了高校后勤集团能源管理的两个主要方面,即制度与监管系统。制度与监管系统有效的提高了管理的水平与准确性,但在实际的工作中依然存在很多问题,如下列举最为表层的三种。第一,设备的改造优化。高校中诸如学生宿舍、教学楼、实验室等用能热点比比皆是,仅就采用何种照明器具一项,就存在不同的说法,但很大一部分取自于照明器具厂家的宣传与器具参数,没有一个科学有效的方法能够给出设备改造优化的决策方案。第二,消缺的即时高效。在能耗估计的过程中,由于设备和人为的因素会造成故障的出现,即时做出故障报警,迅速消除缺陷是节能的重中之重。举例而言,校园供水会存在水管爆裂故障、笼头节点故障、人为使用浪费等问题,这些问题单靠人员巡检和制度约束是无能为力的,只有采用更新的技术手段,才能做到有效的管控。第三,用能指标的制定。在上文中提及高校后勤集团能源管理模式是根据学科门类、各单位性质、事业发展情况、使用水电需求,科学合理定量,将水、电能源消耗指标分配到各有关学院和部门,超标自负。实际上这里所谓的科学合理定量并没有可靠的数据作为支撑,最常见的方法就是根据上一阶段的用能历史数据“大致”确定现阶段的用量,看似合理,但并不科学,缺少合理的指标定制模型。
二、管理系统的智慧化变革与应用
对于高校后勤集团能源管理而言,仅就目前的数字化能源监管系统已经不能满足发展的需要。高校后勤集团能源管理智慧化的设计目的是在与管理制度不断的交互完善中,利用大数据、云计算、物联网等新一代信息通信技术,并通过这些技术变革原有的管理模式,[1]这也包括原有数字化能源监管系统的功能,但绝不是简单的系统升级。所有的管理变革均以建立新的管理智慧化平台为基础,提供“能源管理+能源便利+校区通信”的高校能源管理云服务。
(1)信息系统的变革。第一,系统架构的改变。高校后勤集团能源管理所采用的传统C/S或B/S架构已经不能适应智慧化的需要。智慧化是建立在大数据分析的基础之上,通过海量的数据分析,提炼决策数据。传统的系统架构,能耗数据的采集密度对于分析工作远远不能满足。加之,高校的扩招、扩建,分校机构的设立都对高校后勤集团能源管理的信息化系统提出了改变需求。就目前发展而言,其系统架构应该包含:数据采集服务、数据存储服务、关系型数据库服务和模型计算服务等部分,以及任务调度、安全管理和资源管理等方面的底层支持。第二,存储方式的更新。系统架构的变革,为了适应更多的数据需求服务,这势必产出海量的能耗数据,随之而来的将是数据存储问题。以往的数据库服务器及热备方式很难适应海量数据的压力,建立或委托数据云存储业务将是最终的出路,有效的数据存储将是后期大数据分析的坚实基础。第三,大数据的分析,如上一、二小节所讲,系统架构的变革与存储方式的更新皆是为了海量的能耗管理数据而进行。对数据做了如此之多的支持最终为了什么?这些数据有何意义呢?答案就是大数据分析。例如,Google通过全美各地区搜索H1N1及流感相关关键字频率和分布,得出疫情暴发警报;对冲基金通过全球Twitter用户每天关于情绪的关键字进行以亿为单位的数据分析,用以为买入和抛售股票做参考依据;波士顿马拉松爆炸案,警方通过数据分析,第二天抓获嫌疑犯,制止再次作案;这些都是根据大数据分析的结果做出的决策。预测,是大数据的核心,准确的预测是最大的竞争力。高校后勤集团能源管理智慧化的核心就是对用能做出分析,根据结果做出科学的预测及决策。这也是智慧化与信息自动化的区别。
(2)应用功能的变革。目前,高校后勤集团能源管理的数字化能源监管系统具备实时监测用能情况的功能。智慧化依托于大数据分析及高效的分析模型为平台带来更多功能。能耗报警方面将不完全依附于计量终端的硬件功能,而是通过特定时段的用能数据分析,确定问题,并通过监控页面、短信等方式推送报警信息。例如,用水管线的查漏报警和超指标报警等。节能测算,为用能改造提供依据。通过对实验对象更换用能设备前后的数据对比分析,可以得出该改造方案及所采用的设备是否真正做到了节能。指标规划,高校能耗管理的终极目标之一是能耗定额管理。通过能耗历史数据的环比、同比,分析能耗大户用电趋势,结合人员设备总量,为能耗指标的合理分配提供支撑。系统联动,管理智慧化要求系统与其他系统的联动响应,如能耗监管系统与课表系统、宿管系统的联动数据共享,达到根据课程及生活作息数据,利用能耗模型控制重点部位大型仪器开启与关闭时间,通过能耗合理性分析,加强重点部位能耗监控。
(3)管理的最终蜕变。大数据分析带来决策与预测依据,可以对特定用户提供用能合理性分析服务;通过对线路负载数据的分析,判断线路负荷是否正常,做出警报预测,即时整改。多系统协作,将延伸能耗系统的增值服务,如用能消费的支付手段,可以结合第三方支付系统完成用能的缴费。这样,无论是实体充值点,或是移动支付,都能方便快捷完成支付动作。高校后勤集团能源管理智慧化带来高校能源工作由管控到服务的最终蜕变。
三、新技术驱动下的发展方向
高校后勤集团能源管理是智慧校园的数据核心区域,其发展中涉及的互联网(数据通讯)、移动互联网(支付)、物联网(采集传感器)、安全监控、电信(通话、短信)都在产生海量数据。半个世纪以来,随着计算机技术全面融入社会生活,信息爆炸已经积累到了一个开始引发变革的程度。它不仅使世界充斥着比以往更多的信息,而且其增长速度也在加快。信息爆炸的学科如天文学和基因学,创造出了“大数据”这个概念。再则,云计算已经成为当今信息技术领域中最重要的新概念,正在成为未来互联网和移动互联网结合的一种新型的计算模式。[4]
高校后勤集团能源管理将依托物联网、云计算、大数据等技术,变革原有的管理模式。最终形成能耗云平台,提供大数据分析服务,能源监管将以大数据分析的结果作为决策的依据,逐步演进为智慧化能源服务。
参考文献:
[1] 黄念根.雾霾锁城倒逼传统能源智慧变革[J].智慧城市,2014
(3):60.
[2] 谢珊.学校后勤管理信息系统的设计与应用[D].成都电子科
技大学工学硕士学位论文,2010.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国教育部.高
等学校节约型校园建设管理与技术导则(试行)[Z].2008.
【关键词】技术 智能变电站
新一代智能变电站是电网技术发展的必然趋势,它突破了常规变电站的技术发展并且在一次设备智能化运行以及二次调试运行上存在一定的突破,变电站智能化的关键在二次设备与技术,一次设备智能化也是通过二次设备与技术来实现的。
1 智能变电站
数字化变电站的进一步演化是智能变电站,它具备一次设备智能化、全站信息数字化、信息共享标准化、高级应用互动化等重要特征。智能变电站概念如图1所示。
2 变电站技术发展
变电站自动化技术发展历程大体可分为三个阶段,即是早期的远动技术、中期的监控技术和近期的变电站自动化技术。智能变电站二次系统的实施程度可分为三个阶段:站控层和间隔层之间的MMS网络;MMS和GOOSE两个网络,在第一个阶段的基础上,重点实践了间隔层设备间联系,包括保护、测控间的GOOSE联闭锁、保护测控和智能终端的俩系;MMS、GOOSE和SMV三个网络。智能变电站常见的三种对时方式:SNTP、IRIG-B和IEEE1588。
3 二次设备关键技术
3.1 技术特点
智能变电站框架结构如图2所示。在逻辑上由站控层网络、间隔层网络、过程层网络组成。站控层MMS网主要用于站控层设备和间隔层设备的信息交换,主要用于监视间隔层设备的控制信息。过程层GOOSE网络主要用于保护设计之间的连闭锁信息交互、间隔层与过程层设备之间控制命令传递及断路器与隔离开关等开关量信息的采集。过程层SV网络用于传输电子式互感器所产生的电气量采集值给故障录波器或测控装置。
3.2 校时方式
智能变电站中,常见的对时方式有IRIG-B码对时,IEEE1588精确时间协议及SNIP简单网络时间协议。IRIG-B码对时在系统中应用多年,可用于全站所有设备的对时,单是需要单独对时网络。IEEE1588对时要求设备以太网芯片硬件能够支持时间截的生成。SNIP对时主要采用客户机/服务器模式,对交换机也没有特殊要求,在智能变电站中一般用于后台系统和远动机的对时。
3.3 故障录波器与网络分析
在智能变电站中,用于传输状态量、电压及电流等信号的二次电缆被数字化通信网络取代,站控层、间隔层和过程层的通信网络报文成为变电站智能设备之间的信息交互和共享的主要方式。故障录波器也相应采用智能化设备。其特点主要体现在:全面支持IEC61850协议;采用数据同步;数据存储技术;故障录波启动技术。
智能变电站网络报文分析装置的主要功能:实时监视、记录全站SV报文、GOOSE报文、MMS报文及 其他未识别的报文;实时分析、诊断通信网络的健康状态、通信数据异常情况,提前发现通信网络的薄弱环节和故障设备,给出报警,预防电力系统事故的发生。
3.4 数字化计量设备
电能量采集管理系统由主站、通信信道、采集终端、智能电能表等部分组长,系统中厂站采集终端完成变电站站内电能表数据的采集,再通过专用通信信道将数据上次到主站系统,主站系统完成数据的接收、存储、统计和分析。
基于IEC61850的全数字化多功能电能表,作为间隔层的计量设备,是对IEC61850数字化变电站标准体系与传统智能电能表的有机结合。数字化电能表有一下几个优势:
(1)电能参量信号处理数字化,使得电能表测量精度高。
(2)可以实现对种电能参量的测量功能。
(3) 应用IEC61850变电站通信体系,使各厂商生产的变电站设备具备统一的通信标准,解决变电站设备间的互操作性问题。
(4)变电站一次设备和二次设备完全数字化、网络化、大大提高了变电站的自动化水平。
(5)用光纤以太网作为传输介质,使数据传输宽度得到了极大增强。
3.5 一体化监控系统
变电站监控系统对全站设备的运行参数进行采集、测量,并对运行状态进行监视和记录,对变电站主要一次设备进行自动控制或远方操作;当变电站的主要设备或输、配电线路发生故障时,能及时记录和提供故障信息。降采集到的数据通过先进的网络通信技术及时上送到调度主站并执行调度主站下达的命令。监控系统主要由数据采集、数据分类和处理、数据储存、辅助分析决策、优化控制、安全监控、操作与控制、系统维护等功能模块组成。
4 智能变电站技术导则
智能变电站的指导性文件:设备层功能要求、系统层功能要求、技术原则、辅助设备功能要求、设计、调试与验收、运行魏红和监测评估。变电站的技术
智能变电站的技术原则:继电保护装置及相关设备技术要求;继电保护及相关设备配置原则;信息互换原则、就地化实时原则、三分之二接线型保护实时方案、双母线接线型继电保护实施方案;110kV及以下电压等级变电站实施方案。
5 结束语
智能变电站是电网最重要的基础运行参量采集点、管控执行点和未来智能电网的支撑点,其发展建设的水平将直接影响到我国智能电网建设的总体高度。二次设备与技术是智能变电站建设的关键要素。智能变电站二次系统在全面实现智能化的基础上,进一步拓展变电站自动化系统的功能,为坚强智能电网提供坚实的设备基础。
参考文献
[1]国网北京经济技术研究院,变电站二次系统整合方案研究报告[R].北京:国网北京经济技术研究院,2011.
[2]刘正亚.智能电网技术[M].中国电力出版社,2010.
[3]陈安伟.IEC61850在变电站中的工程应用[M].中国电力出版社,2012.
作者简介
罗红(1970-),女,河南省许昌市人。现为许继集团有限公司营销中心工程师,从事从事营销管理工作。
王国玉(1966-),男,河南省许昌市人。现为许继电气股份有限公司技术中心工程师,从事电力系统继电保护及控制装置研发工作。
作者单位
1 车间信息化的构成
车间信息化的主要工作是将自动化、网络和管理信息相结合,一方面在车间完善全面的数据采集,在网络环境中形成数字化的运行生产,改善车间各生产环节的信息沟通,实现企业生产车间PCS 的底层基础自动化工作;一方面在车间完善底层基础自动化的集中管理系统以及与上层管理系统通信的控制管理系统, 从而实现系统性的车间制造控制智能化和生产信息集成化的管控一体化系统,
2 生产车间信息化管理
生产车间信息化管理中涉及行政管理性质的有车间行政管理、生产计划管理、设备管理和看板管理等部分。车间行政管理主要是班组管理、绩效管理以及成本管理;生产计划管理主要是根据当前的主生产计划和车间自身的生产能力,人员状况、设备状况、任务分配和生产工期等,提供制订优化生产计划的决策信息,同时反馈生产执行情况;设备管理主要是生产设备管理、故障维修、备件管理、点检管理等;看板管理主要指在系统中生成类似公示板的表格,让员工了解自己的设定目标,让管理人员清晰自己当天要完成的工作。看板需要进行按时跟踪和调整,及时更新工作进度和修正工作安排。信息化方式的看板优点是容纳信息量大、更新速度快及实时性强。
生产车间信息化管理中涉及生产管理性质的有调度管理、质量管理、物料管理、能效管理。调度管理是车间信息化的关键,提高生产调度的准确性是优化生产流程以及改进生产管理水平的重要手段。采用信息化手段可以在充分采集生产信息的基础上, 根据量化数据评估设备的加工能力及其他生产能力相关因素,在意外事件发生时,立即重新调度。应用信息化技术实现调度管理, 不仅可以根据事前调度状况和当前状态快速生成调度方案,还可以快速响应紧急插单等不可预测的扰动情况。
在车间信息化的建设中,由于生产调度部分具有不确定性,这部分内容即是重点也是难点。车间调度可以通过优化排产,减少生产过程中的准备时间和资源浪费。车间接到主生产计划后根据生产条件、生产现状、加工时间、优化处理成本、质量、能耗等多方面综合考量,结合车间资源的实时负荷和目前的计划进度。通过信息化系统中存储的设备信息以及生产状态信息,充分计算每个设备的工作潜力,并根据加工时间、加工质量、加工成本以及能源消耗等现场的实际情况随时调整, 形成综合的优化方案。在系统自动生成调度后,进入计划评估与人工调整。对于多品种多工序小批量的复杂生产模式, 采用信息化系统可以快速进行应急插入处理。为了实现一个或多个生产目标,任务调度是对设备资源的及时分配。生产调度问题主要是平衡安排设备的工作,合理安排加工顺序和加工开始时间。
对车间的制造资源进行生产调度信息化管理, 可以减少生产准备中的时间浪费,提高生产效率和能源效率。同时,车间信息化系统管理存储了大量车间资源的实时状态信息及资源使用的历史记录,对生产设备提供预维修的相关信息,提高设备利用率,保障生产的正常运行。此外,车间信息化系统的报警功能亦十分重要,设备故障等异常问题及时报警和报告处理,确保生产过程的连续性,避免生产过程中中断引起的能源浪费。
质量管理主要包括质量计划、质量执行、质量统计分析和质量改进等几个方面, 对产品质量及加工工序进行全程质量控制管理,对不合格品进行统计分析及对出厂产品进行预维护,实现对工序检验与产品质量的信息化管理。
物料管理针对车间内的所有库存物资进行管理并对生产过程中的物流进行管理和追踪, 通过相关部门的查询终端可以查询当前库房存贮物资以及历史记录, 提供物料出库后跟踪物料在线状态,通过在运输工具上加装定位装置,实时跟踪物料的配送流程,快速响应车间生产过程中的物料需求。
能效管理主要针对具有机、电、液多源能量融合特征的机加工设备,分析加工过程能量在各子系统流动、融合与分布特性,组建车间级加工设备能效监测管理系统, 在信息采集的实时数据基础上,实时监测企业当前能源消耗的连续状况。以此制定合理用能生产计划,实现企业系统定量的节能管理策略。
3 生产设备的信息采集
生产车间在产品生产的过程中,为了保证生产过程的稳定、高效,须对生产过程中的数据信息进行实时采集。数据采集的关键是接口,包括物理连接方式和数据的逻辑表达形式,数据采集和集成的过程是将设备的机电参量通过传感器转换为数字参量,然后数据上传进行分析和处理。
在车间信息化建设过程中, 理想方式是直接通过数字化生产设备或系统的接口集成数据信息, 譬如对数控机床的数据采集,可以通过与数控系统直接联网进行数据交换,实现生产数据的精细化管理。对于不能直接获取数据信息的非数字化设备,可以采用外加传感器的方式进行数据采集。还有一部分数据信息,由生产过程中的人员根据生产过程中的情况以人工方式进行采集。监控生产过程可以对生产过程中的设备故障和需求的变化及时制定车间资源更改和优化,同时进行生产计划的制定、工艺和车间资源配置决策的变化,调整车间规划,达到节能和提高生产效率的目的。