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一、現(xiàn)狀分析

    目前中國海洋石油集團(tuán)有限公司（簡稱“中國海油”）的生產(chǎn)過程采用分布式控制系統(tǒng)(DCS)或可編程邏輯控制器(PLC)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程控制，同時(shí)中國海油目前也成功實(shí)施了MAXIMO、SAP、PIMS等ERP相關(guān)信息系統(tǒng)。ERP系統(tǒng)和油氣田自控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了比較成熟的程度，但兩者之間互為信息孤島，數(shù)據(jù)無法共享和利用，中海石油（中國）有限公司深圳分公司通過搭建MSE系統(tǒng)成功解決此問題。

二、系統(tǒng)概述

    制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品制造企業(yè)，該系統(tǒng)特點(diǎn)是：強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力。通過MSE系統(tǒng)能夠有效的打通現(xiàn)場生產(chǎn)系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)之間的屏障，在生產(chǎn)過程中能夠有效的收集數(shù)據(jù)、匯總分析數(shù)據(jù)，提供有針對(duì)性的報(bào)表，為企業(yè)的生產(chǎn)決策提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)功能。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    MES系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)

    從上圖可以看到系統(tǒng)分為工控層，數(shù)據(jù)采集層，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器層和用戶層，下面將對(duì)每一個(gè)層級(jí)分別進(jìn)行介紹：

    （一）工控層

    MES系統(tǒng)的工控層接入生產(chǎn)管理的各種設(shè)備，全面采集各個(gè)設(shè)備的信號(hào)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行全生命周期的管理和監(jiān)控，為工控人員（或設(shè)備管理員）提供全方位的服務(wù)管理信息。

    （二）數(shù)據(jù)采集層

    MES海上平臺(tái)中央控制系統(tǒng)收集了大景的控制器運(yùn)行的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，信息平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器通過開放的OPC接口讀取中控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，連接生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)辦公網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至陸地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，將其持久化，為生產(chǎn)管理和數(shù)據(jù)分析層的決策提供數(shù)據(jù)源，解決信息孤島問題。

    （三）數(shù)據(jù)服務(wù)層

    數(shù)據(jù)服務(wù)層服務(wù)采用Asp.net 4.0技術(shù)，實(shí)現(xiàn)Web訪問服務(wù)，構(gòu)建在實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫平臺(tái)和MS SQL Server之上，通過開發(fā)豐富的應(yīng)用功能模塊，將現(xiàn)場的生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、單井測試、工作日?qǐng)?bào)、化學(xué)藥劑等報(bào)表通過系統(tǒng)管理起來、從現(xiàn)場控制系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行匯總、分析、計(jì)算，支持報(bào)表自動(dòng)生成。

    （四）用戶層

    用戶層通過WCF服務(wù)實(shí)現(xiàn)與MAXIMO系統(tǒng)、生產(chǎn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)等外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，為外部系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)測點(diǎn)數(shù)據(jù)或統(tǒng)計(jì)匯總數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的PM應(yīng)用，使MAXIMO具備基于設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的狀態(tài)檢修及預(yù)防性檢修，支持預(yù)防性維修工單的自動(dòng)生成，同時(shí)完善了MAXIMO系統(tǒng)設(shè)備儀表讀數(shù)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測測點(diǎn)，設(shè)備故障代碼及停機(jī)匯報(bào)等模塊的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。

四、系統(tǒng)功能

    （一）數(shù)據(jù)中心

    在油田，作業(yè)區(qū)，分公司均有很多專業(yè)的系統(tǒng)，缺少統(tǒng)一的生產(chǎn)和設(shè)備數(shù)據(jù)支持平臺(tái)，需要集成和整合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，解決報(bào)表統(tǒng)計(jì)及決策分析困難。MES系統(tǒng)以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，建立面向各作業(yè)區(qū)及生產(chǎn)現(xiàn)場的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)為現(xiàn)場采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括全方位地自動(dòng)獲取和存儲(chǔ)現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，即從現(xiàn)有的各種設(shè)備中獲取并存儲(chǔ)相關(guān)的生產(chǎn)、設(shè)備數(shù)據(jù)，免除每天由人工抄寫、傳送數(shù)據(jù)操作繁瑣，解放現(xiàn)場人員生產(chǎn)力，同時(shí)以人工輸入或者導(dǎo)入等用戶系統(tǒng)操作補(bǔ)錄相關(guān)數(shù)據(jù)，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作補(bǔ)充，完善生產(chǎn)數(shù)據(jù)的完整性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫則是企業(yè)內(nèi)部的信息化系統(tǒng)，記錄了各項(xiàng)業(yè)務(wù)的開展情況。通過兩個(gè)數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一、規(guī)范數(shù)據(jù)格式，為現(xiàn)場生產(chǎn)優(yōu)化生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支撐，并支持以現(xiàn)場關(guān)鍵數(shù)據(jù)為中心的作業(yè)區(qū)門戶的建立。

    （二）生產(chǎn)管理支持

    實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場中控系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集自動(dòng)化。支持通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、單井測試、產(chǎn)量分配表、外輸對(duì)比表、船系貨油艙表、工作日?qǐng)?bào)等報(bào)表的信息化管理。對(duì)從現(xiàn)場控制系統(tǒng)中提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、計(jì)算，支持現(xiàn)場報(bào)表自動(dòng)生成，減少現(xiàn)場報(bào)表制作手工誤差及人員工作量，明確現(xiàn)場各崗位工作職責(zé)。并使設(shè)施管理人員及深圳分公司管理人員可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)在線了解生產(chǎn)狀況。免除了用戶的手動(dòng)填寫、提交各報(bào)表的工作，統(tǒng)一報(bào)表的數(shù)據(jù)出處，真正將辦公室和生產(chǎn)現(xiàn)場連接起來。

    通過在MES系統(tǒng)端發(fā)布Web Service接口服務(wù)的方式，將MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)開放給生產(chǎn)井智能動(dòng)態(tài)等第三方系統(tǒng)，支持生產(chǎn)井智能動(dòng)態(tài)管理等上層系統(tǒng)統(tǒng)一通過MES系統(tǒng)平臺(tái)獲得設(shè)施現(xiàn)場的生產(chǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的展示應(yīng)用和分析。

    （三）設(shè)備管理支持

    通過與中控系統(tǒng)的集成，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的采集現(xiàn)場設(shè)備的關(guān)鍵信息，并集成MAXIMO系統(tǒng)，為MAXIMO系統(tǒng)設(shè)備儀表讀數(shù)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測測點(diǎn)，設(shè)備故障代碼及停機(jī)匯報(bào)等模塊自動(dòng)輸送數(shù)據(jù)，深化支持MAXIMO設(shè)備管理，實(shí)現(xiàn)基于累計(jì)讀數(shù)的預(yù)防性維修工單和基于測點(diǎn)及分析結(jié)果的預(yù)測及預(yù)知性維修工單的自動(dòng)生成。通過MES系統(tǒng)來管理維修部門的各類表格，包括每周維修計(jì)劃表、設(shè)備故障記錄、現(xiàn)場關(guān)停報(bào)告、工作日志等，消除手工報(bào)表數(shù)據(jù)在制作和流轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的人工誤差，完善支持現(xiàn)場日常設(shè)備管理，規(guī)范管理過程，消除手工誤差，提升管理效果。

    （四）遠(yuǎn)程模擬與監(jiān)控

    實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化，從現(xiàn)場中央控制系統(tǒng)中采集實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，傳輸?shù)奖O(jiān)控終端分解成用戶所需要的報(bào)表、圖表或可視化界面形式顯示。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)、處理和輸出等二次處理，并按照設(shè)定的界面和報(bào)警條件對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化監(jiān)控，實(shí)時(shí)提供相關(guān)狀態(tài)信息，在線跟蹤功能可產(chǎn)生歷史記錄。

    針對(duì)陸地非常關(guān)注的關(guān)鍵設(shè)備和安全設(shè)備，可以采集其相關(guān)狀態(tài)參數(shù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，利用系統(tǒng)IFIX軟件進(jìn)行陸地端遠(yuǎn)程模擬組態(tài)，深圳分公司管理人員可以直觀的了解到現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，為安全應(yīng)急和生產(chǎn)指揮管理提供支持依據(jù)。

    （五）趨勢(shì)分析與預(yù)測

    通過匯聚生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及過程管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立包含產(chǎn)最對(duì)比、設(shè)備狀態(tài)、工藝過程等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的綜合分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)多維分析，為管理人員提供靈活的、多方位的統(tǒng)計(jì)匯聚、分析、匯總功能。通過分析和建模工具，對(duì)業(yè)務(wù)主題進(jìn)行計(jì)劃和預(yù)測，分析發(fā)展趨勢(shì)，為科學(xué)決策提供有力依據(jù)。

五、應(yīng)用效果分析

    MES系統(tǒng)自上線應(yīng)用以來，系統(tǒng)各項(xiàng)功能得到良好應(yīng)用，系統(tǒng)的生產(chǎn)輔助支持自動(dòng)化功能充分體現(xiàn)，大大減少了現(xiàn)場人員的工作最，提高現(xiàn)場人員的工作效率，并集中了現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利于管理層用戶查看關(guān)鍵數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析等，得到了現(xiàn)場用戶的高度認(rèn)可。單井測試方面系統(tǒng)自動(dòng)完成生產(chǎn)現(xiàn)場測井?dāng)?shù)據(jù)的收集工作，對(duì)單井測試數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集操作，并將采集數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的無縫集成。生產(chǎn)系統(tǒng)油水實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場生產(chǎn)系統(tǒng)油水相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄，包括數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)編輯及手工錄入功能，其中自動(dòng)采集數(shù)據(jù)有海管總液景、測試分離器產(chǎn)氣量、生產(chǎn)分離器產(chǎn)氣景、生產(chǎn)和生活污水排放量、有功電度等。生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)自動(dòng)抓取現(xiàn)場控制系統(tǒng)中零點(diǎn)的數(shù)據(jù)并記錄，同時(shí)提供頁面進(jìn)行自動(dòng)采集數(shù)據(jù)的編輯及手工數(shù)據(jù)錄入、審核功能，頁面包括：油井?dāng)?shù)據(jù)，生產(chǎn)參數(shù)，設(shè)備狀態(tài)，公用系統(tǒng)，化學(xué)藥劑，海管藥劑，海上情況，主要工作，油井自動(dòng)采集數(shù)據(jù)等。自動(dòng)生成報(bào)表通過對(duì)各種現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)和人工輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)、分析和呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，包括日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)，同時(shí)采用趨勢(shì)圖、條狀圖、餅狀圖等各種圖形模式對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行顯示，以方便生產(chǎn)管理人員對(duì)整個(gè)生產(chǎn)狀況進(jìn)行全面了解，科學(xué)分析，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行合理的生產(chǎn)調(diào)度和優(yōu)化，提高生產(chǎn)管理水平，增強(qiáng)時(shí)效性，提高效率。

    通過本系統(tǒng)的使用，達(dá)到了現(xiàn)場數(shù)據(jù)共享的目的，簡化了報(bào)表的提交流程，同時(shí)能夠輔助生產(chǎn)決策、規(guī)范管理過程，最終提升了生產(chǎn)效率。