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一、現(xiàn)狀分析
目前中國海洋石油集團有限公司（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)實現(xiàn)自動化過程控制，同時中國海油目前也成功實施了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)特點是：強大的數(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)，提供有針對性的報表，為企業(yè)的生產(chǎn)決策提供強大的數(shù)據(jù)功能。
三、系統(tǒng)設(shè)計
MES系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)如圖1所示：
圖1 系統(tǒng)設(shè)計架構(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，下面將對每一個層級分別進行介紹：
（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，全面采集各個設(shè)備的信號，對生產(chǎn)設(shè)備進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海上平臺中央控制系統(tǒng)收集了大景的控制器運行的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，信息平臺數(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)傳輸至陸地實時數(shù)據(jù)庫存儲，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)，實現(xiàn)Web訪問服務(wù)，構(gòu)建在實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺和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)日報、單井測試、工作日報、化學(xué)藥劑等報表通過系統(tǒng)管理起來、從現(xiàn)場控制系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，并進行匯總、分析、計算，支持報表自動生成。
（四）用戶層
用戶層通過WCF服務(wù)實現(xiàn)與MAXIMO系統(tǒng)、生產(chǎn)實時系統(tǒng)等外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，為外部系統(tǒng)提供實時測點數(shù)據(jù)或統(tǒng)計匯總數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基于實時數(shù)據(jù)的PM應(yīng)用，使MAXIMO具備基于設(shè)備實時數(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生成，同時完善了MAXIMO系統(tǒng)設(shè)備儀表讀數(shù)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測測點，設(shè)備故障代碼及停機匯報等模塊的數(shù)據(jù)自動采集。
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，需要集成和整合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，解決報表統(tǒng)計及決策分析困難。MES系統(tǒng)以實時數(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。實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)為現(xiàn)場采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括全方位地自動獲取和存儲現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，即從現(xiàn)有的各種設(shè)備中獲取并存儲相關(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，同時以人工輸入或者導(dǎo)入等用戶系統(tǒng)操作補錄相關(guān)數(shù)據(jù)，為實時數(shù)據(jù)作補充，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)，記錄了各項業(yè)務(wù)的開展情況。通過兩個數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，實現(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
實現(xiàn)了現(xiàn)場中控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的采集自動化。支持通過系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)日報、單井測試、產(chǎn)量分配表、外輸對比表、船系貨油艙表、工作日報等報表的信息化管理。對從現(xiàn)場控制系統(tǒng)中提取的數(shù)據(jù)進行匯總、分析、計算，支持現(xiàn)場報表自動生成，減少現(xiàn)場報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)實時在線了解生產(chǎn)狀況。免除了用戶的手動填寫、提交各報表的工作，統(tǒng)一報表的數(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)實時數(shù)據(jù)開放給生產(chǎn)井智能動態(tài)等第三方系統(tǒng)，支持生產(chǎn)井智能動態(tài)管理等上層系統(tǒng)統(tǒng)一通過MES系統(tǒng)平臺獲得設(shè)施現(xiàn)場的生產(chǎn)實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，并進行相應(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，實時、準確的采集現(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，設(shè)備故障代碼及停機匯報等模塊自動輸送數(shù)據(jù)，深化支持MAXIMO設(shè)備管理，實現(xiàn)基于累計讀數(shù)的預(yù)防性維修工單和基于測點及分析結(jié)果的預(yù)測及預(yù)知性維修工單的自動生成。通過MES系統(tǒng)來管理維修部門的各類表格，包括每周維修計劃表、設(shè)備故障記錄、現(xiàn)場關(guān)停報告、工作日志等，消除手工報表數(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）遠程模擬與監(jiān)控
實現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化，從現(xiàn)場中央控制系統(tǒng)中采集實時運行狀態(tài)和運行參數(shù)，傳輸?shù)奖O(jiān)控終端分解成用戶所需要的報表、圖表或可視化界面形式顯示。同時，根據(jù)實際需要，對采集數(shù)據(jù)進行集中存儲、處理和輸出等二次處理，并按照設(shè)定的界面和報警條件對實時數(shù)據(jù)進行可視化監(jiān)控，實時提供相關(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)和實時運行狀態(tài)，利用系統(tǒng)IFIX軟件進行陸地端遠程模擬組態(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)備的實時狀態(tài)，為安全應(yīng)急和生產(chǎn)指揮管理提供支持依據(jù)。
（五）趨勢分析與預(yù)測
通過匯聚生產(chǎn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)及過程管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立包含產(chǎn)最對比、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，實現(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)計匯聚、分析、匯總功能。通過分析和建模工具，對業(yè)務(wù)主題進行計劃和預(yù)測，分析發(fā)展趨勢，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)各項功能得到良好應(yīng)用，系統(tǒng)的生產(chǎn)輔助支持自動化功能充分體現(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)趨勢分析等，得到了現(xiàn)場用戶的高度認可。單井測試方面系統(tǒng)自動完成生產(chǎn)現(xiàn)場測井?dāng)?shù)據(jù)的收集工作，對單井測試數(shù)據(jù)進行自動采集操作，并將采集數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)現(xiàn)場自動化系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的無縫集成。生產(chǎn)系統(tǒng)油水實現(xiàn)了現(xiàn)場生產(chǎn)系統(tǒng)油水相關(guān)數(shù)據(jù)的自動記錄，包括數(shù)據(jù)的自動采集、數(shù)據(jù)編輯及手工錄入功能，其中自動采集數(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)自動抓取現(xiàn)場控制系統(tǒng)中零點的數(shù)據(jù)并記錄，同時提供頁面進行自動采集數(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，油井自動采集數(shù)據(jù)等。自動生成報表通過對各種現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)和人工輸入數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計、分析和呈現(xiàn)，實現(xiàn)各種統(tǒng)計報表，包括日報、周報、月報、季報、年報，同時采用趨勢圖、條狀圖、餅狀圖等各種圖形模式對整個生產(chǎn)過程進行顯示，以方便生產(chǎn)管理人員對整個生產(chǎn)狀況進行全面了解，科學(xué)分析，對生產(chǎn)進行合理的生產(chǎn)調(diào)度和優(yōu)化，提高生產(chǎn)管理水平，增強時效性，提高效率。
通過本系統(tǒng)的使用，達到了現(xiàn)場數(shù)據(jù)共享的目的，簡化了報表的提交流程，同時能夠輔助生產(chǎn)決策、規(guī)范管理過程，最終提升了生產(chǎn)效率。
