一、前言
　　一個完整的企業(yè)信息管理系統(tǒng)，應(yīng)包括控制層、中間層和企業(yè)級核心系統(tǒng)。中國海洋石油總公司(以下簡稱中海油公司)的信息管理系統(tǒng)主要包括兩部分，即海上油氣田的控制系統(tǒng)和公司管理系統(tǒng)。由于缺少中間層系統(tǒng)，兩大系統(tǒng)一直不能實現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合，嚴(yán)螢影響了企業(yè)信息化效率和經(jīng)濟(jì)效益。隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的快速發(fā)展和信息技術(shù)的不斷提高，根據(jù)海上油氣田生產(chǎn)特點和借鑒吸收國內(nèi)外同行業(yè)的管理經(jīng)驗，在設(shè)計公司信息管理體系中引入了中間層MES系統(tǒng)，不但實現(xiàn)了能為上層系統(tǒng)及時提供設(shè)備技術(shù)狀況的實時數(shù)據(jù)，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行的需求，保證控制層和管理層系統(tǒng)的優(yōu)化集成，也實現(xiàn)了對生產(chǎn)狀況和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)等有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和分析的目的。
　　二、海上油氣田信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與問題
　　海洋石油行業(yè)是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，隨著企業(yè)精細(xì)化管理要求的進(jìn)一步提高和信息化建設(shè)的不斷完善，企業(yè)越來越重視對工作業(yè)績和生產(chǎn)過程的實時分析。實施信息技術(shù)和自動化系統(tǒng)管理的綜合利用和開發(fā)，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的各類問題并制定整改措施，是進(jìn)行生產(chǎn)安全管理的主要丁作。中海油公司的信息系統(tǒng)主要由兩大部分組成：一部分是海上油氣田的控制系統(tǒng)(主要采用DCS和PLC系統(tǒng)軟件)，另一部分是公司的管理系統(tǒng)(主要采用SAP、Maximo系統(tǒng)軟件等)，二者是相互獨(dú)寺的。主要生產(chǎn)沒備雖然實現(xiàn)了DCS和PLC的集中監(jiān)控，但由于沒有建立實施信息化管理的平臺，管理部門需要的數(shù)據(jù)采集是由人工完成的。不僅工作效率低，而凡極易出錯。給各級管理人員實時了解設(shè)備運(yùn)行狀況、生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)等都帶來極大不便，甚至影響到對生產(chǎn)過程的及時分析、判斷和指揮。
　　1．管理結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
　　中海油公司的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)大體分為3個層次，即作業(yè)區(qū)、中心平臺和井口平臺。有天津、湛江、深圳和上海4個分公司，每個分公司不僅下轄多個作業(yè)區(qū)，而且每個作業(yè)區(qū)又下轄多個中心平臺，每個中心平臺又分別包含著若干個井口平臺等。不但生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且設(shè)備臺數(shù)多和管理困難。
　　2．信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
　　由于海上油氣田生產(chǎn)的特殊性，中海油公司的信息管理系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀大體分為兩大部分：即海上平臺網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)和陸地基地剛絡(luò)及信息系統(tǒng)，兩者之間是通過衛(wèi)星或微波通信網(wǎng)絡(luò)連接的。其中，生產(chǎn)現(xiàn)場的控制系統(tǒng)(如DCS系統(tǒng)軟件)是部署在海上平臺上的，而食業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng)(如SAP系統(tǒng))則部署在陸地基地上，控制系統(tǒng)僅限在海上平臺的工業(yè)以太網(wǎng)中運(yùn)行，與承載經(jīng)營管理系統(tǒng)的企業(yè)以太網(wǎng)相互隔離，不能實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的直接交換。
　　3．存在問題
　　根據(jù)中海油公司對海上油氣生產(chǎn)管理的要求，工作人員需定時從海上：油氣田的控制系統(tǒng)中讀取或抄取諸多類型的數(shù)據(jù)．再通過人工：輸入到企業(yè)管理信息系統(tǒng)中，用于對油氣生產(chǎn)及運(yùn)營情況的綜合分析，為公司進(jìn)行統(tǒng)計分析和決策制定等提供必要的參考數(shù)據(jù)。需要的數(shù)據(jù)主要包括設(shè)備日報和生產(chǎn)日報。設(shè)備日報主要包括：設(shè)備技術(shù)狀態(tài)和運(yùn)行時間，設(shè)備巡檢記錄報告，關(guān)鍵、重要設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等；生產(chǎn)日報主要包括：生產(chǎn)工藝流程中的關(guān)鍵計量、檢測數(shù)據(jù)等。維修人員每天要定期巡榆設(shè)備的運(yùn)行情況，通過觀察各種儀器、儀表的顯示判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況，并記錄相關(guān)的技術(shù)參數(shù)等。不但工作量大，而且容易出現(xiàn)抄報不及時，或發(fā)生錯抄、漏抄等現(xiàn)象。數(shù)據(jù)不僅難以統(tǒng)計，而且準(zhǔn)確性不高。
　　三、MES系統(tǒng)的引入
　　為將上層業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)相連接，需要建立具有承上啟下作用的中間層控制系統(tǒng)。采用MES系統(tǒng)既町以接收上層管理系統(tǒng)的生產(chǎn)任務(wù)指令，又可實時收集生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)，及時反饋生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況及生產(chǎn)進(jìn)行情況等，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理。
　　1．實施MES系統(tǒng)的意義
　　中海油公司是以油氣田的勘探、開發(fā)和生產(chǎn)為主營業(yè)務(wù)的企業(yè)。海上油氣田的主要職能是負(fù)責(zé)油氣的生產(chǎn)，主要業(yè)務(wù)包括：油氣生產(chǎn)中的運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)以及相關(guān)的安全與成本管理等。公司根據(jù)海洋石油行業(yè)的生產(chǎn)特點，充分了解并分析生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程和相關(guān)要求，以及生產(chǎn)和綜合管理部門的意見，結(jié)合Maximo系統(tǒng)的實際功能和應(yīng)用情況，采取統(tǒng)籌兼顧各項數(shù)據(jù)的統(tǒng)計規(guī)范、業(yè)務(wù)流程和管理指標(biāo)等原則，提出建立以適合海油行業(yè)生產(chǎn)需求的MES系統(tǒng)實施架構(gòu)，使之成為連接控制層、中間層和企業(yè)級核心系統(tǒng)的優(yōu)化平臺。
　　2．對設(shè)計系統(tǒng)的要求
　　在設(shè)計信息體系中，要求MES能為上層系統(tǒng)提供設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)控制層(DCS系統(tǒng))和管理層(Maximo系統(tǒng))的優(yōu)化集成。通過選型與論證，中海油公司選用德國SIMENS公司的MES解決方案中專門用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和分析的組件Historian，作為中海油公司MES系統(tǒng)的核心技術(shù)平臺。Historian組件可在整個組織機(jī)構(gòu)內(nèi)發(fā)布業(yè)務(wù)信息。實現(xiàn)對自動化生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并建立實時數(shù)據(jù)庫。將來自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的存儲、分析和利用，不僅要滿足企業(yè)對設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)的自動采集和分析利用，也要實現(xiàn)Maximo系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動采集功能，能有效支持公司的決策制定和優(yōu)化企業(yè)的業(yè)績管理。中海油公司MES系統(tǒng)的整體架構(gòu)，主要是針對中心平臺、井口平臺、油輪和陸上終端等進(jìn)行的統(tǒng)一設(shè)計。MES系統(tǒng)平臺的服務(wù)端是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)連接情況，可在企業(yè)的某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)上部署系統(tǒng)平臺等。例如，如果中心平臺與其所屬的井口平臺之間可以實現(xiàn)光纖連接的情況下。網(wǎng)絡(luò)通信只要符合MES系統(tǒng)的要求，就可在中心平臺上部署MES系統(tǒng)平臺，把井口平臺作為中心平臺的Area層進(jìn)行管理。
　　3．MES系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的目標(biāo)
　　鑒于上述現(xiàn)狀與實際工作需求，海上油氣田MES系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)以下設(shè)計目標(biāo)。
　　(1)實現(xiàn)與設(shè)備管理系統(tǒng)的集成。借助MES系統(tǒng)支持設(shè)備管理工作，實現(xiàn)預(yù)防性維修：單的自動生成。包括儀表參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行時間以及停機(jī)時間記錄、KPI(關(guān)鍵績效指標(biāo))運(yùn)算等。
　　(2)實現(xiàn)與底層生產(chǎn)自動化系統(tǒng)(如Honeywell PKS)集成。保證能夠準(zhǔn)確地采集到生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速反應(yīng)以及報警、關(guān)斷等信號的管理和記錄。并將記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地傳送到上層系統(tǒng)Maximo中。
　　(3)實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況歷史的可追溯性，具有對生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和分析等功能。
　　(4)實現(xiàn)在MES層面上對生產(chǎn)統(tǒng)計分析的多種功能。如記錄多種列表、圖形顯示方式、實現(xiàn)生產(chǎn)統(tǒng)計分析等。主要包括：本期生產(chǎn)完成情況、同期生產(chǎn)情況對比以及趨勢分析等，具有報表打印和輸出的功能。
　　(5)實現(xiàn)生產(chǎn)過程中對設(shè)備管理和維修決策的最優(yōu)化功能，如KPl分析等。
　　四、應(yīng)用效果
　　MES系統(tǒng)給底層和上層系統(tǒng)帶來了優(yōu)化整合的契機(jī)，不但提煉了上層系統(tǒng)(Maximo)的需求，而且結(jié)合了控制層(Honey well PKS)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了上層系統(tǒng)對以設(shè)備管理為核心內(nèi)容的有效補(bǔ)充和擴(kuò)展支持等。在MES系統(tǒng)不斷完善的同時，也在不斷地補(bǔ)充和挖掘上層系統(tǒng)的需求，使中海油公司的整個信息化體系更加趨于完善和高效。例如，深圳分公司某油田，通過實施MES系統(tǒng)實現(xiàn)了以下功能。
　　(1)實現(xiàn)了與底層生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的集成。實現(xiàn)了能隨時查看和分析設(shè)備運(yùn)行狀況的功能，最終達(dá)到實時監(jiān)控并及時指導(dǎo)維修的目的。生產(chǎn)運(yùn)行中的設(shè)備支持系統(tǒng)能及時把控制系統(tǒng)中所有的設(shè)備信息準(zhǔn)確、實時地采集上來，進(jìn)行加工處理和存儲，并繪制出實時和連續(xù)的趨勢圖，供各級管理人員檢查和分析設(shè)備的運(yùn)行情況，達(dá)到實時監(jiān)控和及時指導(dǎo)維修的目的。實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)查詢，以及為自動生成生產(chǎn)日報提供所需的技術(shù)數(shù)據(jù)等。主要包括：生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)歷史狀況的可追溯性和歷史數(shù)據(jù)存儲；生產(chǎn)報表數(shù)據(jù)的自動采集；生產(chǎn)過程中的設(shè)備實時狀況監(jiān)測和趨勢分析等。實現(xiàn)了與設(shè)備管理系統(tǒng)與其他管理系統(tǒng)的集成。
　　(2)實現(xiàn)了對設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的實時監(jiān)控。對海上油氣田的設(shè)備管理：作來說，實施設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控是比較重要的。以前各類數(shù)據(jù)的收集都是由現(xiàn)場工作人員定期通過手工錄入的，不但工作量大，而且缺乏實時性，也不能實現(xiàn)與PLC和DCS等控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接，設(shè)備技術(shù)狀況無法共享，不能根據(jù)設(shè)備的實際運(yùn)行情況實施動態(tài)地生成預(yù)防性維護(hù)丁單。通過建立MES系統(tǒng)。不但能把控制系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)實時、準(zhǔn)確地反映到設(shè)備管理系統(tǒng)中來，而且保證設(shè)備預(yù)防性維修：單的自動生成。
　　五、結(jié)語
　　通過對海上油氣田MES系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，建立以“作業(yè)區(qū)”為單位的實時信息集成平臺，將每套DCS控制系統(tǒng)或PLC系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)上傳至該信息管理平臺，實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理；通過對生產(chǎn)過程和設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)控，使公司的生產(chǎn)運(yùn)行情況一直保持在平穩(wěn)狀態(tài)，極大減少了生產(chǎn)裝置及設(shè)備的非計劃停機(jī)次數(shù)。通過MES與Maximo的系統(tǒng)接口，不但完成設(shè)備運(yùn)行和KPI數(shù)據(jù)的相互傳遞，也實現(xiàn)了與現(xiàn)有設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)的全面集成，逐漸體現(xiàn)出IT管理系統(tǒng)在生產(chǎn)管理中的綜合效益和重要作用。