1 MES系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施改造背景

    為適應(yīng)國際化經(jīng)營及市場競爭的要求，中國石油提出了加快主營業(yè)務(wù)發(fā)展、實現(xiàn)低成本擴張、加大科技進步力度，并將信息技術(shù)作為提高中國石油經(jīng)營管理水平，實現(xiàn)由傳統(tǒng)經(jīng)濟向新經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的主要手段，通過信息技術(shù)的實施，實現(xiàn)中國石油業(yè)務(wù)流程的重組，優(yōu)化管理，從而提高應(yīng)變能力和市場競爭能力。

    在總結(jié)多年信息工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，集團公司提出了“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一投資、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”的信息化建設(shè)原則。為了加快中國石油各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的信息化建設(shè)，通過信息技術(shù)全面提升企業(yè)的整體管理水平，中石油統(tǒng)一規(guī)劃并實施了MES(生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng))，它是信息化規(guī)劃工作中的重點基礎(chǔ)工作。

    2004年8月，中國石油MES系統(tǒng)試點實施啟動，經(jīng)過了大量的試點實施，確定方案后開始在全國分公司推廣。2006年11月24日，MES項目正式在烏石化正式啟動，經(jīng)過緊張的現(xiàn)場安裝實施和數(shù)據(jù)調(diào)試后，投入了正式運行。經(jīng)過兩年的現(xiàn)場運行，出現(xiàn)了一些新情況，如陸續(xù)新建的裝置需要納入系統(tǒng)管理、OPC接口的數(shù)據(jù)需要更多的安全保護、化驗數(shù)據(jù)的采集范圍需要擴大等等，因此烏魯木齊石化公司實施了對MES系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施進行改造的工作。

2 MES系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施改造的需求分析

    結(jié)合企業(yè)MES系統(tǒng)的實際需要，解決該應(yīng)用系統(tǒng)在生產(chǎn)運行管理中的突出問題，為企業(yè)MES項目配套正常運行升級改造基礎(chǔ)設(shè)施。

    烏石化公司部分裝置DCS系統(tǒng)使用年限較早，無標(biāo)準OPC接口，而MES接入的前提是DCS系統(tǒng)提供標(biāo)準OPC接口，這種情況就給一些裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)接入MES系統(tǒng)造成困難。

    分析儀器自動數(shù)據(jù)采集接口開發(fā)，在MES系統(tǒng)的化驗分析子系統(tǒng)(LIMS系統(tǒng))應(yīng)用中，烏石化應(yīng)用色譜儀器廠家眾多，接口和廠家提供數(shù)據(jù)的范同不同，不能與LIMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)命令集獲取并交換。

    配套網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和數(shù)采安全，根據(jù)中石油局域網(wǎng)項目組方案，要求辦公網(wǎng)絡(luò)和MES網(wǎng)絡(luò)采用雙核心交換機的星型結(jié)構(gòu)，必須根據(jù)烏石化廠區(qū)的具體情況設(shè)計網(wǎng)絡(luò)物理鏈路，合理規(guī)劃路徑、覆蓋范圍，滿足MES和ERP應(yīng)用要求，同時在各裝置DCS工程師站和MES數(shù)采站之間加裝工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)設(shè)備，保證單向通訊，目前我公司狀況皆不能滿足項目的要求。

    MES數(shù)據(jù)備份存儲系統(tǒng)研究，MES系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)高度集中的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的安全是第一位的。必須從網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、存儲設(shè)備等方面建立起一套嚴密的保障措施。當(dāng)前急需解決MES存儲系統(tǒng)本地存儲帶庫易出現(xiàn)機械故障的問題。

3 MES系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施改造的目標(biāo)

    MES基礎(chǔ)設(shè)施改造設(shè)計目標(biāo)如下：

    (1)根據(jù)實際生產(chǎn)情況完成MES網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，通過MES網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)物理隔離確保裝置生產(chǎn)過程的安全性；

    (2)MES系統(tǒng)各節(jié)點裝置數(shù)據(jù)通過標(biāo)準OPC接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；

    (3)完成LIMS網(wǎng)絡(luò)鏈路的建設(shè)，確保LIMS系統(tǒng)的全面投用，為MES提供可靠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，支持MES各業(yè)務(wù)模塊實現(xiàn)和優(yōu)化，通過完善MES系統(tǒng)，為各上層系統(tǒng)提供統(tǒng)一的MES基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

    (4)在運維中合理部署MES數(shù)據(jù)備份機制，確保MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性。從而保證實現(xiàn)MES數(shù)據(jù)共享確保業(yè)務(wù)信息及時、準確和真實，實時掌握企業(yè)運營情況，為企業(yè)合理配置資源提供信息支持。

4 基礎(chǔ)設(shè)施改造整體設(shè)計架構(gòu)
 

圖1 整體設(shè)計拓撲圖

    從圖1中可以看出，在基礎(chǔ)設(shè)施的整體設(shè)計中，使用了工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備一端連接裝置的DCS采集數(shù)據(jù)，另一端連接光纖收發(fā)器或交換機的光纖模塊將采集的數(shù)據(jù)上傳到光纖專網(wǎng)中，通過光纖專網(wǎng)將各裝置的數(shù)據(jù)采集后發(fā)送至中心機房內(nèi)的實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保存所有的實時數(shù)據(jù)，在同一局域網(wǎng)內(nèi)的WEB服務(wù)器從實時數(shù)據(jù)庫中取得數(shù)據(jù)通過業(yè)務(wù)平臺呈現(xiàn)給各使用端客戶，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)全網(wǎng)監(jiān)控。

5 MES系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施改造進度

表1項目進度圖

    對MES基礎(chǔ)設(shè)施改造項目的現(xiàn)場整體實施進行了規(guī)范化的管理，如圖2所示。

圖2項目整體工作流程圖

6 基礎(chǔ)設(shè)施改造內(nèi)容

   6.1 DCS標(biāo)準OPC接口改造

    根據(jù)烏石化分公司計控中心提供的DCS接口改造方案，焦化一二單元和焦化瀝青裝置需增加一臺安裝OPC的工作站，用于MES數(shù)據(jù)采集接口，解決原OPC服務(wù)器負荷較高的問題，二合成裝置和二尿素裝置各需要安裝一臺OPC的工作站。

    6.2 LIMS化驗儀器自動數(shù)據(jù)采集接口改造

    根據(jù)MES實驗室管理系統(tǒng)詳細設(shè)計報告，對MES所需的LIMS數(shù)據(jù)進行可匯總，要求實現(xiàn)絕大多數(shù)工作站類色譜儀與LIMS的數(shù)據(jù)傳輸；根據(jù)需要實現(xiàn)部分非工作站類色譜儀器的聯(lián)網(wǎng)，并通過CDS工作站與LIMS連接；根據(jù)需要實現(xiàn)帶有RS-232串口輸出功能的自動儀器與LIMS系統(tǒng)的連接。

    色譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)硬件部分包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)采集專用設(shè)備Data Server，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器為24位轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集頻率高，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良，Data Server具有數(shù)據(jù)緩存功能；軟件部分Atlas軟件具有豐富的數(shù)據(jù)分析方法，實驗結(jié)果可根據(jù)實驗室管理流程手動或自動發(fā)送。

    與LIMS的連接采用Atlas LIMS Sequence Automation Module專用軟件模塊連接。

    系統(tǒng)整體架構(gòu)靈活，實施部署可根據(jù)實驗室的規(guī)模大小，彈性調(diào)整為單機版或是網(wǎng)絡(luò)版。

    通過對烏石化各化驗室的實際調(diào)研，具備集成條件分析儀器的自動數(shù)據(jù)采集的色譜儀共18臺，分布在5個二級單位中。

    6.3 MES網(wǎng)絡(luò)配套改造和增加安全保障

    根據(jù)中石油局域網(wǎng)項目組對烏石化分公司MES網(wǎng)絡(luò)實施方案，烏魯木齊石化分公司網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如下圖所示，其中MES網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計為雙核心星形結(jié)構(gòu)，辦公網(wǎng)絡(luò)和MES網(wǎng)絡(luò)通過干兆防火墻實現(xiàn)物理隔離。

    網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路建設(shè)需增加公司中心機房環(huán)保檢測站、煉油廠機房到芳烴控制室，煉油機房至中心化驗室、化纖廠機房化工廠化驗室、凈化水廠機房至凈化水廠一車間控制室；化纖廠質(zhì)檢站、煉油廠化驗室、化肥廠化驗室、研究院、環(huán)保檢測站等處還要進行網(wǎng)絡(luò)綜合布線節(jié)點的增加。

圖3改造涉及的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

    同時在各裝置DCS工程師站和MES數(shù)采站之間加裝工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)設(shè)備，保證單向通訊，大大提高了安全性。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計共需在三個生產(chǎn)廠中安裝12臺工業(yè)網(wǎng)關(guān)機。

    6.4 MES數(shù)據(jù)備份存儲系統(tǒng)

    根據(jù)烏石化MES需求分析報告，對MES系統(tǒng)的備份需求要求較高，具體如下：

    具有統(tǒng)一的操控界面，集中管理；支持SAN架構(gòu)的高速備份；為集群系統(tǒng)提供快速災(zāi)難恢復(fù)；支持多廠商的備份產(chǎn)品和介質(zhì)； 自動負載均衡和故障線路切換；實時監(jiān)控和調(diào)配存儲資源；盡量降低由于備份的進行而對應(yīng)用系統(tǒng)性能造成的影響；具有可擴充性。

    烏石化公司MES系統(tǒng)現(xiàn)有服務(wù)器設(shè)備17臺，LIMIS服務(wù)器設(shè)備3臺，后臺數(shù)據(jù)庫軟件包括SQL Server、Oracle、PHD，目前每日的數(shù)據(jù)完全備份大小約240G左右，每天約有1G的增量，按照實時數(shù)據(jù)采集點的全部接入計算，每天備份增量將增加至3-5G以上。

    綜合以上要求和對目前適合需求的主流存儲產(chǎn)品(EMC、HP、DELL、NetApp等)進行綜合分析，最終選擇了EMC CX240建立一套MES存儲系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)從而提高數(shù)據(jù)安全性，制定合理的數(shù)據(jù)備份策略。

    建設(shè)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中心MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)根據(jù)制定策略進行備份管理，保證數(shù)據(jù)的安全性。該系統(tǒng)涵蓋多種數(shù)據(jù)庫平臺，用于MES業(yè)務(wù)應(yīng)用信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行備份管理，也為系統(tǒng)今后的后臺數(shù)據(jù)資源提供系統(tǒng)空間資源。

    業(yè)務(wù)系統(tǒng)主機設(shè)備上使用了雙光纖卡分別連接到SAN交換機，鏈路實現(xiàn)FC的聚合，鏈路和鏈路設(shè)備全部實現(xiàn)冗余，保證了整個后臺環(huán)境的冗余性、可靠性、健壯性。保障了業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫服務(wù)不會因存儲系統(tǒng)而出現(xiàn)故障。整個后臺集中遠程備份系統(tǒng)保障了足夠的健壯性。

    核心備份存儲上按照各個業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求規(guī)劃空間，保證系統(tǒng)有足夠5年數(shù)據(jù)增長的備份空間，并可根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的增長擴展系統(tǒng)容量。

    存儲系統(tǒng)包括：存儲主機、SAN交換機、10TB存儲磁盤。

7 完成情況與基礎(chǔ)設(shè)施改造工作要求的對比

表2項目完成情況對比表

8 配套改造進行的用戶培訓(xùn)

    貫穿在整個的改造過程中，進行了多次應(yīng)用和操作的培訓(xùn)。在信息管理部、各廠等單位精心準備、組織下，項目各模塊負責(zé)人員工程師分別在2009年10月到2009年11月期間先后對系統(tǒng)涉及的所有單位的相關(guān)人員進行了系統(tǒng)應(yīng)用的操作培訓(xùn)，通過培訓(xùn)使各單位人員熟悉和掌握系統(tǒng)的操作使用的方法和方式，同時各單位相關(guān)人員對系統(tǒng)應(yīng)用也提出了自己的想法，通過一期的培訓(xùn)使系統(tǒng)和參與系統(tǒng)使用的人員之間建立的溝通的橋梁，信息管理部項目人員也了解到系統(tǒng)實際運行過程中操作人員的實際需求，操作人員也清楚的了解到了該項目基礎(chǔ)設(shè)施改造的必要性。

9 改造后應(yīng)用效果

    該系統(tǒng)經(jīng)過四個月的運行已經(jīng)平穩(wěn)過渡，在數(shù)據(jù)響應(yīng)、鏈路完善等應(yīng)用方面得到了很好的驗證，完全達到了初始設(shè)計目標(biāo)，實現(xiàn)了OPC接口標(biāo)準化接入，并利用工業(yè)網(wǎng)關(guān)加強了數(shù)據(jù)的安全保證。各新增化驗室色譜分析儀自動采集接口極大地加快的分析的進度，提高了工作效率。存儲系統(tǒng)使MES全部的生產(chǎn)數(shù)據(jù)得到了及時的保存以及大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)長時間的存檔，為生產(chǎn)平穩(wěn)和技術(shù)分析提供了技術(shù)支持。

10 總結(jié)

    該基礎(chǔ)設(shè)施改造是公司領(lǐng)導(dǎo)層在“全面推進受控管理，嚴格落實安全責(zé)任，著力加速項目建設(shè)，共同構(gòu)建和諧石化”思想要求下的一項實踐應(yīng)用，項目按期完成了目標(biāo)，系統(tǒng)符合建設(shè)的要求。技術(shù)創(chuàng)新點突出，各項技術(shù)配套、銜接性強、適合生產(chǎn)實際、可操作性強。

    項目領(lǐng)導(dǎo)小組在負責(zé)整個工程的領(lǐng)導(dǎo)、組織、協(xié)調(diào)和重大問題的決策起到了至關(guān)重要的作用；各應(yīng)用單位積極參與，對工程的技術(shù)路線、方案和產(chǎn)品功能等重要技術(shù)問題提出了很好的建議和指導(dǎo)；外協(xié)單位對系統(tǒng)項目實施的具體工作，包括調(diào)研、需求分析、規(guī)劃方案設(shè)計、推廣應(yīng)用和培訓(xùn)給予了積極的技術(shù)支持。這些都是基礎(chǔ)設(shè)施改造順利完成的關(guān)鍵因素。

    各單位、各部門從項目建設(shè)的要求和專業(yè)管理方面提供指導(dǎo)、技術(shù)支持和應(yīng)用環(huán)境的支持，各應(yīng)用單位部門負責(zé)人、技術(shù)員等從操作應(yīng)用等方面給予意見和建議，外協(xié)單位在各單位的緊密配合、嚴密組織下與需求單位的共同努力完成了項目的需求調(diào)研、分析、研發(fā)、組織實施的工作。為烏石化MES項目更好的應(yīng)用創(chuàng)造有利條件，實現(xiàn)MES設(shè)備配備合理化、應(yīng)用整體化控制奠定了基礎(chǔ)。

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本文標(biāo)題：烏魯木齊石化MES系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施改造回顧

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