（管理科学与工程专业论文）基于智能模型库的石化企业sdss研究.pdf

基于智能模型库的石化企业s d s s 研究 于两要 经过2 0 多年改革开放，特别是我国已经成为世贸组织成员的今天，我国 石油石化企业的经营环境也发生了根本性的变化，西方跨国公司因其常规产 品市场需求已趋于饱和，正积极向亚洲国家拓展空间，大批国际资本涌入我 国周边的远东、中东和东南亚国家石油石化市场，加大了对我国石油石化工 业的威胁。同时，入世后，国内市场国际化的进程将加快，来自跨国公司和 周边国家的竞争将明显加剧，石油石化企业要面对更为复杂的经营环境。因 此，迎接新时代的挑战，转变战略模式，提升竞争力是中国石油石化企业的 必然选择。 石化企业是典型的流程型企业，其生产流程连续，规模大，由许多复杂、 内部关联的单元操作模块组成。石化企业仪表自动化程度较高，技术进步速 度很快，以信息化改造传统石化企业，提高生产效率，降低生产成本，管理 信息化和决策智能化是提高石化企业竞争力的重要途径。 从石化企业整体角度来分析设计，将数据仓库( d a t aw a r e h o u s e ，d w ) 、 联机分析处理( o nl i n ea n a l y s i sp r o c e s s i n g ，o l a p ) 和数据挖掘( d a t a m i n i n g ，d m ) 进行有机结合的石化企业综合决策支持系统( s y n t h e t i c d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m sf o rp e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e ，s d s s p c e ) 将 成为石化企业在经济全球化和信息时代的有力的决策支持工具。 另外，在原油价格已经与国际油价接轨的今天，国际油价的频繁变动给 我国石化企业的生产成本造成很大的不确定性，原油价格的高低直接影响到 石油下游产品以及石油化工合成产品的成本和价格，影响到石化企业生产经 营计划的安排，石化企业的生产经营风险也大大增加了。虽然石化企业在生 产过程中，积累了大量的国际原油价格数据，但这些数据并没有被管理者所 充分利用，研究如何从这些数据中挖掘出国际原油价格变动规律，用来预测 原油价格，辅助决策者进行决策，对石化企业也将有重要的意义。 本文从石化企业生产经营分析入手，详细分析了石化企业生产经营特点 和石化企业生产经营内容，为石化企业综合决策支持系统的研究提供业务支 持，并构建了石化企业信息化集成模型，为石化企业综合决镱支持系统提供 了信息平台。 哈尔滨工程大学博士学位论文 基于以上两点，本文构建了石化企业综合决策支持系统( s d s s - p c e ) 体 系结构。s d s s p o e 体系结构以基于知识的决策支持系统体系结构为基础，包 括语言子系统、问题处理子系统、o l a p 工具、数据仓库系统、知识库系统、 模型库系统几大部件。其中模型库系统由专题模型库系统、动态模型库系统 和智能模型库系统构成。专题模型是指针对具体问题而事先设计完成的模型； 动态模型是指用于生产新模型的基本模块和基本要素，是将一些通用的模型 进行拆分形成基本模块和基本要素；智能模型是指数据挖掘技术中的算法或 模型。智能模型库系统是s d s s p c e 的核心部件，通过该系统使得s d s s p c e 具 备了深度数据分析能力、知识发现能力和复杂计算能力。智能模型库系统设 计思想由本文首次提出，为综合决策支持系统的研究开辟了新的途径和方法。 本文最后结合相空间重构技术和递归图原理，应用s d s s p c e 智能模型库 中的人工神经网络智能模型，提出了基于相空间重构技术的人- r , o 经网络预 测方法，并构建了国际原油价格预测的智能模型，为国际原油价格预测提供 了新的思路和方法，也为石化企业生产经营决策提供了重要的依据。 关键词：石化企业；综合决策支持系统；智能模型库；人工神经网络；国际 原油价格预测 基于智能模型库的币i 化企业s d s s 研究 a b s tr a c t t h r o u g ht h er e f o r ma n do p e n i n g u po fm o r et h a n2 0y e a r s ，e s p e c i a l l y t o d a yw h e no u rc o u n t r yh a sa l r e a d yb e c o m em e m b e ro fw o r l d t r a d e o r g a n i z a t i o n t h em a n a g e m e n te n v i r o n m e n t so fe n t e r p r i s e so fp e t r o l e u m a n dp e t r o c h e m i c a li n d u s t r yo fo u rc o u n t r yh a v ec h a n g e df u n d a m e n t a l l y t o o ，t h ew e s t e r nt r a n s c o r p o r a ti o nh a sa l r e a d yt e n d e dt o w a r d st h e s a t u r a t i o nb e c a u s eo fi t sr o u t i n ep r o d u c t sm a r k e td e m a n d ，e x p a n d i n g t h es p a c et ot h ea s i a nc o u n t r i e sa c t i v e l y ，l a r g eq u a n t i t i e so f i n t e r n a t i o n a lc a p i t a lp o u ri n t op e r i p h e r a lt h ef a re a s t ，t h em i d d l e e a s ta n dm a r k e to fp e t r o l e u ma n dp e t r o c h e m i c a li n d u s t r yo fc o u n t r yi n s o u t h e a s ta s i ao fo u rc o u n t r y ，h a v es t r e n g t h e n e dt h et h r e a tt o p e t r o l e u mp e t r o c h e m i c a li n d u s t r yo fo u rc o u n t r y m e a n w h i l e ，a f t e r e n t e r i n gt h ew t o t h ep r o c e s so ft h ei n t e r n a t i o n a l i z a t i o no fd o m e s t i c m a r k e tw i i ib ea c c e l e r a t e d ，t h ec o m p e t i t i o nf r o mt r a n s c o r p o r a t i o n a n ds u r r o u n d i n gc o u n t r i e sw i 儿b eo b v i o u s l ya g g r a v a t e d ，e n t e r p r i s e s o fp e t r o l e u ma n dp e t r o c h e m i c a li n d u s t r ys h o u l df a c em o r ec o m p l i c a r e d m a n a g e m e n te n v i r o n m e n t s oit ist h ei n e v i t a b l ec h o i c e so fc h i n e s e p e t r o l e u ma n dp e t r o c h e m i c a li n d u s t r ye n t e r p r i s e st os o l u t et ot h e c h a l l e n g eo f n e w e r a c h a n g e t h es t r a t e g i cm o d e ，p r o m o t et h e c o m p e t i t i v e n e s s p e t r o c h e m i c a li st h et y p i c a lp r o c e d u r ee n t e r p r i s e ，i t sp r o d u c t i o n p r o c e d u r e sa r em a d eu pb yr e l a t e du n i to fal o to fc o m p l i c a t e dm o d u l e i n s i d ew h i c hi ss u c c e s s i v ea n dl a r g es c a l e t h ea u t o m a t i cd e g r e eo f p e t r o c h e m i c a li sr e l a t i v e l yh i g h ，t h et e c h n o l o g i c a lp r o g r e s si sv e r y f a s t ，i ti si m p o r t a n tw a y st oi m p r o v ep e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e s c o m p e t i t i v e n e s st h o u g hi n f o r m a t i o n b a s e dt r a d i t i o n a lp e t r o c h e m i c a l o ft r a n s f o r m a t i o n ，i m p r o v i n gp r o d u c t i o n e f f i c i e n c y ，r e d u c i n gt h e p r o d u c t i o nc o s t ，m a n a g i n gt h ei n f o r m a t i o n i z a t i o na n dm a k i n gd e c i s i o n s i n t e l l i g e n t l y 哈尔滨工程大学博士学位论文 a n a l y s et h ed e s i g nf r o mt h ew h o l ea n g l eo fp e t r o c h e m i c a l ，t h e s y n t h e t i cd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m sf o rp e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e ( s d s s p c e ) ，w h i c hd e v e l o p e dt h o u g hd a t aw a r e h o u s e ，o nl i n eh n a l y s i s p r o c e s s i n ga n dd a t am i n i n gc o m b i n e d ，w i l lb e c o m ee f f e c t i v ed e c i s i o n s u p p o r tt o o lf o rp e t r o c h e m i c a li nt h ee c o n o m i cg l o b a l i z a t i o na n d i n f o r m a t i o na g e i na d d i t i o n ，t o d a yw h e nt h ec r u d eo ilp r i c eh a sa l r e a d yb e e n i n t e g r a t e d w i t ht h ei n t e r n a t i o n a l ，t h ef r e q u e n tc h a n g eo ft h e i n t e r n a t i o n a lo i lp r i c ec a u s e sv e r yg r e a tu n c e r t a i n t yt ot h e p r o d u c t i o nc o s t so fp e t r o c h e m i c a lo fo u rc o u n t r y ，t h el e v e lo ft h e c r u d eo i1p r i c ei n f l u e n c e st h ed o w n s t r e a mp r o d u c t so fp e t r o l e u ma n d c o s ta n dp r i c et h a tt h ep e t r o c h e m i c a lc o m p o s e dp r o d u c t sd i r e c t l y ， i n f l u e n c i n gt h ea r r a n g e m e n tt h a tp e t r o c h e m i c a l ，r i s k so fp e t r o c h e m i c a l i n d u s t r ye n t e r p r i s e sh a v ei n c r e a s e dg r e a t l yt o o t h o u g hp e t r o c h e m i c a l i n d u s t r ye n t e r p r i s e sh a v ea c c u m u l a t e dal a r g ea m o u n to fi n t e r n a t i o n a l c r u d eo ilp r i c ed a t ai np r o c e s so fp r o d u c t i o n ，b u tt h e s ed a t ah a v en o t b e e nf u l l yu t i l i z e db yt h em a n a g e r ，s t u d i n gh o wt oe x c a v a t et h e i n t e r n a t i o n a lc r u d eo i1p r i c ec h a n g el a wf r o mt h e s ed a t a ，b e i n gu s e d f o rp r e d i c t i n gt h ec r u d eo i1p r i c e ，h e l p i n gp o l i c y m a k e rc a r r y o n d e c i s i o n 。a 1 lt h o s ew i l lb e c o m ei m p o r t a n tm e a n i n g st op e t r o c h e m i c a l t h i st h e s i sp r o c e e d sw i t hp r o d u c t i o na n dm a n a g e m e n ta n a l y s i so f t h ep e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e ，h a sa n a l y s e di nd e t a i lc h a r a c t e r i s t i c s a n dc o n t e n t so fp e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e sp r o d u c t i o na n dm a n a g e m e n t ， o f f e rt h eb u s i n e s ss u p p o r tf o rt h er e s e a r c ho fs d s s p c e ，s t r u c t u r et h e i n f o r m a t i o ni n t e g r a t e dm o d e lf o rp e t r o l c h e m i c a le n t e r p r i s e ( i i m p c e ) ， h a so f f e r e dt h ei n f o r m a t i o np l a t f o r mf o rs d s s p c e o nt h eb a s i so ft h ea b o v et w or e s p e c t s ，t h i st h e s i ss t r u c t u r e st h e s y s t e ma r c h i t e c t u r es d s s - p c e s d s s p c es y s t e ma r c h i t e c t u r ei sb a s e d o ns y s t e ma r c h i t e c t u r eo fd s sb a s e do nk n o w l e d g e ，i n c l u d i n gl a n g u a g e s y s t e m ，p r o b l e mp r o c e s s i n gs y s t e m ，o l a pt o o l ，d a t aw a r e h o u s es y s t e m ， 基于智能模型库的4 i 化企业s d s s 研究 k n o w l e d g eb a s es y s t e ma n dm o d e lb a s es y s t e m t h em o d e lb a s es y s t e mi s c o m p o s e do fs p e c i a lm o d e lb a s es y s t e m ，d y n a m i cm o d e lb a s es y s t e ma n d i n t e l l i g e n c em o d e lb a s es y s t e m t h es p e c i a lm o d e li st h em o d e ld e s i g n e d t ot h ec o n c r e t ep r o b l e mi na d v a n c e ：t h ed y n a m i cm o d e lm e a n st h a ti s u s e df o rp r o d u c i n gt h eb a s i cm o d u l eo ft h en e wm o d e la n db a s i ck e y e l e m e n t ，i ti sf o r mb a s i cm o d u l ea n db a s i ck e ye l e m e n tt od i v i d eu p t og oo ns o m ei nc o m m o nu s em o d e l ：t h ei n t e l l i g e n c em o d e lm e a n st h e a l g o r i t h m so rm o d e l so fd a t am i n i n g 。t h ei n t e l l i g e n c em o d e lb a s es y s t e m i st h ek e yp a r to fs d s s p c e ，m a k es d s s p c ep o s s e s sd a t aa n a l y t i c a l c a p a c i t yo ft h ed e p t h ，f i n dk n o w l e d g ea b i l i t ya n dc o m p l i c a t e d c o m p u t i n gc a p a b i l i t yt h r o u g ht h i ss y s t e m t h es y s t e m a t i cd e s i g n p h il o s o p h yo fi n t e ll i g e n c em o d e lb a s es y s t e mi sp u t f o r w a r df o rt h e f i r s tt i m eb yt h i st h e s i s ，h a so p e n e du pn e ww a ya n dm e t h o df o r t h e r e s e a r c ho fs d s s t h i st h e s i sc o m b i n i n gp h a s es p a c er e c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n d r e c u r r e n c ep l o tt e c h n o l o g y ，u s i n ga r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r ks t o r e di n t h ei n t e l l i g e n c em o d e lb a s eo fs d s s p c e ，p u t sf o r w a r dt h ea r t i f i c i a l n e u r a ln e t w o r kp r e d i c t i o nm e t h o db a s e do np h a s es p a c er e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y a n ds t r u c t u r et h ei n t e l li g e n c em o d e lo fi n t e r n a t i o n a l c r u d eo i lp r i c ep r e d i c i t o n ，h a so f f e r e dt h en e wt h i n k i n ga n dm e t h o d f o rp r i c ep r e d i c i t o no fi n t e r n a t i o n a lc r u d eo i l ，h a v eo f f e r e dt h e i m p o r t a n tb a s i sf o rt h ef a c to fp e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e sp r o d u c t i o n a n dm a n a g e m e n tb u s i n e s sd e c i s i o nt o o k e y w o r d s ：p e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e ：s y n t h e t i cd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m s ：i n t e l l i g e n c em o d e lb a s e s ：a r t i f i c i a ln e u r a l n e t w o r k ：i n t e r n a t i o n a lc r u d eo i lp r i c ep r e d i c t i o n 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导 下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文 献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已 注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ： 日期：扮 月lp 日 i 第1 章绪论 1 1 论文选题背景 第1 章绪论 2 1 世纪，石油工业将面临着很多巨大的挑战，我国石油企业所面临的环 境将更为严峻“1 。 是世界石油工业经过新一轮的大规模兼并重组，形成了一批巨型的跨 国石油公司。自2 0 世纪9 0 年代以来，全球范围内石油公司之间一系列的大 规模兼并重组，基本形成了以埃克森莫比尔、英荷壳牌、b p 、雪佛龙德士古 和道达尔菲纳埃尔夫等超巨型公司垄断世界右油市场的新格局。目前，主要 跨国石油公司控制了世界3 0 以上的石油工业产值，其贸易量和直接投资金 额超过了全世界的2 3 ，并拥有8 0 以上的世界石油石化先进技术。主要石油 技术服务公司哈里伯顿、斯伦贝谢、贝克休斯占据了全球物探市场4 5 的份 额，测井市场8 8 的份额，压裂市场6 9 的份额。石油巨头将会把对石油资源 和市场份额的争夺扩展到全球各地，不仅对产油国的国家石油公司形成直接 的威胁，同时还会不断挤压中等规模石油公司的生存空间。中国石油企业的 生存和发展，已不再是国内三家石油公司的竞争，而是与国际大石油公司的 竞争。 二是全球炼化产品生产能力严重过剩。例如，2 0 0 1 年全球乙烯生产能力 1 0 7 亿吨，开工率为8 4 ，能力过剩1 7 0 0 力1 吨，合成纤维能力3 2 4 6 万吨， 开工率7 8 8 ，能力过剩6 8 8 万吨。因此，近年来石油巨头将其发展重点和 市场重点逐步转移到亚太地区，我国大陆市场是重中之重，跨国公司的投资 高潮出现在中国加入世贸组织前后，中国已经逐渐成为其亚洲业务的重心。 三是世界石油技术迅猛发展。自2 0 世纪8 0 年代中延续至今的这次新技 术革命，正在向纵深发展，其影响更加深远，新概念、新理论、新工艺、新 方法层出不穷。技术进步改变了常规与非常规石油资源的界限。在上游领域 多学科团组模式开始出现，综合集成快速发展，已经对企业的战略管理产生 了重大影响。在下游领域，环境、资源、市场需求成为炼化技术发展的重要 动力，技术水平和创新能力直接关系到企业的生存和发展。 哈尔滨：i ：释人学博十学位论文 四是与以往相比，客户对石油企业提出更多的要求。石油市场将更加开 放，企业应更加关注客户需求，增加客户的满意度和忠诚度。客户关系管理 已成为一个热门话题。将业务从提供产品转化为提供个性化的解决方案对石 油工业是一巨大挑战，也是今后企业掌握生存技能的前提条件。 经过2 0 多年改革开放，特别是我国已经成为世贸组织成员的今天，我国 石油石化企业的经营环境也发生了根本性的变化，西方跨国公司因其常规产 品市场需求已趋于饱和，正积极向亚洲国家拓展空间，大批国际资本涌入我 国周边的远东、中东和东南亚国家石油石化市场，加大了对我国石油石化工 业的威胁。同时，入世后，国内市场国际化的进程将加快，来自跨国公司和 周边国家的竞争将明显加剧，石油石化企业要面对更为复杂的经营环境。因 此，迎接新时代的挑战，转变战略模式，提升竞争力是中国石油石化企业的 必然选择。 石化企业是典型的流程型企业，其生产流程连续，规模大，出许多复杂、 内部关联的单元操作模块组成。石化企业仪表自动化程度较高，技术进步速 度很快，以信息化改造传统石化企业，提高生产效率，降低生产成本，管理 信息化和决策智能化成为新时代石化企业提高竞争力的重要途径”。 经过几年的发展，我国石化企业信息化发展已经出具规模，各个企业均 已不同程度的实施了：信息网络和数据库等基础设施建设、生产装胃先进控 制和生产过程优化、计算机辅助设计( c a d ) 、生产流程模拟、办公自动化( o a ) 、 管理信息系统( m i s ) 、计算机集成制造系统( c l m s ) 、企业资源计划( e r p ) 等信 息系统“1 。 随着石化企业信息化的不断深入，信息化提高了生产效率，降低了生产 成本，促进了石化企业的发展。但同时，又使石化企业陷入了严重的“信息 孤岛”和“数据丰富而知识贫乏”的尴尬境地。出现这样问题的主要原因有： ( 1 ) 石化企业信息系统的多样性：石化企业信息化过程中，实施的信息 系统包括集散控制系统( d c s ) 、实验室信息管理系统( l i m s ) 、生产调度系 统、企业资源计划( e r p ) 、办公自动化系统( o a ) 等。 ( 2 ) 缺乏整体观念和系统的指导思想，使得各个信息系统各自为政：无 论是石化企业本身还是软件企业，信息化过程中，注重企业局部业务处理的 信息化，各个信息系统拥有自己的数据库系统，均独自保存和处理与自己相 2 第l 章绪论 关的数据，造成企业数据冗余、不能共享等现象，出现严重的“信息孤岛” 问题。 ( 3 ) 石化企业现有信息系统主要以业务处理型为主，决策面对企业积累 的大量繁杂、分散、冗余数据两无法利用。并且由于缺乏有效的数据处理和 分析工具，使得宝贵的数据资源成为企业负担而不是财富，造成了“数据丰 富而知识贫乏”的问题，使得石化企业陷入了尴尬境地。 企业积累的数据包含了企业历史状态及大量的环境信息，隐含着巨大的 商业知识，充分利用这些数据将有助于石化企业决策者把握企业的运行趋势 和外部环境变化，从而做出正确的决策。此时，如何充分利用这些宝贵资源， 把数据转换为信息，把信息转换为知识，利用这些知识进行决策支持，解决 石化企业的尴尬问题已成为石化行业的共识和急需解决的问题。 决策支持系统( d s s ) 作为有效的决策支持工具，具有较强的信息处理和 分析能力，帮助管理者在半结构化或非结构化的任务中作决策n ，为我们解决 上述问题提供了工具，但传统的决策支持系统是从管理信息系统的基础上发 展而来的，以数据库为数据源，以模型库系统为主体，且主要针对某一具体 问题而研究开发，不能有效解决石化企业面临的上述问题。 数据仓库( d a t aw a r e h o u s e ，d w ) 、数据挖掘( d a t am i n i n g 。d m ) 和联 机分析处理( o nl i n ea n a l y s i sp r o c e s s i n g ，o l a p ) 等先进技术的出现为决 策支持系统的研究和开发开辟了新的思路和方法。把三者与传统决策支持系 统技术结合起来形成的决策支持系统，理论界将其称作综合决策支持系统， 是一种更高级别的决策支持系统n ，是决策支持系统的发展方向。 从石化企业整体角度来分析设计，研究企业级的决策支持系统石化 企业综合决策支持系统( s y n t h e t i cd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m sf o r p e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e ，s d s s p c e ) 将成为石化企业在经济全球化和信 息时代有力的决策支持工具。 另外，在原油价格已经与国际油价接轨的今天，国际油价的频繁变动给 我国石化企业的生产成本造成很大的不确定性，原油价格的高低直接影响到 石油下游产品以及石油化工合成产品的成本和价格，影响到石化企业生产经 营计划的安排，石化企业的生产经营风险也大大增加了m 。虽然石化企业在生 产过程中，积累了大量的国际原油价格数据，但这些数据并没有被管理者所 哈尔滨1 料人学博士学侮论文 充分利用，研究如何从这些数据中挖掘出国际原油价格变动规律。用来预测 原油价格，辅助决策者进行决策，对石化企业也将有重要的意义。 1 2 论文研究目的和意义 基于以上背景，本文对石化企业综合决策支持系统进行了分析与设计， 构建了s d s s - p c e 体系结构，并对该体系中的智能模型库系统及国际原油价格 智能预测模型进行了深入研究。具有以下研究目的和意义： 1 、在我国石化企业面临严峻挑战的形式下，从石化企业实际需求出发， 研究石化企业综合决策支持系统，对于指导石化企业信息化发展和提高石化 企业竞争力具有重要的意义。 2 、将数据仓库、联机分析处理和数据挖掘与决策支持系统进行有机结合， 构建的以智能模型库系统为核心的石化企业综合决策支持系统( s d s s p c e ) 具备自学习能力、多维分析能力、高效信息处理和分析能力，能够帮助石化 企业充分利用宝贵的数据，挖掘知识，为石化企业在经济全球化和信息时代 提供有力的决策支持工具。 3 、在s d s s - p c e 体系结构中，将模型库系统分为专题模型库系统、动态 模型库系统和智能模型库系统，增强了s d s s p c e 的智能性，扩大s d s s p c e 的应用范围，提高了s d s s p c e 可维护性和可扩展性。模型库系统的分类及智 能模型库系统的设计思想为综合决策支持系统的研究开辟了一条新的思路和 方法。 4 、利用s d s s p c e 智能模型库中的人工神经网络模型对石化企业积累的国 际原油价格数据进行数据挖掘，构建的国际原油价格预测模型，为石化企业 生产经营提供了重要的决策依据。也为石化企业迎接2 0 0 6 年，我国原油市场 向世界开放的经济形势做好准备。 5 、基于相空间重构的人工神经网络预测方法实现了相空间重构技术、递 归图技术和人工神经网络技术的有机结合，为国际原油价格预测提供了新的 思路和方法，也弥补了传统时间序列预测方法无法解决复杂非线性时间序列 预测问题的缺陷。 4 第1 章绪论 1 3 国内外研究现状 1 ，3 1 石化企业信息化发展和研究现状 1 3 1 1 石化企业信息发展现状 随着世界工业经济信息化的发展。石油化学工业也迅速实现了信息技术 与生产、经营的协调发展，总的发展趋势是依托网络化实现生产过程和经营 过程中各环节的集中计划、监控、管理和协调，依托模型化对生产过程和经 营过程以及战略决策进行模拟和调整。也可以说网络化、模型化也就是集成 化( 一体化) 和科学化，这是当前石油化学工业信息化和计算机化的主要特 征“ 1 、国外石化企业信息化“， 自2 0 世纪9 0 年代，国外石化企业投资重点向信息技术装备转移，据美 国i n f o r m a t i o nw e e k 介绍，1 9 9 7 年美国应用信息技术最多的5 0 0 家公司平均 每家投入2 3 亿美元，比上年增长8 。按行业看，投入金额占营业额的比重 最高者达6 6 ，平均为2 9 。目的是维持先进的基础设施，降低成本，增加 决策能力，加快反应能力，提高服务质量，开拓业务领域。1 9 9 1 年，美国企 业对信息技术袈备的投入已占装备总投资的近半数。1 9 9 4 年，美国企业对信 息技术装备的投入第一次超过其厂房等常规设备的投入。1 9 9 6 年投入达2 1 2 0 亿美元，大大超过了一般工业设备投资金额( 1 3 0 0 亿美元) ，并且提出信息 技术是企业的核心。 近几年，国外石化公司在信息技术上的投资每年超过4 0 0 亿美元，占全 球石油化工营业额( 2 万亿美元) 的2 。全球前3 0 名石化公司的信息技术投 入从2 5 4 亿美元年到2 0 亿美元年。 随着社会、国民经济、企业不同层次和不同范围的信息化的发展，国外 石化公司均重视信息集成技术的应用，纷纷构架工厂级、公司级甚至超公司 级的信息集成系统。 i n v e n s y s 公司推出f r o ms e n s o rt ob o a r d r o o m s o l u t i o n ，即从传感器 到最高决策层的解决方案，a s p e n t e c h 公司推出s m a r tm a n u f a c t u r i n z s y s t e m ，即以模型为核心的聪敏生产系统，i b m 公司推出以数据模型为核心 哈尔滨一e 程大学博士学位论文 的工厂信息集成系统，都代表了当今的技术流派。 t e x a c o 公司的业务部门普遍应用计算机和网络，大量的数据处理都由计 算机在网上在线操作，如财务、销售、计划、统计等。系统解决了事务处理、 管理和决策等多层次的信息化。特别是对生产计划优化、原油混炼、生产数 据采集、过程模拟优化等提高经济效益的应用集成更加重视。 意大利a g i p 石油公司总结了历史经验，在6 0 8 0 年代，加工每桶原油 利润可达数美元( 如4 6 美元) ，当时的注意力是d c s 。到9 0 年代后，原 油价格大幅度起伏，政府的环境法规苛刻，竞争表现为全球化，加工每桶原 油的利润只有几十美分( 如0 2 o 5 美元) 。因此，a g i p 提出了以数据模 型为核心的工厂信息集成系统的方案，并从1 9 9 3 年起在下属7 个炼油厂的4 个厂进行实施，效果显著。其目的是节省时间收集数据，集中时间分析数据； 信息采集从低层到上层，从供应链的源头到尽头，而计算结果和指令从上层 一直传递到底层；工厂所有人员都参与对生产成本等管理；生产、经营的各 部门都共享数据，使工厂变得更有效益。它由面向数据( 而非面向应用) 模 型的核心系统，链接实时数据库和关系数据库，对生产过程进行过程监视、 控制和诊断，环境监测，单元整合，模拟和优化。在管理决策层进行物料平 衡、生产计划、调度、排产、企业资源计划、离线在线模拟与优化等。 u o p 公司正在实施企业的全面管理即工厂信息集成系统。过去1 0 年，炼 油厂的控制和信息系统已经出单元常规控制发展到多单元的集成优化。下一 步将向企业级的计划优化发展。u o p 公司认为，成功的实施策略既不是自底 向上，也不是自顶向下，而是全面集成，这样才能提高系统的成功率，保证 所有部分保持最优、最高的效益水平。 国外石化企业非常重视决策的科学化，大部分与数量分析方法相联系的 管理方法都被归入运筹管理中。在石油化工业的具体技术有实时数据库及数 据处理技术，如p i 、i n f o p l u s x 、o n s p e c 等；数据校正技术，如d a t a c o n 、 s i g m a f i n e 、a d v i s o r 等；流程模拟技术，如p r o i i 、a s p e n p l u s 、h y s i m 等：专用设备模拟技术弼口裂解炉用s p y r o 、废热锅炉用t e s ( t r a n s f e rl i n e e x c h a n g es i m u l a t i o n ) 和炉堂换热用f i r e b o x 等；物料平衡技术，如o p e n y i e l d 等；严格在线模拟与优化技术，如r o m 、r o m e o 、r t o p t 等；节能央 点技术，如a s p e n p i n c h 、h e x t r a n 等；动态模拟技术，如a s p e nd y n a m i c s 6 第1 章绪论 等；供应链优化技术，如m i m i ( m a n a g e rf o ri n t e r a c t i v em o d e l i n g i n t e r f a c e s ) 等：先进控制技术，如d m cp l u s 等；生产计划排产技术，如 p e t r o f i n e 、p i m s ( p r o c e s si n d u s t r ym o d e l i n gs y s t e m ) 和p s s ( p r o c e s s s c h e d u l i n gs y s t e m ) 等。信息时代的经营管理在通过企业重组来解决其基 本原则和非量化方法后，最值得注意的动向，则是以数学和电子信息技术为 基础的运筹管理，在快速准确地提供信息的基础上，利用管理经济学和运筹 学，建立数学模型，对资金物质等资本运作提供可选择的最优方案的定量化 管理方法。这将是现代企业决策真正科学化的关键一步，也许是构成现代化 企业决策的主旋律。 2 、国内石化企业信息化n ， 改革开放以来，我国石油和化工企业的自动化和信息化水平，无论在装 备上、技术水平上、功能与规模上都有了较大的发展。 测量和控制装置不断更新升级，数千套d c s ( 集散控制系统) 、p l c ( 可 编程控制器) 和i p c ( 3 7 业个人计算机) 已成为大中型石油和化工企业的主要 控制手段。这些装置的应局使相应的生产信息得以在车间、乃至工厂层集成。 上述装置在小型骨干化工企业也已在一定程度上得到较好的应用。现场总线 控制系统的试用尚处起步阶段，并已有所进展。 大中型骨干石油和化工企业的主要生产过程已在不同水平上实现了自动 控制，先进控制、优化控制、专家系统、人工智能技术等己在一些大生产装 置上得到应用，并取得了显著的效益。基本实现了生产信息的集成和过程的 集成。小型骨干化工企业的主要产品的主流程已具有比较成熟的控制系统和 低成本自动化成套技术，实现了生产信息在车间层的集成。但石油和化工行 业中，各企业的发展很不平衡，不同规模企业的自动化水平也相差较大e 另 外，试点工程中取得的成果，工程化、标准化、商品化程度低，不利于推广 和转化。 优化技术在生产操作参数的优化和控制、安全性控制、生产调度和管理 中的开发与应用也取得了较好的经济效益。但也存在着成果转化的问题。 国家“8 6 3 计划”中的c i m s 试点项目已在多家大型石油和化工企业取得 成功，并取得了良好的经济效益。但总体上还处于方兴未艾的阶段。 企业管理信息系统建设已在试点的大型石油和化工企业实旌中初见成 7 哈尔滨上程大学博士学位论文 效；电子商务在中石化集团中实施t b 2 b 的电子采购和电子销售为企业增加 了商机，提高了经营效率，降低了购销费用，这一系统正在进一步发展。不 少大中型和小型化工骨干企业也开始利用i n t e r n e t 网，并在网上发布信息和 采集信息。但总体上尚处于起步阶段。企业管理信息化工作观念上