（电工理论与新技术专业论文）基于bpm的发电企业信息集成平台研究.pdf

东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u sd e e pd e v e l o p m e n to fe l e c t r i c p o w e rr e f o r m a t i o n , e l e c t r i cp o w e r i n f o r m a t i o ni sf a c i n gm o r ea n dm o r eo p p o r t u n i t i e sa n dc h a l l e n g e s t h e r ea r el o to ft e c h n o l o g y a p p l i c a t i o n si np o w e rp l a n t , s u c h c o m p u t e rt e c h n o l o g y , n e t w o r kt e c h n o l o g ya n dk i n d so f c o n t r o lt e c h n o l o g y i tw i l la d v a n t a g ei n f o r m a t i o ns y s t e mc o n s t r u c t i n g b u tt h ep r o d u c to f p o w e r p l a n t sc a r l tb es t o r e d s op r o d u c t i o ni n f o r m a t i o nm u s tl ( c 印叩w i t ht h er e q u i r e m e n ti n f o r m a t i o n e n t e r p r i s e sh a v et o 砌l a n c et h ec a p a c i t yo f c a p t u r i n gt h eo u t s i d ei n f o r m a t i o ni nt i m e 、i m p r o v i n g c o m m u n i c a t i o ni naa r e aa n dc o n f o r m i n gd a t ab yc o n s t r u c t i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m u n d e rt h e p o w e rm a r k e tc i r c u m s t a n c e i n f o r m a t i o ns y s t e mh a st ob ec o n s i s t e n tw j t ht h ed y n a m i cv a r i e t yo f b u s i n e s sa n dp a y sa t t e n t i o nt ot h es p e e d i n e s sr e a c t i o na b i l i t y s op o w e rp l a n t si n f o r m a t i o n s y s t e mn o to n l yf i ti n t oa u t o m a t i c a l l yc o n t r o l l i n ga n dp r o d u c i n gb u ta l s oi ss c i e n t i f i cd y n a m i c c o o p e r a t i n gi n t e l l e c t u a la n di n t e g r a t e d a c c o r d i n gt oa b o v e - m a n t i o n e d , t h ep a p e rb r i n g s f o r w a r dp o w e rp l a n ti n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r mb a s e do nb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t a n dr e s e a r c hi t a tf i r s t , t h ea r t i c l eh a sa n a l y z e dt h ec h a r a c t e ro fp o w e rp l a n ta n ds i t u a t i o n so fp o w e rp l a n t i n f o r m a t i o ns y s t e ma tp r e s e n t , t h e ni tp o i n t so u tt h a tt h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o no ft h ep o w e r s y s t e mi sb e i n gd i s p e r s e da p p l i c a t i o n sa n dn o wm o v i n gt o w a r d sc o m b i n i n ga p p l i c a t i o n s ， s e c o n d l y , t h ea r t i c l eh a sd i s c u s s e dt h ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o nt e c h n o l o g y , w h i c h b eu s e di nc o n s t r u c t i n gp o w e rp l a n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，a n dc o m p a r et h es u p p o r tt e c h n o l o g yo f t h ee a i e s p e c i a l l yp a ym o r ea t t e n t i o nt ow e bs e r v i c e s o nt h eb a s i so ft h e s e , t h ep a p e rh a s a n a l y z e dt h ee a ib a s e do nw e bs e r v i c e s t h i r d l y , t h ea r t i c l es t u d i e st h eb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n tt e c h n o l o g ya n ds u m m a r i z a s t h ec h a r a c t e ro ft h eb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n tt h e o r ya n dt e c h n o l o g y , t h e nm e n t i o nt h e b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n ga n dm o d e l i n gl a n g u a g ef a c et ow e bs e r v i c e s t h ep a p e rb r i n g s f o r w a r dt h ef r a m e w o r ka n di m p l e m e n to f b p m s y s t e m f i n a l l y , t h ea r t i c l eh a sp r o p o s e db u i l d i n gu pt h ep o w e rp l a n ti n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n p l a t f o r mw i t hb p mt e c h n o l o g y t h i sp l a t f o r mc o n s i s t so fp o w e rp l a n tb u s i n e s sp r o c e s sc e n t e r , p o w e rd a t ac e n t e ra n dp o w e rm e s s a g ec e n t e r t h ea r t i c l es p e c i f i e st h es c b e n a eo ft h ep l a t f o r m a n dt h r e ec e n t e r sf r a m e w o r ka n di m p l e m e n t k e y w o r d s ：p o w e rp l a n ti n f o r m a t i o n ，e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，w e bs e r v i c e ， b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n tb u s i n e s si n t e g r a t i o n ，d a t ai n t e g r a t i o nb p e l 4 w s 东南大学硕- j ”学位论文 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 签名：醌錾、导师签名：e t 期：塑：垒：歹 第一章电力企业特征及电力市场 第一章电力企业特征及电力市场 1 1 电力系统的结构和管理特点 1 1 1 电力系统的结构体系 发电企业和电网企业构成了电力系统的整体，发电、供电和用电是电力生产中不可分割的连续 环节。随着改革的深入和电力市场供求状况的变化，国家开始实施“厂网分开，竞价上网，打破垄 断，引入竞争”的电力体制改革方案。“厂网分开”，主要指将国家电力公司管理的资产按照发电和 电网两类业务划分，并分别进行资产重组。 根据电力供应链，我们可以把电力企业作下列划分：发电企业( 火电厂，水电站，核电站等) ； 供电企业它们主要由各级电力调度中心，区域、省级电网公司和市、县各级供电公司、变电站 组成。电网公司主要负责电能的输电环节；供电公司主要负责配电环节；电力调度中心是发电企业 和供电企业联系的纽带，在本文中把它们统称为供电企业。 1 1 2 电力系统的管理特点 在电力改革之前，我国电力工业管理体制大体上是三级管理。1 ：国家电力公司，省级电力公司， 市级供电公司、发电企业。各个电力公司既负责电网管理，又下辖发电公司。为了统一领导，在这 些电力企业中还纵向地构成各项职能管理体系，如：统计、计划、基建等。各企业的职能部门，除 直接接受本企业的决策层的领导外，同时也接受上级企业对口职能部门的业务领导。因此，电力工 业的管理体制应该是一个纵横交叉的矩阵结构，可分解为纵向结构和横向结构。( 如图l 1 ) 图l l 电力工业管理体制的矩阵图 1 、横向结构 电力公司和发电公司都可以横向地分解成若干功能子系统，这种横向的关系，叫做横向结构， 所形成的系统就是整体系统中的该管理层次某个单位的综合管理分系统。各级电力公司的管理体系 由计划、生产、营业、财务等各功能横向子系统组成。同样，发电企业管理体系也是如此。 l 东南大学硕七学位论文 2 、纵向结构 将不同管理层次的同一职能部i j 的管理功能综合在一起，形成一个系统，这就是纵向结构。所 形成的系统是整个系统中的该职能子系统。电力企业的纵向可以划分为以下几个分系统：发电、输 电、配电、销售、物资、基建等。 目前电力工业管理体制改革，就是按照纵向结构，将原有的管理体制分开，打破电力垄断，适 应电力市场的竞争需要。具体来说：发电企业集团负责发电；电网公司和省级电力公司负责电力调 度、输电、配电和网上售电；电网公司下辖的供电公司负责电力销售和电网建设。随着电力市场体 制的建立和不断完善，电力改革将从“厂网分开”平滑过渡到“输配电分开”。电力行业由于其生产、 消费的特点，一向把发电、送电、配电和变电作为一个整体；电力进入电网后，再也无法区分其来 源和生产者，所以电力企业的管理行为必须覆盖从原料购入和用户需求响应到发电、变电、输电、 配电和基本设施建设、服务资金结算等全过程。 1 2 发电企业的基本特征 随着国民经济的快速发展和社会用电需求矛盾的日益突出，发电厂的基建与生产规模也随之扩 大。同时随着经济改革的深化，发电企业逐步向市场化迈进的过程中，加速了发电技术的不断更新， 生产成本不断降低，从而也导致了运行和管理日趋复杂，需要处理的数据剧增，处理的精度要求也 日益提高。这种局面的出现迫切要求发电企业引入先进的企业管理理念，在信息技术、电子商务技 术和各种生产技术的基础上，通过计算机网络、数据库等手段建立完善的管理信息系统，将企业的 全部生产、经营和管理所需的数据集成起来，进行综合分析和整体优化，使企业人、财、物及信息 流处于最佳结合状态，以最佳投入、最佳转换获得最大产出，提高劳动生产率，提高资金利用率。e r p 在发电企业的应用，极大地推进了发电企业的技术进步，但同时也必须看到”：发电企业e r p 在 实施和麻用过程中还有许多问题尚待解决和完善，而其必要性、复杂性和艰巨性激励着电力行业的 技术研究人员不断地进行着艰苦的研究和有益的探索。 电力系统是一类高度复杂的工业体系，其过程特征表现为大范围的连续性和强耦合性，加上企 业决策、经营管理销售、生产运行和物资供应得紧密连锁关系，给发电企业的综合管理、系统运行 和过程控制带来了超常的难度，发电企业既具有一般流程工业的特征，又具有独特的行业特征，其 主要表现为： 1 发电企业总是将安全生产放在第一位，其生产经营和管理活动是在确保安全的前提下 追求效益最大化； 2 电能的生产与消费必须同时进行，电能不能存储。所以电能必须在“仅仅”需要的时 间和地点，以“恰好”的数量，将“合格”的电能交付用户； 3 发电企业的生产特点是设备多且长时间不间断地在高温、高压、高速下运行，并不宜 频繁起停。设备诊断和寿命管理、机组性能和经济分析是整个生产管理的核心； 4 节能降耗是获取利润的关键，降低成本的主要内容包括：降低煤耗、水耗、运行、检 修和管理成本成本： 5 目前发电企业还处在从传统的计划生产管理向“竞价上网”的市场化管理转型，企业 2 第一章电力企业特征及电力市场 的运营模式正处在不断深化改革之中。 1 3 电力市场的发展与变革及竞争 科学技术和世界经济的迅速发展加快了电力工业技术进步的步伐。回顾电力工业结构的历史演 变，大致经历的四个阶段：低水平市场竞争阶段、以规模效益为基础的攀断经营阶段、以社会资源 配置最优为目标的挚断经营阶段、纵向和横向分割引入竞争的探索和实践阶段。 电力市场的定义主要从两个方面阐述“1 ，这在很大程度上反映了电力市场与一般市场的区别。 从规制者的角度，电力市场是采用法律、经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系 统中的发电、输电、供电、用户等成员组织协调运行的管理机制和执行系统的总和；从运行技术的 角度，电力市场是电力生产、传输、分配、转换、通信和计算机系统的综合体，电力市场由交易场 所，计鼍系统，计算机系统，通信系统等组成。从纯粹的经济学角度或者从生产者和消费者的关系 的角度，电力市场首先是一种交易机制。这种机制与传统垂直一体化自然肇断条件下的电力生产和 交换的根本不同点是参与者开始拥有和行使自由选择权利，并以此为基础形成竞争。放松规制，引 入竞争是电力市场的发展方向。在这种情况下，电力市场中的各个利益主体都将面临更大的机遇和 挑战。 1 4 电力市场环境下发电企业的机遇与挑战 随着电力企业改革的深入进行。各个发电企业都逐步脱离了电网企业，走向市场，参与竞争。 在确保安全的前提下，发电企业各项业务活动，都将以追求企业利润最大化服务。我国电力体制改 革的总体目标为：打破葶断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促 进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力 市场体系。由于我国幅员辽阔，架网薄弱，电力市场采用分层分区管理，目前我国正在努力加快建 立区域电力市场，努力开放省级电力市场，逐步培育国家电力市场，形成以区域电力市场为主，以 国家市场和省级市场为辅，统一开放、协调联动的电力市场体系。这种多级多层次的电力市场给发 电企业的发展带来了更多的机遇，给发电企业提供了创造更大效益，进一步发展壮大的机会。与此 同时，发电企业也遇到了更多的挑战。随着我国国民经济的飞速发展，各行各业对于用电的需求呈 几何级数的增长，电厂的数量将会增多。随着“厂网分开，竞价上网”的政策贯彻和落实，发电侧 市场的竞争会更加激烈。 作为一个发电企业，在安全性、可靠性约束条件下，追求利润的最大化是它的主要目标。追求 发电企业的最大化利润的方法只有两种途径：增加销售收入和减少生产成本。增加销售收入的有效 方式是在电力市场交易竞价中，通过科学的分析本厂的发电成本，预测电网的需量，估计同类电厂 的报价，从而报出最有竞争力的价格，实现电厂售电和电价的最大化。与此同时，减少生产成本的 有效方式是加强电厂的内部科学管理、深挖潜力、降低成本、节能降耗、合理安排机组的启停和检 修，将机组的启停次数、机组的检修时间尽量的缩小，实现电厂的成本的最小化。显然，根据利润 查堕盔兰堡主兰竺堡苎 等于销售收入减去生产成本，企业的销售收入最人化，成本最小化时，利润也就趋于最大化。因此 电厂的管理重点从传统的计划生产，逐步过渡到基于科学调度和竞价决策的市场化生产。 1 4 市场环境下发电企业信息化需求 在今天，i t 技术对现代社会的生产、工作的影响已经无处不在了。以信息革命为主要内涵的新 经济的出现，给正在工业化的我国带来了新的选择，使我国可以有别于先工业化再信息化的老路， 立足于信息革命的成果，推进工业化，享受工业化和信息化对经济增长的双重推动，实现超越式发 展，以推动我国国民经济增长方式向保护环境、节约资源、促进可持续发展的内涵集约型方式转变。 随着我国电力厂网分开完成，电力体制改革的核心p 电力市场化导致电力行业转向以效益为中 心因此，随之而来的信息化需求巨大，电力行业的信息化需求都将保持较高的增长率。与在安全 前提下，追求利润最大化的目标相适鹿，在电力市场环境下的发电企业信息化建设总体目标，必然 围绕企业利润最大化进行并为之服务。企业运营的各类数据和信息，将对企业的良好运行产生不可 替代的作用。如何将所需的数据和信息资源加以有效的利用，将是发电企业信息化的一个重要课题。 发电企业是技术应用密集型企业。计算机技术、网络技术、各种控制技术在发电企业应用较早， 这使企业信息化建设有一定的优势。但发电企业网其业务特性决定了其产品不能储存、结构单一、 等特点使得生产信息、需求信息密切相互关联的，通过信息化建设，必须提高企业对外部各种关键 信息及时获取、改善区域内部信息沟通、数据整合能力。在电力市场坏境下，信心化建设还要适应 动态业务变化，业务流程变化，注重信息系统快速反应的能力，因此发电企业的信息化建设在满足 自动控制和生产系统上，还应该在科学化、集约化、动态化、协同化、集成化的管理系统上。 1 5 本章小结 本章阐述了电力工业体系的特点及其管理变革，并且重点分析了发电企业的特征，以及在电力 市场的建立、发展与变革的环境下，发电企业将遇到的挑战与机遇。由此引申出，企业信息化可以 促进发电企业取得最大化利润，发电企业对信息化建设的需求。 4 第二章发电企业信息化现状分析 第二章发电企业信息化现状分析 2 1 企业信息化的发展 企业信息化是一个过程，其目标是让企业适应社会发展，帮助企业利润最大化。企业信 息化这一过程大致经历三个阶段：单元技术应用、企业信息集成和跨企业信息集成。 2 1 1 单元技术应用 从二十世纪五十年代到八十年代，一些发达国家开始研究计算机技术在企业经营、管理、 设计、制造等部门的应用，形成了一批分立的、单项应用系统。如技术系统、管理系统、制 造系统等如下所示： 技术系统：计算机辅助设计( c a d ) 、辅助制造( c l i ) 、辅助工程分析( c a e ) 、辅助 工艺编制( c a p p ) 和产品数据管理( p d m ) 制造系统：成组技术、数控技术、计算机辅助检验、检测、监控和诊断 管理系统：办公自动化( o a ) 系统、电子数据交换( e d i ) 、辅助决出支持系统及财务 管理、人力资源管理等子系统。 。 上述这些系统的建成，有力地提高了企业的决策、经营和管理水平，提高了企业的核心 竞争力。但由于当时企业信息化的初期，缺乏统一规划，同时由于计算机和操作系统缺乏开 放性，企业行用软件，特别是企业自己开发的软件往往只能在特定环境下运行，这些原因都 造成各个系统间无法进行信息交互。单元技术是企业信息化的基础。如果单元技术的基础没 有打好，会给今后的信息化工作增加很多麻烦，很可能会浪费投资。所以现在进行单元技术 应用建设要吸取教训，必须本着“总体规划，分期实施”的指导思想来安排建设和投资，应 以可移植性、互操作性，伸缩性和通用性为原则。 2 1 2 企业信息集成 后来由于企业市场化、国际化的发展，使竞争越来越剧烈、为了提高企业竞争力，各个 企业都注意到实现企业内信息化的重要性，开始全面考虑企业的信息化建设，把原来分布的 各个功能系统组合起来形成新的集成系统。美国于7 0 年代末提出计算机集成制造系统 ( c i - i s ) 的概念。c i m s 以人为中心，以系统工程理论为指导，以网络为传媒，以集成为核 心，以业务重组为主线，实现企业物流和作业流的有机集成。在融入九十年代提出的并行工 程、精益生产、敏捷制造、产品数据管理的概念后，计算机集成制造系统日趋完善，已经成 为发达国家制造信息化的主要运行模式之一。 现代集成制造系统一般由若干分系统组成，如工程设计分系统( c a d c a p p ) 、管理信息 东南大学硕士学位论文 分系统( m i s ) 、制造自动化分系统( c a m ) 、质量保证分系统等。发电企业中有厂级监控系 统( s i s ) 分散控制系统( d c s ) 等。这些分系统都是与应用有关的分系统，如何把这些分系 统组合起来就需要c i m s 思想的指导。体现c i i t s 思想的软件及理论主要有企业资源计划 ( 既p ) 、面向底层的制造执行系统( m e s ) 等，其中企业资源计划是实现c i 惦理念的主要 部分和核心。企业资源计划是在物料需求计划( - l p ) ，制造资源计划( 姗p i i ) 的基础上发 展起来的，它将企业的管理核心由“在最佳的时间制造和销售客户需求的合适产品”转移到 了“在最佳的时间和地点获得资源的最大增值和企业晟大效益“”。在现代集成制造系统的 总体设计中，一般都要把整个系统划分为若干分系统。一个分系统可能对应一种单元技术， 也可以不与单元技术相对应。由于某些单元技术的商品化软件已经很成熟，所以划分分系统 也经常参考软件的集成范围。现代集成制造系统使用的软件十分复杂，开发的工作量很大， 需要反复试用才会逐渐成熟，达到实用的水平。鉴于企业的技术力量有限，一般都不自行开 发，尽可能购买商品软件。分系统之间的集成技术上是商品软件之间的集成，但目前流行的 商品软件由于历史和专业的原因，在开发的起点上并没有把眼光放在企业级信息集成上，只 在某个专业的范围内实现信息共享。从类别上看，有面向生产计划和管理的、有面向产品设 计的、有面向生产过程控制的、有面向办公自动化的、有面向设备自动化的，这是目前企业 信息系统集成的重点和难点。 现代集成制造系统是企业级信息集成的标志性工程。它为企业奠定了进入信息社会的基 础，一方面在技术上为企业建设了在网络经济下运转的信息环境，另一方面在管理机制上帮 助企业建立了新的运转模式。同时，使企业具备了向更高层次发展的潜力。随着市场竞争和 科技水平的发展，企业必然要考虑跨企业信息集成的问题。 2 1 3 跨企业信息集成 现在技术的毪速发展使企业面临的竞争环境已逐渐演变成顾客需求瞬息万变、产品生命 周期不断缩短、市场竞争日趋激烈为特征，以顾客( c u s t o m e r ) 、竞争( c o m p e t i t i o n ) 和 变化( c h a n g e ) 为主体的市场格局。单个企业依靠自身的资源进行自我调整的步伐已跟不上 市场变化的速度，它必须联合行业中上下游企业，建立一条经济利益相连、业务关系紧密的 行业供应链实现优势互补，充分利用一切可利用的资源来适应激烈的全球化竞争。企业内部 供应链管理延伸和发展为面向全行业的产业链管理。管理的资源从企业内部扩展到了外部。 在这种产业链的管理过程中，为了使多个企业能在一个整体的管理下实现协作经营和协调运 作，提高客户满意度，其核心就是要实现整个产业链上信息资源的共享即企业全面( 内 部及外部) 信息集成”1 。 从范围上讲，跨企业信息集成可以分为企业集团内部集成、联邦式企业集成和动态联盟 集成“1 。企业集团内部的信息集成以经营管理集成为主，这种跨企业的信息集成通常使用远 程信息访问和电子邮件就可以了。联邦式企业指彼此的经营和财务独立但因为业务关系联合 在一起的企业，如因为产品供应链、委托设计、委托开发、转包等建立起来的业务关系。这 6 第二章发电企业信息化现状分析 种跨企业集成通常涉及的技术是供应链技术、异地设计和异地制造技术、电子邮件、电子商 务等。动态联盟是当前跨企业信息集成研究的前沿，动态联盟需要十分复杂的跨企业信息集 成技术支持，包括企业内部的经营、财务、技术、生产等和企业之间的敏捷供应链、异地设 计、异地制造、电子商务、多人异地决策等方面的支持。 2 2 发电企业的信息层次结构及分析 纵观我国电力企业信息化的发展过程，主要可以分为三个阶段：在六七十年代属于发展 初期，信息化技术主要应用在电力科技和工程计算、发电厂自动监测、变电站所自动监测 等方面，其目标主要是提高电厂和变电站所生产过程的自动化程度；从八十年代开始电力 信息化发展进入第二阶段。这一时期为专项业务应h j 阶段，计算机系统在电力大广大业务 领域的应用，如电网调度自动化、发电厂生产自动化控制系统、电力负荷控制预测、计算 机辅助设计、计算机电力仿真系统等，同时企业开始注意开发建设管理信息的单项应用系 统。随着九十年代计算机技术和网络技术的飞速发展，电力系统信息化建设也进入了加速 发展的第三阶段，这一时期在电力行业信息技术的应用的深度和广度上达到前所未有的地 步，有计划地开发建设企业管理信息系统，信息技术的应用由操作层向管理层延伸，从单 机、单项目向网络化、整体性、综合性应用发展”。 我国发电企业信息化建设近年来也取得了长足的发展。管理信息系统( m i s ) 作为企 业信息化建设的核心，经过多年的理论研究和开发实践已经逐步趋于完善。在这期间，集 散控制系统( d c s ) 的应用也不断成熟起来，新建机组几乎无一例外地上了d c s 项目，老 机组也逐步进行了d c s 改造。 传统的电厂管理信息系统是根据电厂的管理组织结构形成的一种树状的体系结构，它 基本上和电厂的行政管理体系相符合，各部门将其生产经营的各种数据通过不同的方式录 入计算机( 数据库) ，通过一定的处理，供各类人员查询和统计，把用户的工作转移到计 算机上，实现了无纸或少纸办公，一定程度上提高了生产力和生产效率。传统意义上的电 厂m i s 只能起到比较单纯的数据收集作用，实现生产、运行、管理数据的采集、存储、展 现的功能，主要存在以下几个问题： 1 由于计算机技术和管理理念的局限性，传统的m i s 系统多处于单项应用或局部 集成的运用阶段，一般包括物资管理系统、财务管理系统、资产管理系统、人 事管理系统、政务管理系统等涉及电厂生产和经营的各个方面的多种分立系统 它们形成了“信息孤岛”和数据等信息的“截流”，缺乏总体数据规划、数据 整合，部分数据有冗余或二意性，不能整合到真个管理信息平台上。 2 数据基本上是一种相对的静态，数据分析的功能很少，缺少有效的决策支持， 数据散布在各个部门，于是决策多依靠经验判断，存在很大的盲目性。 3 对设备的管理通常局限在设备的台帐、检修记录、消缺记录等静态记录上，设 备从发现缺陷到检修消缺的管理过程缺乏科学的管理流程以及对流程的监督考 7 东南大学硕上学位论文 核管理。 4 功能上缺乏与电力市场技术支持系统的接口和相关的辅助服务功能，只实现了 单一的接受信息和报价的功能。 5 局部之间的数据接口并不能实现业务整体集成，信息的利用率和整合程度不高， 不能充分利用企业整体资源。 发电企业管理信息系统( m i s ) 开发目标的确立，是为了满足企业当前面临环境的需 要：首先，通过建立连接公司各主要业务部门的m i s 系统，优化管理的方式和手段，搞好 信息资源的开发和共享，从整体上提高现代化管理水平，强化经济指标管理，实现动态成 本分析；其次，作为省级电力信息网的一部分，信息系统要和省级电力信息网同步建设， 对外要满足与省级电力信息网及国际互连网i n t c r n e t 连网的需要，使上级公司领导可以从 外部访问企业的局域网，及时获取企业的生产经营信息。发电企业管理信息系统的总体功 能结构见图”1 2 一l 。 图2 l 发电企业管理信息系统的总体功能结构 发电企业生产运行管理信息系统工作，是承担生产现场数据的采集，接受电网运行中 发电调度任务，指挥全厂( 站) 发电生产，进行电能质量和运行经济性指标管理、发电运 行调度有关信息管理以及发电生产一系列统计工作。将所有这些工作按照信息管理功能的 要求，可以划分为以下三个层次：( i ) 、基层，生产管理业务信息处理层，实现生产现场各 类新发生数据信息的登录充实，更新各类基础数据库，并实现对这些数据的检查、查询， 实现基层对数据的汇总和报表；( 2 ) 、中层，生产经营管理信息控制功能层，实现辅助制定 近期生产活动计划，实现对发电、供热完成情况和各类运行信息的统计分析；( 3 ) 、高层， 生产管理辅助决策功能层，实现对生产管理的宏观控制，辅助制定生产目标，利用综合信 息对生产管理进行综合分析，预测发展前景，对生产管理做出科学决策。 随着近几年的发展，根据电厂信息化建设发展的现状以及进一步提高发电企业生产的 安全性和经济性的需要，发电企业信息化建设开始不再孤立地仅从行政管理的角度看待 m i s 和仅从生产控制的角度看待d c s ，而在全厂范围内进行综合考虑，实现盼管控一体化”。 8 第二章发电企业信息化现状分析 为此，近年来兴起了厂级实时监控信息系统( s i s ) 的建设。 我们有必要认识和研究火电厂实时监控系统。由于火电厂发电生产过程环节多，所以 需要监控的对象多，其监控对象主要有汽轮发电机组、锅炉燃烧及供水、蒸汽系统、化学 水处理系统、输煤系统、升压变电站等。对单元发电机组监控时，数据主要来自集散控制 系统( d c s ) 。对锅炉燃烧及供水、蒸汽管道系统监控时，数据主要来自d c s 系统。对升 压变电所的数据主要来自s c a d a 系统。除此以外，还有辅助系统( p l c s ) 和汽机监控系 统( d e h ) 等。 为了提高电厂的整体管理水平和运行效率，增强电厂的市场竞争力，电厂信息化建设 必需在实时控制的基础上不断向管理层面深入，开发出集管理与控制于一的电厂信息集成 系统，获得了一体化的经验。在的d c s 与m i s 之间形成管理控制一体化厂级监控信息系 统( s i s ) a lo 该系统对全厂的实时过程进行优化管理。从功能上讲，它一方面采集d c s 等控制系统的数据来实现电厂的运行优化、负荷调度分配、经济性能分析、设备故障诊断、 设备状态维修以及设备寿命管理等；另一方面又将数据传给电厂的相关管理信息系统 ( m i s ) 。s i s 系统处于具有高精度、高速度、高可靠性要求的d c s 系统与实时性要求不高 的m i s 系统之间，是电厂自动化、信息化架构中的过渡层面，起到隔离作用。厂级监控信 息系统的核心是数据通道，系统的设计与开发也主要围绕数据通道展开。目前s i s 系统数 据通道中的两个核心问题大多进行如下规划； a m i s 与d c s 、s c a d a 等自动化控制系统之间可通过d d e ( 动态数据转换) 通信，b a s i c 编程s o c k e t 通信、b a s i c 编程串口通信等3 种方式实现。d d e 通信具有通 信的数据鼍大，较好地满足了实时性的需求。一般情况下系统优选d d e 通信方式来实现 d c s 、s c a d a 系统与m i s 的通信。不过，出于通_ 4 性的考虑，也常常选择s o c k e t 通信方 式来实现这一任务。s o c k e t 通信具有传输速度快、效率高、应用广泛的特点( 现在的电厂 d c s 工作站在网络服务上都支持基于t c p 1 p 协议的s o c k e t 网络编程接口) 。 b 采用w e b 浏览器w e b 服务器，数据库( d b ) 服务器3 层结构( 即b s 结构) 来架构在m i s 网上的信息发布和接收。实时系统首先从电厂d c s 、d e h 、s c a d a 等生产 运行自动化系统取得实时数据，处理成管理者需要的实时信息，送入m i s 。对于某机组部 分，由于电厂d c s 网段与m i s 网段是相互隔离的，于是在两个网络之间要设置路由器， 并设置网关机或在m i s 网上设置接口机来完成数据传送任务( 网天机可直接或通过路由器 与d c s 网相连) 。对于远动s c a d a 部分，由于s c a d a 系统与m i s 网也是相互隔离的， 于是在两者之间也设置网关机来进行实时数据的采集、处理与发送。构成了以数据的采集、 处理、传送、存储以及与用户交互过程中的数据流为核心的实时的通信系统。 随着电力企业信息化的不断深入，e r p 、c r a m 、s c m 等先进的企业信息系统引入电 力行业。结合目前发电企业常见的信息系统包括：实时监控系统( s i s ) 、m i s 系统、发电 报价系统和企业门户等行业应用，我们可以得出目前发电企业所构成的信息的层次结构大 致如下： 9 东南大学硕士学位论文 1 设备运行层：检测仪表或执行装置的运行参数和状态的实时数据采集和控制； 2 过程控制层：d c s 、s c a d a 、p l c 的生产过程等功能组级控制； 3 机组控制层：各种业务处理和运行操作，并对数据进行采集和维护； 4 生产管理层：对各种基础数据进行综合加工，生成各方面管理需要的信息； 5 经营决策层：对各种管理信息的挖掘和分析生成经营决策信息。 整个发电企业的信息系统的层次结构如图2 2 所示： 图2 2 发电厂信息系统的层次结构图 2 3 发电企业信息化存在问题 随着最近几年中国电力体制改革的深入开展，市场竞争导致企业信息化的目标更加清 晰，就是强化核心竞争力，提高企业效益。因此在电厂企业信息化建设中，要求高度重视 整合企业软硬件资源，综合考虑管理信息体统和各生产控制系统的集成，实现全厂范围内 的管控一体化并支持企业经营决策、业务流程管理、企业内信息系统集成、跨企业信息系 统集成，使发电企业在电力市场下，能适应企业现代管理思想的应用，能适应企业业务动 态变化的需求，目前国内发电侧信息化研究的热门课题大多侧重于生产过程自动化范畴。 发电企业底层支持系统的建设日渐成熟。发电企业信息支持系统有多种，它们各自管理着 企业特定的职能部门的工作，相互之间缺乏有效的通信，数据、信息共享程度不高。而随 着电力市场的迅速发展，发电企业越来越需要一个集成、开放、柔性的信息支持系统，信 息系统的有效集成便成为企业必须面对和加以解决的非常复杂的问题。 发电企业建立的计算机信息网络系统实现了一条或多条信息能从其产生的源头主动或 被动的任意转移到需要此信息的场所，从而实现企业生产经营各层级所需信息的有机集成， 在企业信息化建设中取得了重要的作用。但现有信息系统也存在一些问题 1 、信息孤岛。在企业信息化建设进程中，形成条块分割、分敖，异构、相互封 闭的信息资源，缺乏标准化、规范化和兼容性，信息资源难以共享，各信息 1 0 第一章发电企业信息化现状分析 系统间形成“信息孤岛”，不利于发电企业信息化的提升和综合资源管理。 2 、 企业外部约束变量的设计不健全，使得企业生产和领导决策的知识仓库存在 严重的封闭性，造成决策的随意性，不受环境、社会和生态条件的限制。 3 、缺乏统一的信息标准体系。系统内部编码不统一，编码体系种类多，标准的 不完善导致信息系统繁多，但不能相互协作，数据集成性差，资源不能得到 充分利用 4 、 业务动态性差，缺乏业务流程管理。随着电力改革的深入，企业对业务的动 态适应能力要求增加。信息系统的重构和业务过程的重组应当具有良好的， 可定制的“及时装配”和“规模可伸缩”等特性。现在多数的应用系统是由 紧密结合的应用程序和子系统组成。它的缺点是对人和子系统的改变可能导 致各种交互的相关应用稃序被破坏。 5 、现有的信息系统智能化功能不够，自动化流程功能不够，对企业的决策支持 不够。 综上所述，我们可以发现发电企业信息化建设在电力市场环境要求下显得相对落后。 这将对发电企业在市场环境下取得良好业绩产生不可估量的阻碍作用。 2 4 电力改革对电力企业信息化建设的影响 电力改革的进行，使得传统的电力企业运行机制有所变化，形成了以发电、配电、供 电、用电为主的电力供应链“。在发电企业信息化的建设中也必须考虑到这点。电力行业 改革将原有的企业内部的供应链体系进行了分割，使内部的供应链外部化，原来电力企业 内部部门与部门之间的关系转变为企业与企业之间上下游企业关系，成为一种较为松散的 联盟关系。企业与企业之间，供应链与供应链之间的竞争将逐步展开，更多的新的参与者 将加入到这一行业中来，各企业的专业化程度将更高，同时由于企业对运营成本方面的考 虑，一些新的业务会出现。整个行业供应链上的企业将更加专注于自身的核心业务，注重 提高自身效率，更为专业化。在电力改革以前，企业运营目标中计划经济的比重要大一些， 相对之间竞争也很少，企业处在国家一定的宏观管制条件下，整体来看，是在计划体制下 的以生产为中心的管理模式。电力改革以后，引入竞争，企业必须向以客户为中心的管理 与运营模式方向转变，企业信息化建设自然要满足这种以客户为中心的管理与运营模式的 需要。此外，各个电力企业为了取得更多地价值，企业间会形成企业动态联盟、虚拟企业 等。因此，电力行业企业信息化建设的思路与出发点也发生了变化。发电企业的信息化建 设也要与之相适应。 本文将提出一种基于业务流程管理并用运用w e b 服务、企业应用集成( e a i ) 等技术 的发电企业信息系统集成框架。使其在敏捷供应链环境下，能够跨越各种技术和业务的边 界来对企业业务流程进行建模，适应业务动态变化需求，把发电企业在电力供应链中的整 个业务流程自动化。 i l 东南大学硕十学位论文 2 5 本章小结 本章详细叙述了企业信息化的发展过程，并对目前发电企业信息化建设的现状进行了 分析，给出了发电厂信息结构层次，总结了发电企业信息系统目前存在的问题。本章讨论 了电力改革导致了电力供应链变革，对整个电力供应链上的企业产生了影响，对电力企业 包括发电企业信息化建设也产生了影响。接下来文章将重点讨论发电企业信息化中所涉及 的个思想、技术和方法，如企业应用集成技术、业务流程管理技术。 1 2 第三章信息化中的企业应用集成 第三章信息化中的企业应用集成 3 1 企业应用集成的必要性 随着信息技术的发展，发电企业中的信息系统应用越来越多，这些系统应用在不同的 部门，彼此之间存在信息和数据重复，没有畅通和完整的信息共享。企业对应用系统进行 集成的愿望由米已久，但企业应用集成( e n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，e a l ) 目前还没 有一个统一的定义。美国l t 媒体l t t o o l b o x 是这样概括e a i “：“通过硬件、软件、标准和 业务过程的结合，实现两个或多个企业系统之间的无缝集成，使它们能够统一运作”。它能 够将业务流程、应用软件、硬件和各种标准联合起来，在两个或更多的企业应用系统之间 实现无缝集成，使它们像一个整体一样进行业务处理和信息共享。不同企业，不同时期的 e a i 内容各不相同，包括企业内部各个层次的应用系统和组织集成。现在随着技术发展和 经济全球化，企业之间的集成成为信息系统集成的热点。 e a i 技术的目标，就是在体系与体系，系统与系统问建立良好的通讯、数据、业务与 应用层面的整合和交互能力，将原有数据分散的、应用分布的、流程分段的企业信息孤岛 整合为数据一体化、应用集成化、流稃自动化的有机协作式企业信息平台。要建立具备e a i 能力的企业信息体系，把握和评估e a i 架构的目标应当是：降低各信息系统集成与交互的 复杂度，减少非必要的人工参与环节，降低交易单位成本与维护工作量，提升工作效率与 系统价值，延长系统生命周期，提高自动化程度与业务灵活性，建立强内聚松耦合、延展 性兼容性强的分布信息体系。成功的e a i 应用体系，应具备以下能力，这也是现代化的企 业信息体系所必要的： 1 在封装应用交互逻辑的基础上建立高内聚低耦合的应用服务与分布计算能力。 2 提供强大灵活的流程自动化解决方案，缩短业务周期降低流程单位成本提高自动化水 平。 3 提供商业逻辑重定义和业务流程