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1、工业互联网助力智能油气管道建设 中国石油规划总院 2016年8月 目录 一 信息化与自控现状二 工业互联网简介三 智能油气管道建设方案四 总结与展望 经过 十五 以来十多年的努力 中国石油的天然气与管道业务信息化工作 初步形成了以ERP为核心 以专业应用系统为支撑的总体架构 支持主营业务快速发展 推动了企业经营管理的全面提升 信息化建设成果 天然气与管道ERP系统 管道工程建设管理系统 管道完整性管理系统 管道生产管理系统 客户关系管理系统 SCADA 图例 信息化建设成果 天然气与管道应用集成持续开展建设 率先在中国石油内部实现ERP与FMIS2 0切换 率先实现BWonHANA迁移及ERP
2、云化工作 正在进行推广实施 信息化建设成果 管道生产管理系统2 0项目作为中国石油第一个全面上线完成的2 0实施项目 纳入中亚管道 LNG 城市燃气 CNG等新业务 是天然气与管道领域唯一生产管理平台 全面支持生产管理和集中调控 自动化建设进展 实时服务器 西气东输 淮武线 西气东输各站及RTU阀室 陕京线 二线各站及RTU阀室 忠武 冀宁等各站及RTU阀室 实时服务器 陕京线 陕京二线 实时服务器 忠武线 冀宁线等 历史服务器 实时服务器 在自动化建设方面 实现了包括站场运行参数 计量 设备工艺数据 电气数据 站内监控和安全预警数据的自动采集 传输和存储 随着近几年物联网技术的发展和成熟 部
3、分管线重点地段和灾害易发点陆续的开展了监控技术的尝试和试验性的应用 部分地区公司尝试通过RFID技术 实现物资数据从入库 领用到使用的全程的有效跟踪 自动化现状 监控室阀 监视阀室 站场 总线 油气管道通信传输网 企业广域网 视频数据存储器 分公司 总线 工业电视 生产数据 工业电视 生产数据 工业电视 生产数据 生产数据 生产数据 工业电视 目录 一 信息化与自控现状二 工业互联网简介三 智能油气管道建设方案四 总结与展望 工业互联网发展的基础是工业革命带来的工业发展和信息革命带来的互联网发展 随着工业技术与信息技术的不断融合 以新的创新带来的更深层次的结合与变革 为产业发展 经济增长 扩大
4、市场提供更强有力的手段 工业互联网的发展特点 德国人提出的 工业4 0 以信息物理系统 CPS 为基础 建设智能工厂并实现生产过程智能化 基于自身在制造领域的强大积淀 发挥自控技术 嵌入式技术等方面的优势 重点关注于利用互联网及软件技术 强化在智能制造 数字化生产 产品生命周期管理等方面的优势 德国 工业4 0 的提出 智能工厂 智能生产 面向智能工厂的APP应用 工艺过程智能分析 美国人提出的工业互联网战略 将通过智能系统和智能决策在企业中的逐步推进 工业生产当中的传统机器 设备 机组和网络 将被这些新兴的互联网技术和设备进行重塑 通过数据传输 多数据应用和数据分析 重新整合创造出 工业互联
5、网 美国 工业互联网 的提出 工业互联网全貌 工业互联网的技术要素 我国的工业互联网发展 发展目标 中国制造2025 互联网 制造业 互联网 是信息化和工业化 两化深度融合 的具体化 在工业化历史阶段 互联网 首先是 制造业 互联网 制造业 就是 中国制造2025 的行动计划 其重点是实现智能制造 传统制造业企业采用移动互联网 云计算 大数据 物联网等信息通信技术 改造原有产品及研发生产方式 与 工业互联网 工业4 0 的内涵一致 我国将工业互联网作为先进制造业转型升级的重要内容和关键载体 中国制造2025 和 互联网 行动都将布局工业互联网作为一项重要任务 我国的工业互联网发展 在工业和信息
6、化部的大力支持和指导下 有中国信息通信研究院联合制造业 通信业 互联网等企业于2016年2月1日共同发起成立中国工业互联网联盟 今年8月 刚刚发布了 工业互联网体系架构V1 0 积极实践 目录 一 信息化与自控现状二 工业互联网简介三 智能油气管道建设方案1 特征2 方案四 总结与展望 智能油气管网的特征 中国石油的油气长输管道业务已经具有较高的自动化和信息化水平 充分借鉴工业互联网的理念将有助于下一步智能油气管网建设目标的实现 工业互联网理念对于智能油气管网的借鉴主要体现在三个方面 更全面的实现管控一体化 通过软件定义化实现业务高效灵活运作 以及通过分析平台化提升智能化水平 要点 管道技术与
7、信息技术的结合为中心 信息技术与自动化技术的结合为重点 充分考虑新旧技术的衔接 开展跨平台的信息安全总体设计 要点 业务流程设计纵向贯穿业务线 业务调整与系统更新紧密结合 侧重于松耦合基础上的集成方案 完善大平台建设 要点 建立不断演进深化的数据分析平台 分析平台需要强大的数据管理能力和丰富的数据分析手段 充分吸纳和利用外部数据 管控一体化 管道技术与信息技术的结合为中心将管道业务各技术及管理领域的执行 分析 计算等 充分依托信息化 自动化手段实现 实现管道业务流程从调度控制 生产管理 经营管理 决策支持完整业务链条的整体贯通 将管道业务各技术及管理领域的数据流进行有效的协调和衔接 打通各业务
8、环节和管理层级的跨系统功能 管控一体化 以信息技术与自动化技术的结合是重点管控一体化要实现管道自控系统与管道生产管理系统 管道完整性管理系统 管道ERP系统等信息系统进行全面的集成 实现生产控制系统与生产管理 经营管理系统的无缝接口 利用自控系统采集的生产数据在信息系统中的深入应用 为生产管理经营决策提供准确完整的信息支持 只有将生产过程控制系统中的实时生产数据纳入信息系统 才能从根本上保证数据的及时 准确和分析的全面 可靠 管控一体化 开展跨平台的信息安全总体设计为了保障各业务领域实时生产数据和管理数据的安全 需要统筹兼顾跨业务领域和跨技术领域的信息安全 通过使用防火墙 网络安全域 网闸 负
9、载均衡系统 系统补丁 防病毒系统等安全技术 对物理安全 主机安全 数据安全 网络安全和终端安全等方面提供多维度的安全防护措施 统一考虑信息系统 工业控制系统的数据在获取 备份 访问各环节的整体安全方案 确保智能油气管网的高效稳定安全运行 重点从三个维度考虑 系统架构维度 开展桌面 网络 身份认证 系统访问等方面的安全架构设计业务流程维度 统筹考虑贯穿多个信息系统 自控系统的流程安全设计 重点是不同技术的衔接及接口的安全设计业务数据维度 考虑数据采集 传输 分析利用过程中的安全 统筹设计数据使用的角色与权限 软件定义化 业务流程设计纵向贯穿业务线软件定义理念的发展可以逐步实现业务系统的集成和数据
10、的交互 实现系统间的数据共享 流程贯通 使得天然气与管道业务流程设计可以纵向贯穿业务线 提高数据的准确性 完整性 及时性 扩大共享范围 提高各级管理人员的工作效率 支持形成物流全过程管理和资产全生命周期管理的业务线流程 实现业务线全过程的功能支持和效益分析 支持业务线整体优化和效益最大化 软件定义化 广泛应用敏捷开发等方法 使系统实施跟随业务调整与变革业务生产系统的功能变更应该跟随业务的调整而变化 系统的功能更新应根据用户提出的系统变更需求随时变更 将系统的功能调整转变为常态化变更 提高系统功能的深化应用和功能升级效率 考虑到这个特点 未来将会引入敏捷模型进行信息系统的功能变更和运行维护 通过
11、建立迭代周期 持续交付 并进行统一发布 优先级高的需求 优先级低的需求 软件定义化 侧重于松耦合基础上的集成方案未来在系统集成方案上更注重灵活性 可以对业务变更做出快速响应和处理 松耦合平台的构成有两点好处 一点是它适应变化的灵活性 另一点是当某个业务功能的内部结构和实现方式逐步发生改变时 不影响其他服务 从而使需求发生变化的时候更易维护 达到更高的可用性 天然气与管道应用集成平台 分析平台化 建立不断演进深化的数据分析平台在工业互联网理念下 实现业务系统与分析系统相分离 解放业务系统计算能力 需要建立统一集中的分析平台 综合天然气与管道ERP系统 管道生产系统 管道完整性系统 管道工程建设管
12、理系统的结构化数据 自控系统的实时数据等精准数据 还需要如企业外部的网络数据这种全量但存在误差的数据 考虑到这些数据的异构性 多源化的特点 要整合这些数据 保证数据接入平台的可行性 需要充分利用各系统已经建立的数据模型 还要依据持续制定完善的管道数据标准 分析平台化 分析平台需要强大的数据管理能力和丰富的数据分析手段 数据采集清洗交换 数据安全管理系统 批量数据清洗交换平台 大数据管理与分析平台 元数据管理与信息管控系统 实时数据处理平台 基础数据区 传统数据源 运营数据区 新数据源 互联网 社交媒体 关系型数据库 数据仓库 实时数据分析引擎 非关系型数据库 对象数据管理系统 文件 多媒体等
13、内存数据库 离线数据分析引擎 数据分析区 数据服务中间件 分析服务 分析能力开放 数据挖掘建模 物联网 分析平台化 建立分析平台要吸纳和利用外部数据 建立完善数据分析模型 利用大数据智能分析技术 为企业资源配置优化 生产平稳高效运行 市场营销策略制定及挖潜增效 风险防控等提供多维度分析支持 数据资产管理 设备运行管理 管道安全保卫 站库数据自动采集 管线数据自动采集 加热炉运行参数 泵运行监测参数 压缩机运行参数 设备振动温度数据 应急抢险现场视频数据 线路巡线数据 地质灾害监测数据 重点地段监测数据 泄露监测数据 管网综合监控 生产运行数据 生产安全数据 目录 一 信息化与自控现状二 工业互
14、联网简介三 智能油气管道建设方案1 特征2 方案四 总结与展望 建设智能油气管道的信息化工作重点 借鉴工业互联网的启示 打造安全可靠经济高效的智能油气管网 重点开展一下工作 信息系统部署 在天然气与管道ERP系统 管道生产管理系统 管道完整性管理系统和管道工程建设管理系统基础上开展深化应用 提高管道业务管理的支持 业务管理水平得到进一步提高 信息化效益更加显著 建设统一的数据分析平台 提供数据分析相关的存储 计算 业务分析建模等功能 实现工业自控数据的数据管理和挖掘分析能力 结合信息系统中的结构化数据及外部互联网数据 充分发挥数据价值 实现管控一体化和分析平台化 提高决策分析水平 集成架构优化
15、 要大幅提高各应用系统集成整合的水平 利用松耦合的集成方案 实现管道生产管理系统 管道完整性管理系统 管道工程建设管理系统 工业自控系统的集成 搭建数据共享的 流程连贯的集成架构 实现各系统数据的有机整合 业务流程贯穿 资产全生命周期管理主线基于资产全生命周期管理主线打通管道设备从规划 设计 建设到运行的管理流程实现对设备设施数据从始至终的生产管理数据的共享与递延 同时也要打通主要设备如压缩机 泵等动力设备从采购 生产到使用 更新维护流程 将信息系统与设备自带的监控系统连接 实现设备的远程监测和设备的预警 故障诊断等功能 业务流程贯穿 物流全过程管理主线基于物流全过程管理主线 对管网进行统筹调
16、配与全面优化 实现对管网的生产运行工况 管网物料的实时计算和变化跟踪 实时监控管输能耗 确保运行方案中管网的总体节能 信息安全设计 设计基于整个信息系统和工业控制系统的整体安全方案 统筹考虑不同系统不同应用层面的网络安全 身份认证 端点安全等方面的安全体系 标准设计 做好内外部的接口标准的制定 好的内部接口标准设计有助于松耦合集成架构的顺利实现 好的外部接口标准是获取外部数据 实现业务衔接的重要手段与统一分析平台建设结合 以分析数据库为抓手 建立动态化的数据标准机制 信息与业务联动 信息化辅助业务变革发展 在业务部门需要进行业务变革的过程中 即可考虑信息系统对业务变革的支持 同样在信息技术发展的过程中 也要考虑到信息系统的功能提升对业务变革的促进作用 天然气与管道ERP系统 管道工程建设管理系统 管道完整性管理系统 管道生产管理系统 客户关系管理系统 数据分析平台 信息系统 目录 一 信息化与自控现状二 工业互联网简介三 智能油气管道建设方案四 总结与展望 互联网 能源 借鉴工业互联网理念 用以打造安全可靠 经济高效的智能油气管网也有利于未来将纳入到信息互通 多能配合的能源互联网中去
