节能绩效指标管理信息系统的开发与应用

杨喜富 姚庆（大连石化公司矿区服务事业部）

节能绩效指标管理信息系统的开发与应用

杨喜富 姚庆（大连石化公司矿区服务事业部）

大连石化公司开发了节能关键绩效指标信息系统，实际应用表明，该系统以信息平台为依托，实现了统计分析、趋势预测网络共享，实时监测生产装置、重点耗能设备的能耗状况，评价了耗能单元的绩效水平，有效地监控了能源消耗，提高了资源的利用效率，为企业带来显著的经济效益。

绩效指标管理系统 节能 信息 资源利用

资源节约已经成为我国的一项基本国策，能耗指标与经济增长、物价、就业和国际收支并列成为我国的宏观调控目标。随着市场竞争的日趋激烈，企业面临的节能形势越来越严峻，如何监控能耗趋势变化，及时发现问题，预测能耗趋势，控制能源消耗已成为目前急需要解决的课题。利用网络资源 ， 建 立 节 能 关 键 绩 效 指 标 （KeyPerformance Indicators， 以 下 简 写 为 KPI）信 息 系 统 ， 实 现 能 源数据信息传递的快捷和实效性，对生产单元能源消耗进行实时监测，不断改进运行控制和优化生产操作，这是提高能源利用效率、有效控制能源消耗、降低生产成本的重要手段。

1 传统管理系统存在的问题

1）手工抄录和电话沟通延误了信息的有效流动。

2）历史数据积累和利用不够，没有应用全厂集中参考模型。

3）数据共享，目标管理可视化不够。

4）没有形成规范化的流程管理模。

为了及时跟踪生产过程能耗的变化，公司利用现有的网络资源，建立了节能关键绩效指标（KPI）信息系统，完成全厂节能统计数据的自动生成和计算，实现了统计分析、趋势预测等功能的自动化，监测能源消耗的指标变化，指导生产过程的实际操作。

2 节能绩效指标管理系统（KPI）的主要内容

节能关键绩效指标是通过对节能流程管理的关键参数进行设置、取样、计算、分析，衡量流程绩效的一种目标式的量化管理指标，是把节能目标分解为可运作的实际操作参数的工具，节能 KPI管理信息系统的建立，可为公司提供可视化的能耗统计、能耗分析和节能管理网络平台，找出调节关键点，达到节能降耗的目的。

2.1系统的总体结构

滑坡在SPOT5遥感解译的判译特征：以半圆形和不规则形状居多，坡体地形破碎，局部有不均匀陷落的平台。滑坡体后缘发育有异常影像，活动滑坡地表土体比较新鲜，植被稀少，土体表面具有较强的反射能力，在影像上呈现明显的亮色调，见图5(a)，可显示均匀的浅灰白色。

该系统通过自动数据采集程序把能耗点的原始数据从 DCS/PLC 或者现场设 备采集到实 时数据库中，系统再通过在线计算程序进行相关的计算和设定的指标进行对比，对超过指标的KPI进行报警显示，操作人员可以对此 KPI进行分析和优化，把优化的结果返回到计划制定中去，这样就形成了闭环控制系统，应用功能的总体架构见图1。

2.2系统运行环境

节能 KPI系统需要专门的服务器作为其运行的硬件平台，服务器的软硬件需求如下：

1）硬件需求：CPU:4x3.0GHzXeon； Memory：64G；DiskSpace：2x300G 硬盘。

2）软 件需 求： SystemPlatform：WindowsServer 2003SP2， Browse：IE6.0 含 SP1， Office： MSOffice 2003，Database:MSSQLServer2005。

图1 系统的总体架构

2.3系统的主要功能

系统是基于HONEYWELL公司的KPIMANGER软件平台，主要实现自动、连续地从数据库获取信息进行 KPI计算并进行监控、报警，提供历史与实时 KPI记录，帮助进行问题的分析，根据有效的生产监控、KPI计算，为生产报表提供数据支持，管理节能统计。可以通过内部网，自动地从各个不同生产系统业务系统收集目标值和实际值；计算和报告整个业务的实际绩效，可以在线计算和报告KPI结果，而且 KPI结果的计算及报告都可以连续地进行；可以给企业管理者、业务管理人员和操作人员提供能够及时查阅 KPI计算结果及 KPI完成状况的工具。

1）重点设备耗能趋势分析。对重点设备的能耗实时进行趋势分析，可选择不同的趋势图类型，如线性图、柱状图、面积图等，加热炉热效率趋势见图2。

图2 加热炉热效率趋势图

2）生产装置能耗趋势分析。对生产装置能耗实时进行趋势分析，可选择不同的趋势图类型，如线性 图、柱 状图 、面 积图等 ，1000× 104t/a 蒸 馏装置能耗趋势见图3。

3）绩效分值在线计算。系统提供在线计算功能，能够按照目标 KPI设定好的时间频率进行自动的计算。首先系统不断地采集原始数据，得到系统中的目标值，或者设定好的KPI值、目标值，计算KPI的当前值、目标值和偏差，并按照设定好的KPI分值算法程序计算出某一层次的 KPI分数。

图3 1000×104t/a蒸馏装置能耗趋势图

4）监控能耗超标报警。系统提供监控报警功能，能够不断地监视目标 KPI，对偏离正常范围的目标KPI以不同符号显示，给操作者以示报警。系统计算出 KPI的当前值、目标值、偏差和分数后，系统会按照预先设定好的程序，判断是作为正常值还是报警值，并在显示页面中让操作人员可以查看。

5）超标分析。系统提供故障分析记录功能，当系统中 KPI偏离了设定好的目标范围，及时予以报警，操作人员就可以对目标 KPI进行分析，查找可能引起目标KPI偏离的原因。

6）在线查询功能。系统提供在线查阅功能，可以显示任何指定的 KPI当前状态，绘制绩效图表，查看当前和历史的数据，并可以查看目标偏差的原因分析、诊断及解决方案。

3 开发的难点和解决措施

1）采用集成技术，使多个系统的数据有效的集成和实现无缝连接。该系统主要对系统范围内的数据信息进行处理，数据流程的设计是系统设计的关键，系统功能和外部系统信息数据交换频繁，系统数据流向见图4。

系 统 需 要 从 LIMS 系 统 、 PHD 实 时 数 据 库 系统、MES系统和计量信息管理系统中获取相关数据，以便进行计算，如果从这些系统中不能得到数据，还需要从电子文档中得到或者通过手工输入。与 LIMS 系统的数据接口主要是获取相关的化验数据，以提供KPI的计算支撑，与 PHD实时数据库系统接口主要是获取相关能耗过程数据，与MES系统的数据接口主要是获取生产装置的加工量，与计量信息管理系统数据接口主要是获取不能自动计算的能耗计量数据。

图4 系统数据流向图

2）采用 ORACLE 数据库，方便管理人员进行数据访问。与相关 KPI系统中的过程数据都是通过MES 系统中 PHD 实时数据库获取，按照系统中提供的方式很容易就可以访问，而 LIMS 系统中的化验数据，则是通过 LIMS 系统与 MES 系统数据接口来实现，先在 MES系统中 PHD 实时数据库建立相应的化验数据点， 对应着 LIMS 系统中的化 验项，当有新的化验数据时就可以通过数据接口写入到PHD实时数据库系统，这样我们可以通过访问 PHD实时数据库就可以获取过程数据和化验数据。

3）采用树形结构，实现绩效指标的分解和量化。整个 KPI层次是一个树形结构，树的根部就是大连石化能耗总体情况，第一层次就是生产装置综合能耗情况 （如 220×104连续重整能耗、1000×104蒸馏能耗），第二层次就是生产装置具体能耗项目单耗情况（如水、电、汽等），第三层次就是设备项的能耗情况（如加热炉热效率等），形成这样一个层次之后，对有问题的能耗项可以进行层层追溯，可以很方便地显示各层指标完成情况，并查找到问题所在。而为了管理人员查看方便，生产装置的主要 能 耗 设备在 系 统 可以使 用 KPI的 视 图来实现。

4）引入 KPI分值算法，对能耗绩效指标完成的优劣程度进行评价。为了对能耗绩效指标（KPI）项进行考核，需要把指标完成的优劣程度评定出一个分值。在系统中提供了节能指标项的原始值、校验值、目标值、最大值和最小值，原始值是通过数据接口获取数据经过不同的算法得到的，不同指标项的算法是不一样的，比如燃料气单耗，而目标值、最大值和最小值是通过手工来设定的或者通过数据接口直接得到。在系统中提供了三种标准分值算法，以适应不同能耗指标的评价标准。

5）利用组态技术，可满足随着企业的发展及管理水平的不断提高，导致的需求不断变化引起的系统维护方面的问题，提供系统维护模块及报表维护 功 能 ， 在 充 分利用 Honeywell软件 现 有 功 能 的 基础上，在 net框架下进行客户化的开发，使系统的维护变得方便、灵活、简单。

6）系统具有易操作性、实用性、灵活性、易维护性及安全性、开放性、可靠性和可扩展性，可充分满足系统现在和将来的发展需求。

4 应用效果

1）数据整合、网络共享。在应用领域方面，该 系 统 实现 了 与 LIMS 系 统 、 PHD 实 时数 据 库 系统、MES系统和计量信息管理的集成，并使它们融为一体，为相关部门提供及时、准确、快速、完整的节能方面的各种数据信息。

2）查询速度快。将节能数据及时准确地向外发布，也是本项目的主要目的之一。为此，本项目中开发了WEB页面，将节能数据以报表、分析图象等方式发布出去，供用户从 WEB上查询浏览节能数据。

3）生产装置和重点耗能设备能耗的动态监视。监视报警点设置及报警记录，通过设置数采点报警的最大值、最小值及数据采集状态进行后台自动监视，并生成报警记录。对报警记录的查询，可以为在生产过程中发现的问题进行追踪。动态监视数据的计算及处理：实时计算多个数采点的平均值，实时监视生产装置和设备的能源利用情况。

5 结论

节能绩效指标 （KPI）信息系统的实施，有效地监视了企业的生产运行的能源消耗，及时跟踪了生产过程能耗的变化，快速反馈生产能源消耗信息，并给出绩效评估，方便使用单位以此为依据优化操作，提高生产效率，达到控制企业生产成本的目的，具有较高的经济效益。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.007.026

2013-03-12）

杨喜富，工程师，1990年毕业于兰州石化学校，从事节能管理工作，E-mail：yangxf_dt@petrochina.com.cn，地址：辽宁省大连市甘井子区大连石化公司矿区服务事业部供气供暖中心，116032。