PI-AF在煤化工企业设备资产架构设计的应用

李新贵

(神华宁夏煤业集团公司，宁夏 银川 751400)

发展至今，煤化工企业的设备资产管理也经历了几个主要的过程。第一个阶段是手写记录阶段。这一阶段主要采取了人工记录的方式，对设备资产管理的各项内容进行登记和整理。第二个阶段是电子文件记录阶段。从这一阶段开始，电子设备开始应用到了煤化工企业设备资产的管理过程中。第三个阶段是信息化管理阶段。通过应用信息化技术和设备，煤化工企业设备资产管理的质量和效率有了显著的提高。当前我国煤化工企业的设备资产管理就处于信息化管理的阶段，但在理论和实践上都尚不完善，需要在未来进行进一步的改进和完善。

1 设计需求

煤化工企业设备资产的原始数据都是由一线的设备管理人员采用纸质记录的方式保存下来的，这类数据具有很高的参考价值，但纸质化的记录方式不利于保存，并且容易丢失，当部门需要调取资料时流程也较复杂。另外，纸质化的管理方式还不利于数据管理人员对数据进行有效的分类和整理，在数据使用上也存在较多的不规范之处，生产管理人员在分析设备故障时调用数据非常不便。

另一方面，化工设备在生产管理人员的视角主要关注的是设备的动态信息，如运行状态、运行压力、实时流量等信息，此类信息存在于企业建设的实时数据库或DCS系统中，由设备运行的动态参数可判断设备是否运转正常，是否达到设计要求，对上下游装置是否产生影响，但无法在实时数据库或DCS系统中查看该设备的检维修记录及设备的设计参数等信息，设备运转参数分析，检维修计划的制定只能依据现有数据判断，数据分析准确性得不到保障。

2 设计目标和任务

煤化工企业设备资产架构管理是建立在软件功能的基础上的，设备的使用周期和实时运行参数分析是重点，基中包括设备的台账、检修计划、检修历史、检修效果、设备级别、设备当前运行状态、实时运行参数、实时运行效率等多项内容。资产架构设计完成后能够进行长期的数据分析以得知设备的运行效率和设计值的差异，通过观察重要指标的波动情况分析是哪些因素影响设备的运行效率从而进行及时调整，对设备机组的运行状态有了实时的监控，可以横向对比各设备运行情况。

最终实现煤化工企业管理的升级和优化，加强设备管理部门和生产管理部门之前的沟通和协调，提高煤化工企业生产运行的安全性和可靠性，降低生产成本，增加企业经济效益，实现精细化管理。

3 关联数据库设计

3.1 设计原则

设备资产架构的设计首先要符合煤化工企业实际生产管理的基本要求，并符合整体的发展规划。在设计及建设过程中，应当采用先进的技术手段，从根本上保障整体架构设计的质量，同时还可以借助一定的辅助工具，有效利用现有的信息资源，增强设计的衬用性和可靠性，便于日后的维护和升级

3.2 数据库选型及设计

设备资产架构设计的核心部分就是数据库。由于煤化工企业生产过程中的涉及到的数据量十分庞大，这就要求数据库有较高的工作效率和稳定性，这样才能满足日常工作的需要。设备资产架构数据库除了要采集设备动态信息外，还要采集设备台账信息，这就要求必须同时连接实时数据库和关系数据库，并能保证数据信息共享，信息的共享性越高数据的重复率就越低，这就极大的提高了数据处理的效率和质量。

基于有效利用现有信息资源的原则，实时数据库采用目前国际上应用最广的OSIsoft公司产品PI System，PI System 是企业具有高扩展性，高可靠性，可持续运行和安全的基础架构解决方案。它能同时支持高速实时数据以及通过在水平，垂直和多层次三个独立维度进行缩放的大量的数据，这样就能够满足企业收集所有数据的需要，而不会对数据采集的速度和数据量产生影响。关系数据库采用微软公司的关系数据库Microsoft SQL Server，它是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能 (BI)工具提供了企业级的数据管理。Microsoft SQL Server 数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能，使您可以构建和管理用于业务的高可用和高性能的数据应用程序。

4 设备资产建模

4.1 建模工具介绍

在此设备资产架构模型建立中，将应用PI-AF客户端工具进行设备建模，PI-AF是一种用来结合资产设备及相关资产设备数据的框架，用以关联及组织资产设施及架构的数据工具，它可以对同一类型设备通过建立模板，然后实例化的方式对其进行展示，它可以集成其他相关系统数据并非只有实时数据，将已组建好的设备组织到资产设备模型以及资产设备树状架构中。图1为AF建模的层级结构示意图。

图1 AF层级结构示意图

4.2 模型建立

每个设备元素都是通过设备模板建立的，由于转动设备与静设备以及大机组之间所需静态和动态参数存在差异，所以需单独建立模型：

动设备模型中包含动态和静态属性信息，静态信息用以展示设备台帐信息，可对设备进行查看和比较，静态信息从关系数据库设备台账数据表中取得，动设备静态信息及说明如表1所示。

表1 动设备静态信息表

表1(续)

动设备动态信息用以展示设备运行状态和监控当前流量等重要信息，是引用PI实时数据库中的实时数据，通过设备编号去库中查找各个属性位号当前数据，动态信息及说明如2表所示。

表2 动设备动态信息表

表2(续)

静设备模型中包含动态和静态属性信息，静态信息用以展示设备台帐信息，可对设备进行查看和比较，静态信息从关系数据库静设备台账数据表中取得，静设备静态信息及说明如表3所示。

表3 静设备静态信息表

静设备动态信息用以展示设备重要运行信息，是引用PI实时数据库中的实时数据，通过设备编号去库中查找各个属性位号当前数据，动态信息及说明如表4所示。

表4 静设备动态信息表

由于静设备种类繁多，动态信息所关注的除了公用重要动态参数之外，也包括一些特有动态参数信息。

4.3 设备资产架构展示

利用PI-AF客户端工具进行是最终的设备资产架构展示，如图2所示，设备按各集团-公司-厂级-类别进行展示：

图2 化工设备资产架构图

根据设计，在资产架构中的每台设备都有各自的属性信息，可通过各设备属性进行查看，如图3。

图3 化工设备监控图

也可根据实际需要实时统计设备运行时间、设备启停次数、设备运行率、设备平衡率等，为设备维护计划提供准确依据，从被动维护转换成主动性维护，提升设备和污水运行设备的可靠性，确保设备安全稳定运行，有效节省维护成本。

5 结论

通过PI-AF工具可将多个数据库系统集成到一个平台，将企业内的实时数据、关系型数据以及复杂的数据同时放在资产设备模型中，并以资产为中心建立设备资产架构，将企业所有的数据组织成有意义的资产，通过设备模型建立数据与资产设备模型关系。实现设备运行状态监控，实现对全厂设备实时监控功能，对重要设备进行实时效率计算、监控，使管理人员和操作人员能够实时掌握全厂设备的运行状况，加强精细化管理和工作协同能力，提高工作效率，降低人力成本。