复杂装备制造企业能源综合管理系统设计研究

李敬红

【摘 要】如何提升能源综合管理效率，是当前制造企业亟待解决的重要课题，本文以一家复杂装备制造企业为案例，对其“能源综合管理系统”建设的成功经验进行归纳概括，研究发现其成功的经验主要包括三个方面：一是产学研联合开发，充分发挥合作方的各自优势;二是以信息技术为支撑，整合能源综合管理系统;三是系统理论为支撑，实现能源综合管理系统最优。本文的研究结论，能够为其他生产制造企业的“能源综合管理系统”開发、设计和建设，提供丰富的和有益的经验借鉴。

【关键词】复杂装备制造企业;能源综合管理系统;信息化;制造企业

中图分类号： TP315 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）10-0021-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.006

Research on the Design of Integrated Management System of Energy Resources for Complicated

Equipment Manufacturing Enterprises

LI Jing-hong

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China）

【Abstract】How to improve the integrated management efficiency of energy resources is a pending problem to manufacturing enterprises nowadays.The article takes a complicated equipment manufacturing enterprise as a case of example，summarizes its experience of successful construction of integrated management system of energy resources，and concludes that three aspects promote the success：the joint development of industry-university-research cooperation，which exploits their advantages to the full;the integration of energy management system based on information technology;the optimization of energy integrated management system based on systematic theory.The research conclusion of the article would provide various positive references for the development，design and construction of integrated management system of energy resources for other manufacturing enterprises.

【Key words】Complicated equipment manufacturing enterprise;Integrated management system of energy resources; Informationization;Manufacturing enterprises

随着中国工业现代化的发展，能源变得日益宝贵和紧张。能源成本在企业运营成本中占有越来越大的比重，随着能源价格的不断上涨，由此带来的生产成本的增加影响了企业的经营利润，如何摆脱粗放式能源管理模式，加强企业能源管理、降低损耗、优化设备配置、提高企业的经济效益等问题，是当前制造企业亟待解决的重大课题。为实现“两化融合”和“十二五”规划的要求，以及节能减排发展需求，就“大型客机生产制造能源综合管理系统”建设问题，一家复杂装备制造企业与同济大学展开了联合研究、开发与建设，重点开展企业生产过程能源综合管理信息系统建设，实现能源流、物料流、信息流的协同运行。通过对复杂装备制造企业“大型客机生产制造能源综合管理系统”建设的成功经验归纳，期望能够为其他制造企业的能源综合管理系统的建设提供经验借鉴与方法支撑。

1 复杂装备制造企业能源综合管理系统建设的案例分析

1.1 合作单位简介

为发挥产学研联合优势，“大型客机生产制造能源综合管理系统”是由复杂装备制造企业与同济大学联合研究、开发和设计。

1）一家复杂装备制造企业简介。是经国务院批准成立，由国家控股的有限责任公司。公司注册资本190亿元，总部设在上海。一家复杂装备制造企业主要从事民用飞机及相关产品的科研、生产、试验试飞，从事民用飞机销售及服务、租赁和运营等相关业务。“十二五”期间，公司要实现支线飞机系列交付客户并安全运营，完成大型客机首飞，完成支线飞机系列批生产能力建设和大型客机研制保障条件建设，初步形成大型客机批生产能力。

2）同济大学。在“两化融合”促进节能减排领域，同济大学的CIMS研究中心和系统工程学科处于国内外研发和技术前沿。同济大学以CIMS研究中心长期致力于节能减排信息技术的研发和应用工作，被上海市经济和信息化委员会确立为“上海市推进信息化与工业化融合研究中心（同济大学）”。遵循信息技术与节能减排深度融合的研发理念，充分发挥系统工程学科优势，将现代信息技术渗透到生产过程节能减排的技术创新体系，聚焦行业重点领域，培育和发展节能减排共性关键技术。通过与典型能源密集型企业的产学研合作，目前已经在节能减排信息技术研发领域攻克了一批创新技术，在能源管理、能源利用率优化方面形成了节能减排信息技术的研发优势。

1.2 前期能源管理状况与挑战

1）前期能源管理的状况。长期以来复杂装备制造企业一直非常重视节能降耗工作，以落实节能减排责任制为抓手，坚持强化生产节能减排管理，实施节约能源大检查和组织开展“节能生产月”等活动，全面推进节能减排长效管理，保证公司节能减排工作有效可控，节能减排形式持续稳定。通过不断的科技投入，积极采用节能新技术，公司的万元产值能耗逐年下降。节能减排项目主要有：锅炉燃油掺水乳化技术应用、改进锅炉除氧器工艺、锅炉排烟余热回收、蒸汽冷凝水回收、绿色照明、飞机部装车间空调改造、凯飞数控机加车间、凯飞装备车间，效益显著。公司产能不断提高，裂解炉碳四消耗总量、循环工业水总量不断降低。“十五”期未比“九五”期末下降了36%。公司先后被中国石油和化学工业协会、上海市有关部门评为“节能先进单位”“节约用水先进单位”和“上海市资源综合利用先进单位”称号。

2）前期能源管理面临的挑战。前期虽然复杂装备制造企业借助各种有效的能源管理措施，取得了部分成绩，但是由于信息系统不健全，在能源数据准确、统一、高效的管理，业务数据分析，能源基础设施管理，以及能源综合业务发展规划的决策支持等方面，业务对信息系统的需求难以满足，离高效的“能源综合管理系统”仍然有一定的差距，主要体现在：能源管理模式粗放;缺乏精细化的能源管理方法;难以发挥历史能耗数据的潜在价值;生产能源管理的系统性有待提高;文档管理方式单一等诸多问题。

所以如何以信息化为支撑，构建高效的“能源综合管理系统”，是复杂装备制造企业当时亟待解决的重要问题。

1.3 杂装备制造企业业务流程设计的优势

在业务流程设计等方面，复杂装备制造企业具有自身的管理和设计优势，现有的业务主要有：节能减排组织架构管理、能源计量设备管理、基本能源管理、“三同时”项目节能评估和能源审计辅助管理。虽然在信息化基础方面，公司已经建设有良好的ERP系统、PDM系统、HR系统，并构建有安全、高效的跨区域、跨部门专用办公、产品设计、产品制造、市场运维网络系统，为大型客机生产制造能源综合管理系统项目的实施提供了信息化基础。但是，由于缺乏系统的有效整合，现有业务流程采用粗放式管理，每个业务模块的业务流程自成体系，相互之间缺乏联系和沟通，“业务孤岛”现象严重，导致了能源的不必要浪费。现有业务流程图如图1：

由图1可见，现有的复杂准备制造企业制造能源管理业务流程简单、缺少协同、无软件平台支撑，没有考虑能源的系统化管理，能源管理模式粗放。

1.4 拟建“能源综合管理系统”与已有系统的关系

拟建项目与已有信息系统的关系如图2所示。

对大型客机生产制造能源综合管理系统的信息支持方面，HR系统提供节能减排组织架构管理模块所需的人员信息;ERP系统为能源计量设备管理模块提供设备信息;能源计量数据为生产能源综合管理系统提供基础数据支持;“三同时”项目能源数据（包含“锅炉燃油掺水乳化技术应用”等项目节能数据）为“三同时”项目节能评估模块提供节能信息;在大型客机生产制造能源综合管理系统内部，依据公司能源管理制度，构建基本能源管理模块;节能减排组织架构管理模块为基本能源管理模块提供人员组织保障;能源计量设备管理模块为基本能源管理模块提供数据采集支持（实时采集、人工录入等）;“三同时”项目节能评估模块为公司能源审计辅助管理模块提供节能数据支持。

1.5 “能源综合管理系统”设计与建设

1）总体架构设计

“能源综合管理系统”的总体架构如图3所示。系统与企业现有能源计量系统相结合，自底向上分为采集层、传输层、存储层、业务层和用户层。（1）在采集层，通过能源计量系统从现场生产系统采集企业生产流程中的各种电能和非电能能源数据;（2）传输层将实时能源计量数据通过企业网络传输至远程服务器;存储层将来自能源计量系统的能源数据进行存储和组织;（3）业务层从能源数据库读取相关的能源信息，进行业务管理，包括节能減排组织架构管理、节能减排专项事务管理、能源计量设备管理、能耗设备管理、能源介质管理、能耗数据管理、能耗统计、能源供需平衡、能源计划与预测、班组能效考核、“三同时”项目节能评估。（4）用户层为设施保障部门的管理人员提供交互接口。

2）应用系统设计

系统开发按照一般应用系统的开发方法进行，包括：需求分析、系统分析、概要设计、详细设计、编码、单元测试、集成测试、用户验收测试、投产等阶段。系统开发量按照软件规模进行估算，软件规模应能满足对各种重要能源介质的综合管理需求。应用系统涉及的各个子系统的说明如表1所示。

（1）“能源综合管理系统”新业务流程如图4所示。

1.6 “能源综合管理系统”的经济与社会效益

“能源综合管理系统”的建设大大提高了复杂装备制造企业的经济效益和社会效益：

一是在经济效益方面。通过“能源综合管理系统”的实施，大幅提升了复杂装备制造企业能源管理的精细化水平，提高企业生产能源综合利用率，为新产品开发带来明显的经济效益，使企业典型生产过程综合能耗下降5%以上。最终，有效促进新支线客机的生产交付和大型客机的顺利研制。

二是在社会效益方面。“能源综合管理系统”项目建成后，复杂装备制造公司的所有用能单位的能耗数据将通过公司内部专用网络，及时传输到系统数据库，同步更新和发布。按照公司各级能源使用和管理部门的权限，对能耗数据进行上传、查询、浏览、报表导出等操作。节省大量的人工方式的能耗数据统计和反复核对工作，节约相关调研开支，增加公司效益。通过项目建设，彻底改变企业目前的粗放式能源管理模式，实现精细化能源管理。

2 研究结论与启示

2.1 研究结论

本文以复杂装备制造企业为案例，介绍了复杂装备制造企业前期能源管理状况与挑战、“产学研”合作开发的优势、拟建“能源综合管理系统”与已有系统的关系，并从“能源综合管理系统”的总体架构设计、应用系统设计、网络系统设计、以及“能源综合管理系统”建设的内容、功能和业务流程等方面，对其“能源综合管理系统”建设的经验进行归纳概括，研究发现其成功的经验主要包括三个方面：一是产学研联合开发，充分发挥合作方的各自优势;二是以信息技术为支撑，整合能源综合管理系统;三是系统理论为支撑，实现能源综合管理系统最优。

2.2 研究启示

复杂装備制造企业“能源综合管理系统”的成功经验，给其他制造企业的启示如下：一是要学会借用外力，建设高效的能源综合管理系统。能源综合管理系统建设是一个巨大的系统工程，单靠企业自身的力量可难以实现，需与科研和技术实力强的科研院所联合开发。二是要以信息技术为支撑，整合能源综合管理系统;三是要以系统理论为支撑，实现能源综合管理系统最优。

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