工业互联网助力智能油气管道建设

0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1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2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3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云化工作，正在进行推广实施4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5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。6自动化现状PLC操作员工作站RTU远程监控系统监控室阀监视阀室站场总线地区公司远程监视终端总线操作员工作站实时数据服务器（冗余）北京主调度控制中心大屏展示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远程监视终端总线北京油气调控中心SCADA地区公司监视中心场站站控SCADA站控数据直接上传北京油气调控中心地区公司、分公司查看北京油气调控中心监控的数据分公司监视中心工业电视生产数据、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7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8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、扩大市场提供更强有力的手段。工业互联网的发展特点技术融合•传统业务领域技术与信息技术需要融合建设，新旧技术需要融合发展智能机器•各种机器、设备、设施、网络与先进的传感器、控制装置和软件应用程序相互连接高级分析•融合运用行业业务知识、经验和基于软件算法的数据挖掘分析方法专业人才•具备综合知识、技能、经验的经营管理人才、研发人才、操作人才9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”的提出智能工厂物理信息系统CPS算法和服务三维模型工艺数据物理对象智能生产面向智能工厂的APP应用工艺过程智能分析10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“工业互联网”。美国“工业互联网”的提出工业互联网全貌工业互联网标准系统安全软件定义机器随处可及的超级计算终端知识工作的自动化机器人改变工业流程分布式生产和3D打印虚拟世界整合物理世界人类意识和机器的融合工业互联网的技术要素11我国的工业互联网发展十大重点领域新一代信息技术产业海洋工程装备及高技术船舶先进轨道交通装备节能与新能源汽车电力装备农业机械装备新材料生物医药及高性能医疗器械高档数控机床和机器人航空航天装备经济发展进一步提质增效社会服务进一步便捷普惠基础支撑进一步夯实提升发展环境进一步开放包容发展目标重点行动“互联网+”创业创新“互联网+”智慧能源“互联网+”普惠金融“互联网+”益民服务“互联网+”高效物流“互联网+”电子商务“互联网+”便捷交通“互联网+”绿色生态“互联网+”协同制造“互联网+”现代农业“互联网+”人工智能中国制造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。12我国的工业互联网发展在工业和信息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13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14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。工业互联网要点：管道技术与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15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，打通各业务环节和管理层级的跨系统功能。16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。17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18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。19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，通过建立迭代周期，持续交付，并进行统一发布。设计开发集成测试设计开发集成测试设计开发集成测试设计开发集成测试优先级高的需求优先级低的需求20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。液化气营销平台A3-PPSFMIS科技信息管理系统投资项目一体平台E1-HSE立体仓库系统合同管理系统PALD-全生命周期项目管理系统SCADADCS物资采购管理系统AMISMDM集中报销平台人力资源系统造价管理平台E7-节能节水天然气与管道ERP手工记账集成凭证资产状态资产数据资产业务凭证资金平台现金凭证银存凭证付款申请保险福利工资薪酬报销数据天然气销售合同客户主数据供应商主数据物料主数据银行主数据会计科目主数据可研批复可研批复初设报告初设概算初设概算批次计划批次计划采购需求采购订单合同信息统计数据、评价数据统计数据评价数据上游产销计划客户需求数据销售合同上游产销计划销售数据物料主数据上下架、出入库价格数据采购、销售、库存数据科研经费科技资产项目信息科技计划经费支出特种设备安全信息项目信息应急物资安保基金能耗成本人员组织工时采购目录价格目录采购需求采购计划调剂物资申请单信息销售建议计划项目信息造价信息项目信息维修计划信息计量数据、油气实物数据生产计划管理平台启停记录、运行时间等金税系统税控发票发票预制数据合同审批信息管道完整性管理系统功能位置测量点设备主数据巡检计划巡检结果工程计划天然气与管道应用集成平台21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。22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）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23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