電廠監管信息系統困境和曙光

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1前言

筆者在《分散控制正走向衰亡》[1]一文中論述了電廠實時生產過程監控平臺正由分散控制系統（DistributedControlSystem）向智能控制系統（IntelligentControlSystem）發展。本文則對電廠實時生產過程另一個爭議不斷的平臺——監管（Supervisory）平臺及其監管信息系統（SupervisoryInformationSystem，簡稱SIS）發展的困境、問題的關鍵，以及發展“猜想”進行探討。

2電廠實時生產過程運行組織

眾所周知，電廠是流程工業（非離散工業）中對生產過程的實時性要求很高的一類。傳統上，電廠將實時生產過程的運行組織分為兩個層級：第一層：監視和控制層（簡稱：監控層或控制層）在該層級中，主要依靠運行值班人員（技術工人或一般技術人員），借助監控工具——監控系統（例如DCS），晝夜不間斷的值班，監視和控制實時生產過程，確保其運行安全、高效。第二層：管理層在該層級中，負責和參與實時生產過程管理的人，包括廠里的運行專工、生產總工和廠長，上級運行管理人員，以及外部高級技術專家等，他們是一批管理和技術水平相對較高、經驗較豐富的人員。但遺憾的是，長期以來他們借助的工具和工作方式一直非常落后，主要依靠運行日志、報表、記錄曲線、一線監控人員的口頭報告以及偶爾到控制室視察和會議討論等。因此，他們介入實時生產過程的方式是非實時的，僅根據間斷性長、殘缺不全、甚至誤導的信息，組織相關人員研究提出解決方案，指導一線監控人員在線運行處理或停運檢修，效率低下，效果嚴重受限。正是由于條件限制，人們無法對他們提出更高的要求。

3實時生產過程監控層和管理層發展的鮮明對比

眾所周知，實時生產過程監控層的發展異常迅速。幾十年來監控工具不斷進步，到20世紀八九十年代，我國電廠緊跟國際發展進入數字化和信息化階段。同時可喜的是，監控層的運行組織，包括控制方式的變革，雖也遭遇激烈的爭論，但其變革仍異常迅速。例如，機組控制方式，從“就地控制”、“機爐分別控制”、“機爐集中控制”迅速發展到機爐電統一的“單元集中控制”；而全廠眾多的輔助車間，也在1997年電力規劃設計總院提出2000年示范電廠概念后，迅速從“分散就地控制”發展到“煤灰水分別集中控制”和“全廠輔助車間集中控制”。運行組織的適時變革，又充分發揮了現代監控工具進步的作用，極大提高了電廠安全經濟效益。與電廠實時生產過程監控層的監控工具和監控運行組織蓬勃發展形成明顯對比，電廠實時生產過程管理層的工具和運行組織正如前面所說，長期一直沿用與非實時生產過程（檢修、財務等）相似的管理方式，停滯不前，十分落后。人是生產力中最活躍的要素，恰恰因為這種落后導致管理層大批高級人員的潛能沒有充分發揮。

4實時生產過程“監管層”的誕生、希望及其發展困境

1997年，電廠監管信息系統（SIS）概念問世，歷經五年開發、試點以及首部標準頒布，期間雖爭論不斷，但SIS終成電廠標配，而且開始向更高層級發展。這是電廠歷史上又一次重大變革的開始，它標志著電廠實時生產過程管理也跨入了應用現代數字信息技術的一個新時代。同時，這也標志著電廠實時生產過程與非實時生產過程（檢修、財務等）采用同類“管理（Manage）”模式的時代應該結束，探索進入與實時生產過程相匹配的“監管（Supervisory）”模式時代的變革正式開啟。。SIS發展初期階段，雖其功能和性能需要不斷發展和完善，但已經可以為上層領導和高級專業人員提供大量有用信息。無數事例證明，即使在那個年代只要認真關注和應用這些信息，對提高電廠監管水平就能發揮明顯的作用。有理由相信，隨著智能算法和數據挖掘等當前正在迅猛發展的技術融入，它必將為實時生產過程監管提供更加豐富和智能的信息。但是，SIS系統畢竟是一個開環系統，只有通過人的有效介入才能形成閉環，并產生效益。因此，除了SIS系統技術本身發展完善外（如智能算法和數據挖掘技術應用），著重研究人如何有效參與和介入也成了決定SIS成敗的一個關鍵要點。但遺憾的是，長期以來由于基本上仍然沿用過去傳統的管理方式，其結果正如有人所言“大數據躺在那兒睡覺”，“SIS高級應用功能，沒有發揮作用”……于是質疑“SIS差強人意，是否要繼續投入大量國家資源”，這是相當長一段時間以來SIS發展的困境所在。那么人們不禁要問電廠實時生產過程監管的運行組織變革為什么如此困難呢？筆者認為，除了傳統觀念的束縛以及由此帶來惰性外（需知傳統的管理模式已有百年以上歷史），還涉及到高層運行組織的變革問題，需要高層研討和決策。當前電力行業中沒有一個行業機構，打破電力集團界線，集中全國專家在全國范圍內研討和交流這樣的運行組織問題，各自分散的研討必然事倍功半，這就是問題的癥結所在。

5電廠實時生產過程監管層發展“猜想”

本文不準備對發電企業各級SIS技術方面的發展進行討論，僅僅集中在探討作者認為當前更為關鍵的監管層的運行組織問題，并對此拋磚引玉，從宏觀高度提出兩大“猜想”。猜想一：多級監管模式的形成，以及監控和監管間界線的上移2014年筆者在《積極推動電廠控制方式的第二次變革》[2]一文中，曾明確指出，隨著SIS技術的發展和推廣，電廠實時生產過程的運行組織方式將發生變革，一個多級監管模式將形成，并預測從單元集中控制（監控）級向上發展，將根據各發電集團自身特點，分別會形成廠級監管中心、集團（或分區）監管中心和集團科研級監管中心等。目前，各集團在這方面的建設程度不同但有加快的跡象。筆者在本文中進一步預測，隨著監控和監管技術的發展，智能化技術的廣泛應用和自動化程度的提高，監控和監管間界線上移的條件逐步具備，界線上移必將再一次發生，電廠的控制方式將由采用了半個多世紀的單元集中控制方式逐步上移進入到全廠集中控制方式。即全廠建設一個控制室，配置1~2個正、副主值班人員，若干單元輔值班人員。為此，當前應在新建項目規劃設計時開始著手，早做統籌安排，積極開展試點工作，取得經驗，加快推廣應用。猜想二：高級值班制將滲入監管層根據傳統習慣和客觀條件，實時生產過程監控（控制）中心始終采用24小時不間斷的運行值班制，而實時生產過程管理則采用定期或不定期的“檢查、報告制方式”，顯然這大大限制了對實時生產過程安全高效運行作用的發揮。實時生產過程監管信息系統出現后，已經為擺脫傳統的低效落后的“檢查、報告制方式”創造了客觀技術手段和監管工具。但是，相當長一段時間以來，傳統習慣依然束縛著人們的思想，“監管層”仍然延用過去“檢查、報告制”的管理模式。經歷一段時間后，雖然也開始在高層設立了“監管中心”、“診斷中心”之類名稱的機構，但大多以監控信息系統本身維護開發技術的專家為主（這好比單元機組值班以DCS專家為主），雖然有的也配置了少量的實時生產過程運行專家，但其工作內容和方式仍然沒有完全擺脫“檢查、報告制”的工作方式。筆者認為，監管層（監管中心）的運行組織應當徹底擺脫“檢查、報告制”模式，實施“高級值班制”模式，強化高級人員與過程的密切關系，適度提高實時性。當然，監管層（監管中心）的“高級值班制”，也不同于單元控制的一般值班制，它應由精通實時生產過程的高級管理和技術人員進行值班管理，并以他們為核心，憑借信息互聯網絡作為支撐，組成一個完整的實時生產過程分級管理體系。監管層（監管中心）實施“高級值班制”運行組織模式是一個復雜的過程，涉及一系列傳統管理方式的變革，涉及人員的特殊要求和培訓，涉及高級監管人員和運行控制人員的職責分工和協調，以及總體指揮協調體系的建立等，這一系列問題尚需要我們去一個個研究落實。這種新管理體系的優點是：（1）強化了高級運行管理專家和數據的結合，憑借豐富的數據（包括智能加工的數據）及時發現和研究實時生產過程中潛在的、正在發生的或者已經發生的問題，根據確立的職責分工，借助信息互聯網絡手段分別采取向上級管理部門報告、直接指揮事件處理、運行指導意見等，并最終匯總每個事件的處理報告。（2）形成了監管信息系統技術發展的火車頭。由于這批高級人員與監管信息系統長期密切結合，深知實時生產過程監管系統發展方向和具體需求，他們與監管信息系統技術專家相結合，必定為監管系統的高速發展注入生命力。

6加強頂層設計，迎接實時生產過程運行組織第二次革命

眾所周知，電廠實時生產過程運行組織具有深遠意義的第一次變革是單元集中控制（監控）方式的確立及其監控工具——DCS的發展。筆者預測，電廠實時生產過程多級監管方式和體系的產生及其監管工具——SIS的發展，將是實時生產過程運行組織另一次具有深遠意義的革命。但是，筆者深知，電廠實時生產過程運行組織的這一次變革遠比第一次變革困難得多，這是因為：（1）前無先例，無國外經驗給我們借鑒和推動，阻力和困難遠比過去第一次變革大。（2）涉及變革的層級較高。監控方式變革只涉及單元機組（機爐電）運行管理，其監控工具只涉及熱控專業。而監管方式的變革涉及到過去很少變革的高層次管理（監管）及其相關人員，如電廠運行專工、總工、生產廠長，上級運行管理人員、高級技術專家等的運行組織，以及工作方式和習慣，而監管工具不僅涉及高級熱控技術，還涉及高級信息技術（例如云技術、邊緣計算、大數據技術等）。（3）到目前為止，全國電力行業機構大都只研究技術問題，幾乎沒有一個全國性行政機構或行業組織以及相應層級人員參與，對有關電廠監管層級的運行組織變革問題，以及多級監管系統的技術路線問題進行研討，更談不上修訂能引領技術革命的新標準問題，這是當前令人失望的現狀。綜上所述，電廠實時生產過程運行組織的這一次變革，需要高層推動和組織，打破電力集團界線，集中全國管理和技術專家開展交流和研究，再根據各自具體情況，進行頂層規劃設計，才有可能沖破重重阻力，推進電廠實時生產過程運行組織健康和高效向前發展。

作者:侯子良 單位:中國自動化學會發電自動化專委會