MES对石油化工企业自动化系统的数据采集

    虽然MES定义有不同的表述，但不难发现其共同点：MES不只是工厂的单一信息系统，而是横向之间、纵向之间、系统之间集成的系统。对近年来被关注的各种企业信息系统来说，只要包含工厂这个对象，就离不开MES。

一、石油化工企业MES系统总体架构

    石油化工MES系统总体架构以数据集成平台为核心，以物流跟踪为主线，集成罐区管理、公用工程、装置操作、进出厂管理、化工辅料管理、仓储管理等关键业务。该体系设计过程中重点考虑了以下因素：（1）考虑了与ERP、PCS间数据集成关系，体现了MES应用在企业信息化管理中承上启下的重要作用。（2）体现了石油行业生产管理的特点，模块设计既相互关联，又相对独立，既保证了系统开发性，又通过数据数据集成平台实现计量、调度、统计等模块信息传递和共享。（3）参照石油化工企业业务模型，建立核心生产数据模型，涵盖了企业生产管理的主要层面，实现了生产和管理等不同信息的集成功能。石油化工MES系统通过生产过程信息处理和支持系统提供的信息与知识，对生产统计、生产调度、装置运行、生产成本等进行实时管理，强调实现生产过程优化运行、优化控制和优化管理等核心技术，以实现生产全过程的调度平衡、统计平衡来保证生产过程的优化管理，以实现生产过程的物流跟踪、加强罐区管理、进出厂管理、仓储管理、装置管理来保证生产过程的优化控制，以实现公用工程和化工辅料消耗管理来保证生产过程的优化运行。

二、MES对石油化工企业自动化系统的数据采集

    1.数据集成平台的体系结构。为了实现企业异构数据集成，满足企业日益发展的业务需求和功能需求，对于如何建立一种统一的且易扩展的数据集成平台，研究人员展开广泛而深入地研究，提出了一系列的解决方案。一个专门用于管理半结构化信息的数据库管理系统—，可以对半结构化数据集成存储和管理。包含标准数据库的一些特性，如：多用户支持、日志和恢复功能以及查询和更新语言。该系统不仅能集成上述数据，而且还能集成随时插入的新数据源中的数据。其中，数据源层可以是遗留关系数据库和对象数据库、电子表格和文件系统等；用户视图层包括特定设备显示属性需求的视图。通过分析上述数据集成平台的体系结构，针对石油化工企业的特色，结合上述数据集成的需求，提出了包含数据接口层、数据集成层和数据交换层的三层企业数据集成平台。一是数据转换层。数据转换层主要针对石油化工企业的分布式异构环境，实现异构的集成、数据的统一编码和分布式数据源管理，支持对底层的数据操作以透明的方式进行。其功能包括：将不同数据源的数据析取、转换和合并到连通性所支持的单个或多个目的，以满足上层数据集中层的需要；数据统一编码：将各独立数据库的的转换结果，通过编译器对具有相同语义的多个数据对象进行全企业范围内的统一编码，实现企业数据对象的统一管理；分布式数据源管理：负责实现多数据库的同步协调、优化和统一管理。二是数据集成层。数据集成层将数据转换层抽取的数据对象根据企业核心数据模型存储在各分区数据库中。对上层应用而言，它提供了一个统一的，全企业范围的企业数据视图。其功能包括：数据的分类存储：企业数据集成平台中，根据数据的不同类型，分别设置了过程实时和历史数据库、应用数据库和其它数据库，以支持不同的应用；企业核心数据模型：核心数据参考模型是站在整个企业的高度准确地描述企业关键增值业务数据及企业关键辅助业务数据，识别和强调不同局部应用间的共同性，揭示并消除冗余信息，检测并解决各种冲突，统一考虑是否满足整个企业的应用需求。数据处理：一方面是实现面向生产的实时数据和面向企业经营管理的管理数据的整合，一方面是实现各类异构数据源的整合。整合的结果是将企业生产数据模型所设计的数据全部在企业数据平台中进行管理。在整合过程中对数据进行的服务有：归纳、转换、解码、清除不合法的数据；分离、转换和移动源数据，满足数据平台的要求。三是数据接口层。数据接口层在数据集成层统一企业数据视图的基础上，为每个上层应用生成一个应用视图，并为用户提供一个统一转换的数据访问接口。

    2.数据集成平台的特点。在该数据集成平台的设计中，兼容了多数据源的集成，使得系统具有较好的开放性和可扩展性，主要表现在以下几个方面：一是系统对数据载体的开放。共享数据存储在不同的数据存储环境上，其数据存储载体可能是关系库、网状库、层次库、对象库、甚至是文件系统。数据转换层能对以不同存储形式存储在不同介质上的数据进行转换和更新。二是系统对数据持续性的开放。有的是在系统建立之前就存在并且还要继续使用，有的是在系统建立后建立的。系统的数据转化层具有对已有数据的兼容能力，并且能以过去已经使用并且现在仍在使用的方式使用它们，而数据集成层集成新的数据。三是系统对用户接口的开放。在数据表现层，系统具有对不同结构数据表达的处理能力，提供支持不同应用环境和不同操作方式的友好用户界面。

    3.数据集成平台的实现。在数据集成平台的设计过程中，为保证其通用性、开放性和易扩展性，实现一种松散耦合的集成，它包含元数据库和中央数据库。元数据是描述数据的数据，可用于指导对中央数据库的访问和管理。典型的元数据包括：中央数据库中表的结构、表的属性、源数据系统、从源数据系统到中央数据库的映像、数据模型的规格说明等。中央数据库是按照生产数据模型生成的统一的一致的全局数据库。配置管理工具辅助进行信息集成服务器的配置和优化的工具。数据访问接口负责应用程序与信息集成服务器之间的交互工作。适配器集成遗留数据而设定的组件，它主要实现两个方面的功能，一是将发往信息集成服务器的遗留数据转化成指定的信息格式，一是将接收到的外部数据转化成遗留系统能够理解的信息格式，它相当于遗留数据和外部数据的翻译器。消息中间件负责信息集成服务器、各应用系统的适配器和数据访问中间件之间的消息的接收、发送和路由工作。它支持以一种可靠的、异步的、松散耦合的、与语言无关的及与平台无关的方式在各分布式系统之间传递消息。数据集成平台中的各组件相互配合，相互协作共同完成数据的抽取、管理、显示和访问等各项任务，其协同工作原理是：各遗留系统中需要继续使用的数据，经过适配器的抽取和转换后形成的消息格式发送给消息中间件，消息中间件将该消息发往信息集成服务器，信息集成服务器解析消息，对中央数据库和元数据库进行更新。信息集成服务器向遗留系统发送数据时，首先将数据转化成格式，然后发送给消息中间件，消息中间件再将消息转发给遗留应用系统的适配器，适配器解析消息，将数据转变成应用系统能够理解的格式后传给应用系统进行处理。对于不需要进行数据转换的应用系统则通过数据访问接口和消息中间件的交互，完成应用系统和信息集成服务期间的数据更新与访问。

    国内石油化工企业MES系统实施虽然相比于国外，起步较晚，但随着MES软件产品需求的旺盛，对国外同类软件产品实施经验的积累等，国内石油化工企业MES系统开发及实施厂商的发展非常迅速，有理由相信，随着新技术的发展、企业综合自动化理念的深入，石油化工企业的MES系统实施将在今后几年得到迅速推广和发展，石油化工企业信息化程度也将跨入世界先进行列。