Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общая характеристика нефтеперерабатывающего предприятия 14
1.1. Структура и состав нефтеперерабатывающего предприятия 14
1.2. Контроль качества продукции... 22
1.3. Потери нефтепродуктов при решении задач учета 29
1.4. Задачи мониторинга движения нефтепродуктов на НПП 34
Глава 2. Задачи согласования данных и расчета массовых балансов 47
2.1. Задача составления общезаводского массового баланса 47
2.2. Способ составления "постадийных" массовых балансов 55
Глава 3. Задача контроля движения товарной продукции 63
3.1. Актуальность задач контроля движения товарной продукции 63
3.2. Постановка задачи контроля движения товарной продукции 66
3.3. Контроль запасов и движения товарной продукции в ОАО "АНХК"... 71
3.4. Разработка логики работы программы... 82
Глава 4. Описание программного обеспечения 94
4.1. Описание структуры Архива учетных данных 94
4.2. Описание интерфейса приложения 101
4.3. Процедуры ввода информации 118
Глава 5. Система контроля движения нефтепродуктов в составе КСОУ. 126
Глава 6» Особенности внедрения задачи контроля запасов и движения товарной продукции в ОАО АНХК . 137
Заключение. 147
- Потери нефтепродуктов при решении задач учета
- Задача составления общезаводского массового баланса
- Актуальность задач контроля движения товарной продукции
- Описание структуры Архива учетных данных
Введение к работе
Проблема автоматизации контроля и управления крупными нефтехимическими производствами в России возникла уже более 40 лет назад [1-3]. Основные трудности ее решения заключаются в особенностях химического производства.
Химическая промышленность в большей степени, чем любая другая основная отрасль индустрии, характеризуется многообразием используемых технологических процессов. В химическом производстве задействованы тысячи технологических установок, выпускающих продукцию, причем принципиально одинаковые химические процессы зачастую бывают по-разному оформлены конструктивно, вследствие чего типовые решения могут быть применены лишь для небольшой части общего числа технологических установок. Поскольку технологические установки составляют основу химических производств, можно представить, какое разнообразие даст сочетание уникальных установок. Как следствие - сложность проблемы управления технологией не уменьшается по мере интеграции производственных подразделений, хотя появляется возможность типизации решений, касающихся управления крупными технологическими комплексами, на основе общности экономических факторов химических предприятий [4].
Такое положение дел во многом обусловило путь, по которому проводилась автоматизация различных иерархических уровней управления, проектировались и развивались автоматизированные системы на предприятиях нефтехимической отрасли.
Наибольшее применение получили автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) [5-8] и системы автоматизации управленческой и финансово-хозяйственной деятельностью (АСУП) [9]. Гораздо более скромное распространение получили автоматизированные системы оперативного управления [4,10,11] как производством в целом, так и отдельными цехами (так называемые системы
4 верхнего уровня АСУ ТП или автоматизированные системы оперативно-диспетчерского управления - АСОДУ) [12].
Системы уровней автоматизации промышленных предприятий - АСУ ТП и АСУП - развивались обособленно и независимо друг от друга [13-14]. Они проектировались и создавались исходя из требований разных подразделений предприятия ив соответствии с различными потребностями. Изначально они не были«подчинены единым целям и задачам, оставались слабо связанными физически и информационно, а зачастую и не связанными вообще.
Кроме того, каждая из этих систем чаще всего строилась -. по своим внутренним законам, поэтому они оставались практически изолированными друг от друга информационно. Ситуация осложнялась еще и тем, что каждая из систем могла быть реализована разными коллективами разработчиков на основе различных аппаратных, программных и информационных стандартов.
Рассматривая системы управления технологическими процессами, следует отметить, что не все решения были полностью открытыми [15], т.е. допускающими использование в рамках одной системы разнотипного оборудования, выпущенного в разное время и разными производителями (отечественными и зарубежными). В результате предприятие-заказчик зачастую попадал в долгосрочную зависимость от одного из производителей и не имел возможности самостоятельно развивать и модернизировать АСУ ТП. Если же автоматизированная система разрабатывалась «своими силами», за счет внутризаводских отделов АСУ, то модернизация оборудования практически всегда приводила к разработке системы заново, "с нуля".
Существовали и проблемы "нетехнического характера".
Например, автоматизированное решение задач объемного и календарного планирования в рамках АСУП практически не выполнялось [9]. Одной из причин этого являлась меньшая заинтересованность самих предприятий в автоматизированном решении задач планирования. Если на уровне управления установками руководство предприятия, производства, цеха
5 было самостоятельно, и заинтересовано в эффективной работе отдельных
элементов производства, то на уровне планирования работы предприятия
существующие в то время административные методы управления со стороны
министерств зачастую вступали в противоречия с интересами предприятия.
Это не позволяло предприятию принимать эффективные для него
автоматизированные решения, а иногда и заинтересовывало его в принятии
планов заведомо неоптимального характера.
В итоге это приводило к тому, что создававшиеся без комплексного плана, обычно под требования различных подразделений, участков и процессов, не связанные между собой системы автоматизации с многообразием используемых программных и аппаратных средств очень напоминали "лоскутное одеяло" [16] (впоследствии такой путь получил сленговое название "лоскутной автоматизации"). Понятно, что реальная эффективность от внедрения такой автоматизации на предприятии зачастую получалась весьма низкой.
Переломный момент в сложившейся ситуации произошел после экономических реформ 90-х годов, перераспределения собственности и перехода к рыночным отношениям.
Переход предприятий в "частную собственность" перераспределил и существенно расширил круг задач, требующих решения на химических и нефтехимических производствах. "Когда на предприятии появился хозяин, возникла потребность в получении объективных данных, характеризующих состояние производства и определяющих конечный результат его деятельности. Такими данными является информация о реальном ходе технологических процессов, расходе материалов и, сырья, выпуске готовой продукции и многих других факторах" [17,18]. К тому же, помимо традиционных задач контроля и управления, появилась необходимость в решении задач минимизации технологических потерь, ужесточении контроля качества выпускаемой продукции, стратегического планирования, логистики, и ряда других.
Свою лепту в изменение ситуации внесло образование вертикально-интегрированных нефтяных компаний (ВИНК). Термин "вертикально-интегрированные" означает, что эти компании охватывают всю цепочку нефтяного бизнеса: разведку и добычу нефти, нефтепереработку и нефтехимию, оптовый и розничный сбыты продукции. Современные мировые транснациональные ВИНК представляют собой гигантские, географически распределенные по всей планете многофункциональные производственно-коммерческие системы. В отличие от них, для российских ВИНК характерно расположение основных добывающих, перерабатывающих и; сбытовых мощностей на пространстве бывшего СССР. Поэтому они в большей степени являются едиными операторами всех своих сырьевых, продуктовых и финансовых потоков.
Задача управления текущей деятельностью для российских ВИНК в основном сосредоточена на размещении собственных добываемых сырьевых ресурсов по определенным направлениям [19]. А это, в свою очередь, ставит ВИНК в зависимость от того, насколько полной, достоверной и оперативной будет информация о состоянии производства, выработки, запасах продукции, её качестве от собственных нефтеперерабатывающих заводов и нефтехимических производств.
Таким образом, возникла необходимость в интеграции существующих на; предприятиях разрозненных автоматизированных систем для возможности эффективного межуровневого системного взаимодействия; и получения единого информационного пространства предприятия. Интегрирование информации основного технологического и вспомогательного производств позволяет объединить разнородные подсистемы в единую систему мониторинга и диспетчеризации технологических и производственных процессов, что повышает эффективность оперативного контроля и управления производством в целом и, как следствие, предприятием.
Интеграция автоматизированных систем должна и проводится в двух направлениях [14,16,20,21]:
горизонтальная интеграция, при которой объединяются между
собой автономные системы автоматизации технологических и производственных процессов, а также административных отделений цехового уровня в единую информационную сеть. Целью горизонтальной интеграции является обеспечение необходимого обмена данными в реальном масштабе времени между всеми подразделениями основного и вспомогательного производства, а также для создания единого информационного пространства данных о состоянии производства;
вертикальная интеграция, при которой осуществляется
организация потоков информации от нижнего уровня (датчиков и
контроллеров технологического оборудования, а также подсистем
нижнего уровня управления) во внутренние и внешние компьютерные
сети предприятия и через них - в административные системы
управления. В общем случае целью вертикальной интеграции
является передача технологических данных на уровень бизнес-
приложений.
Однако, как показывает практика, ситуация с автоматизацией нефтехимических производств в России пока сильно не изменилась. Анализируя содержание материалов научно-технических журналов, СМИ и интернет-изданий, посвященных теме промышленной автоматизации, можно утверждать, что эффект от внедрения новых программно-технических решений в большинстве случаев не очень значителен.
Выделим несколько причин такого положения на примере нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ):
Различия между "западными" и "российскими" производствами.
Подавляющее большинство европейских и американских НПЗ
представляют собой комбинацию четырех-шести крупнотоннажных установок и небольшого числа промежуточных резервуаров.
8 Особенности таких заводов [22]:
все установки оснащены АСУ ТП,
смешение нефтепродуктов осуществляется "в потоке",
контроль количества и качества продуктов полностью автоматизирован,
- количество резервуаров товарной продукции минимально.
Российские нефтеперерабатывающие заводы и нефтехимические
комбинаты характеризуются:
- большим (несколько десятков) числом установок,
морально устаревшим и технически изношенным оборудованием (трубопроводы, запорная арматура, пневматика и телемеханика),
ненадежными датчиками и контроллерами предыдущих поколений,
единичными "классическими" АСУ ТП,
смешением нефтепродуктов в резервуарах и значительным количеством промежуточных резервуаров,
отсутствием автоматических анализаторов,
наличием больших товарных парков резервуаров и т.д.
В этих условиях использование программных и технических решений, ориентированных на "западные" НПЗ (систем контроля и управления распределением и хранением нефти и нефтепродуктов OM&S [23-27], систем согласования данных и расчета материальных балансов data reconciliation [28-33]) невозможно без глобальной модернизации оборудования и технологий. Это требует огромных капиталовложений при частичной остановке производства, что практически невыполнимо.
"Западный" путь интеграции автоматизированных систем несовместим с российской действительностью
В основе западного подхода к интеграции предприятия лежит простая передача технологических данных от низовых систем (АСУ ТП, SCAD А) на уровень АСУП для визуализации и передачи в ERP-системы. В ситуации,
когда передаются 1-2 тыс. достоверных технологических параметров этот
подход является эффективным.
В нашем случае системы нижнего уровня оперируют многими десятками тысяч параметров, местами недостоверных, и передача их в системы верхнего уровня в полном объеме, без предварительной обработки, анализа и агрегирования становится практически бессмысленной.
Кроме того, исторически сложилось так, что системы верхнего уровня проектировались и создавались как финансовые системы, в то время как нижний уровень оставался чисто технологическим. Поэтому всегда необходимы дополнительные усилия по созданию "прослойки", обеспечивающей подготовку и адаптацию производственных данных к работе с ними в приложениях финансового характера.
Отсутствие универсальных средств автоматизации "среднего" уровня управления, а именно задач оперативного управления производством.
Данный недостаток является следствием второй причины, приведенной выше. Системы верхнего уровня не в состоянии охватить задачи оперативного (или оперативно-диспетчерского) управления, которым недостаточно простого отображения огромных массивов данных в виде таблиц, трендов или исторических архивов. А именно этот уровень управления является "прослойкой" между задачами производства и финансово-экономической деятельностью предприятия.
В последнее время на эту проблему стали обращать пристальное внимание как в России, так и за рубежом. Системы такого рода стали называть Manufacturing Execution System (MES), или высокоавтоматизированными системами контроля производственных процессов [34-36].
Следует, однако, заметить, что данная технология относительно нова, и больше подходит к "западным" НПЗ, где имеют место детально проработанные и надежные системы сбора информации, а весь технологический процесс автоматизирован.
10 Актуальность работы. Среди комплекса основных задач (таких, как -
контроль и оптимизация качества продукции, экологический мониторинг,
оптимизация запасов продукции и т.п.), решаемых на нефтехимических
производствах для обеспечения их эффективной, бесперебойной и
рентабельной деятельности, особое место занимают задачи контроля и учета
движения нефтепродуктов. Эффективное решение этих задач является одним
из наиболее значимых факторов, от которого зависит общая эффективность
управления нефтеперерабатывающим предприятием в целом и минимизация
убытков, которые несет предприятий из-за потерь нефтепродуктов.
Автоматизированные системы контроля движения нефтепродуктов
(наряду с системами оперативного контроля і качества) являются головными,
ведущими подсистемами всех систем оперативного управления на
отечественных НПЗ.
В настоящее время большинство таких автоматизированных систем базируются на западных программно-аппаратных решениях, ориентированных на особенности западных нефтехимических производств и соответствующие технологии нефтепереработки. Одним их главных требований таких систем является максимальная оснащенность объекта автоматизации высокоточной информационно-измерительной техникой и АСУ ТП.
Российские нефтеперерабатывающие предприятия, в большинстве своем, не отвечают этим требованиям. Устаревшие и неточные датчики и измерительные системы, слабая оснащенность объектов системами АСУ ТП, изношенная, запорная арматура, приготовление части нефтепродуктов смешением в резервуарах, а не в потоке - все это не позволяет западным системам эффективно решать поставленную перед ними задачу.
В этих условиях актуальна постановка и решение задач контроля движения нефтепродуктов, а также разработка автоматизированных систем на их основе, учитывающих специфику отечественных НПЗ, слабую оснащенность АСУ ТП и низкую точность измерительных приборов.
Исследование, постановка и решение данных задач проводилось на базе Ангарской Нефтехимической Компании ("АНХК"). Этот крупный нефтехимический комбинат имеет свою специфику производства, что позволяет на этом примере более глубоко рассмотреть проблемы решения задач контроля движения нефтепродуктов для большинства российских нефтеперерабатывающих предприятий.
С учетом вышесказанного в настоящей работе формулируется, исследуется и разрабатывается задача контроля движения нефтепродуктов -основная по функциональному наполнению задача корпоративной системы оперативного управления Ангарской Нефтехимической Компании [37-39].
Цель работы. Целью работы является исследование и постановка задачи контроля движения нефтепродуктов, анализ способов построения такой системы и основных факторов, влияющих на ее эффективность, разработка математического, информационного и программного обеспечения названной системы, внедрения ее, как головной подсистемы Корпоративной системы оперативного управления АНХК.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались следующие методы:
технологического обследования и алгоритмизации объекта автоматизации,
методика построения логических моделей баз данных на основе ER-диаграмм технологии IDEF1X,
построения приложений в «файл-серверной» и «клиент-серверной» архитектуре,
синтеза эргономичных пользовательских интерфейсов.
Научная новизна. В результате проведенной работы были получены
следующие основные научные результаты:
1. Сформулированы и решены задачи контроля движения нефтепродуктов и контроля запасов и движения товарной продукции для крупного нефтехимического предприятия
2. Разработана методика использования постадийных моделей
материальных потоков (вместо точных потоковых схем взаимосвязи технологических объектов), упрощающая процедуру расчета заводских массовых балансов.
Разработаны и реализованы алгоритмы контроля достоверности информации, анализа ситуаций, контроля движения нефтепродуктов, включающие оригинальные процедуры ручного ввода данных, обеспечивающие непротиворечивость информации в базе данных.
Предложены и реализованы алгоритмические решения, обеспечивающие совместное функционирование программных средств производственной и организационно-экономической систем управления.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
1. Разработанные системы контроля движения нефтепродуктов и контроля запасов и движения товарной продукции внедрены в Ангарской нефтехимической компании и Управлении Транспорта и Логистики Ангарского филиала "ЮКОС-РМ".
2.Внедрение системы контроля движения нефтепродуктов позволило сформировать производственную базу данных - единое информационное пространство АНХК, используемое при решении задач оперативного контроля производства, а также приложениях финансово-экономического характера.
3.Практическое использование систем контроля движения нефтепродуктов, реализованных на основе современных информационных технологий (высокоскоростные магистрали передачи данных, серверы баз данных, технологии проектирования информационных и логических структур), подтвердило их высокую эффективность, обеспечило оперативный доступ руководителей всех уровней к информации о движении продукции, облегчая тем самым принятие управляющих решений.
13 4.Разработано функциональное, информационное и математическое
обеспечение систем контроля движения нефтепродуктов и контроля
запасов и движения товарной продукции
5.Разработано программное обеспечение систем контроля движения
нефтепродуктов и контроля запасов и движения товарной продукции,
спроектирована и реализована База Данных специализированного архива
учетной информации.
В соответствии с поставленной целью работы, во введении рассмотрены типы систем управления, создаваемые на промышленных предприятиях. В первой главе приводится общая характеристика нефтеперерабатывающего предприятия, рассмотрены проблемы контроля качества, оценки потерь, мониторинга движения нефтепродуктов.
Вторая глава посвящена материальным балансам - методологической основе задач контроля движения нефтепродуктов.
В третьей главе эти задачи (применительно к товарной продукции) рассматриваются с позиции их информационного и математического обеспечения.
Вся четвертая глава и приложения содержат различные аспекты разработки программного обеспечения: структура базы данных Архива учетной информации, интерфейсы, процедуры ввода, архитектуры баз данных.
В пятой главе рассмотрены вопросы реализации системы контроля движения нефтепродуктов - составной части Корпоративной системы оперативного управления.
Шестая глава посвящена рассмотрению особенностей процесса внедрения на примере задачи контроля запасов и движения товарной продукции в АНХК.
Потери нефтепродуктов при решении задач учета
Проблемы, связанные с потерями, в разной степени затрагивают все звенья функционирования системы нефтепродуктообеспечения и являются важными показателями технического совершенствования технологических операций, начиная от транспортировки и кончая реализацией нефтепродуктов.
В зависимости от причин возникновения потери нефтепродуктов можно разделить на естественные, эксплуатационные, аварийные, а по характеру -количественные, качественные и количественно-качественные [46-47].
Естественные потери зависят главным образом от физико-химических свойств нефтепродуктов (фракционный состав, давление насыщенных паров, плотность и т.п.), а также от условий окружающей среды (температура, атмосферное давление, влажность и т.п.). Величина естественных потерь сильно зависит от технического обеспечения складских и транспортных операций с нефтепродуктами (прием, выдача, хранение, внутрискладские перекачки, транспортные перевозки).
Естественные потери практически не могут быть полностью устранены, но поддаются значительному сокращению в результате осуществления комплекса мероприятий как организационного, так и технического характера. В настоящее время естественные потери регламентируются нормами естественной убыли при хранении, приеме, отпуске и транспортировке нефтепродуктов..
Эксплуатационные потери происходят в основном из-за неисправностей или неправильной эксплуатации технических средств хранения, перекачки, транспортирования и заправки. Эти потери возникают вследствие утечек, проливов, неполного слива, загрязнения и обводнения нефтепродуктов.
Потери нефтепродуктов от утечки, разлива и разбрызгивания происходят при их приеме, выдаче и транспортировании вследствие неплотностей в местах соединений труб, рукавов, задвижек и вентилей, перелива нефтепродуктов при наполнении резервуаров, автомобильных и железнодорожных цистерн, неполного опорожнения сливной трубы и рукавов, налива нефтепродуктов в неисправные цистерны, выплескивания нефтепродуктов через неплотно закрытые люки при движении автомобильных цистерн или неплотно закрытые приемо-выдающие патрубки. Потери нефтепродуктов от смешения, обводнения и загрязнения возникают при наливе в автомобильные цистерны с остатками другого, более низкосортного нефтепродукта, при наливе в неочищенные автомобильные цистерны из-под другого нефтепродукта, при наливе в автомобильные цистерны нефтепродукта из трубопровода, по которому проводилась последовательная; перекачка нескольких марок нефтепродуктов без применения разделителей.
Обводнение нефтепродуктов связано с конденсацией влаги, содержащейся в воздухе, поступающем в цистерны при малых и больших дыханиях, а также с непосредственным попаданием воды в нефтепродукты при плохой зачистке и осушке цистерн после пропарки и промывки через открытые горловины в дождливую и снежную погоду.
Эксплуатационные потери нефтепродуктов (в отличие от естественных) могут был полностью устранены при правильной организации складских и транспортных операций, своевременном проведении технического обслуживания и профилактического ремонта технологического оборудования нефтебаз (складов горючего) и товарно-сырьевых производств,. соблюдения правил обращения с нефтепродуктами при их хранении и транспортировании.
Аварийные потери возникают в результате разрушения или повреждения резервуаров, трубопроводов и другого оборудования. Предупреждение аварийных потерь осуществляется проведением соответствующих профилактических мероприятий (обеспечение противопожарной безопасности, сооружение нефтебаз (складов горючего), товарно-сырьевых производств и трубопроводов в сейсмостойком исполнении. Снижение аварийных потерь в случае их возникновения достигается оперативным осуществлением мер по локализации и устранению последствий аварий (использование эффективных средств пожаротушения, применение передвижных средств перекачки и резервных емкостей для сбора разлившегося нефтепродукта и т.п.). Количественные потери происходят от утечек и разливов в результате неудовлетворительного состояния технологического оборудования, небрежности и халатности соответствующих служб.
Основные причины потерь нефтепродуктов от утечек и разлива на нефтебазах и ТСП - неисправное состояние днищ и корпусов стальных резервуаров, вызывающих течь и потение швов, а также резервуарного оборудования; неумелое удаление подтоварной воды из резервуаров (переливы резервуаров, железнодорожных цистерн, автоцистерн и т.п.); неправильная зачистка остатков из резервуаров; неисправность технологических трубопроводов и трубопроводной арматуры, насосных установок; неправильный подогрев нефтепродуктов в железнодорожных цистернах и других емкостях, сопровождающийся выбросом части нефтепродукта; аварии с резервуарами, трубопроводами и другими устройствами нефтебаз, вызывающие разлив нефтепродуктов.
Эти потери могут быть устранены при своевременном проведении профилактических (планово-предупредительных) ремонтов и внимательном отношении к порученной работе обслуживающего персонала.
Качественные потери нефтепродуктов происходят от смешения при неправильном выполнении операций по приему, хранению и отпуску нефтепродуктов, от обводнения и загрязнения механическими примесями. Смешение может происходить также при недостаточном числе или неправильном использовании технологических трубопроводов (перекачка разных сортов нефтепродуктов ведется по одному трубопроводу без соответствующей подготовки его и без учета распределения нефтепродуктов по родственным группам), при приеме нефтепродуктов в резервуары, имеющие нестандартные остатки нефтепродуктов или не подготовленные к приему, при негерметичности или неисправности резервуарной и трубопроводной арматуры.
Количественно-качественные потери представляют собой главным образом потери нефтепродуктов от испарения. Величина потерь от "малых и больших дыханий" резервуаров зависит от ряда факторов: климатических условий, температурного режима хранилищ, конструкции и оборудования емкостей, наличия или отсутствия улавливающих газосборных обвязок, соотношения размеров и степени заполнения резервуара, свойств хранимого нефтепродукта, допустимого давления в газовом пространстве, цвета и качества окраски резервуаров и пр. Наибольшее влияние на величину потерь оказывают климатические условия, размеры, тип и режим работы резервуара, а также свойства нефтепродукта. Основная причина потерь нефтепродуктов от испарения - резкое несоответствие между свойствами нефтепродуктов, конструкцией и оборудованием резервуаров.
Задача составления общезаводского массового баланса
Цель решения задачи составления общезаводского массового баланса состоит в определении объема потерь нефтепродуктов, локализации участков их возникновения, выявлении и (по возможности) устранении их причин. Задачи составления общезаводского массового баланса и учета движения нефтепродуктов тесно связаны между собой и, по сути, никогда не рассматриваются по отдельности. От того, насколько полным и максимально подробным является учет движения нефтепродуктов, зависит точность составления общезаводского массового баланса. Расчет общезаводского массового баланса используется для согласования остатков на начало и конец периода, поступлений сырья, отгрузки продукции и использования продукции для собственных нужд. Массовый баланс также предоставляет информацию, необходимую как для обеспечения ежедневного управления нефтеперерабатывающим предприятием, так и для контроля физических запасов нефтепродуктов. В основе принципа составления общезаводского массового баланса лежит, казалось бы, достаточно очевидное утверждение, что общий приход по массе продукта должен быть равен общему расходу (рисунок 2.1). Разность между приходом и расходом образует "потери": AM =УМ. -(УМ +УМ )-УМ , (2.1) -~1 м VZ—/ pr Z_< rem/ ^ sup ' v ' В действительности, формула (2.1) служит лишь иллюстрацией сути расчета массового баланса, а именно - возможности определения в количественной форме потерь углеводородного сырья. Владение этой информацией очень важно с точки зрения контроля производства, а приблизительная оценка полученной величины потерь позволяет сделать первичные выводы об их характере. Большие значения потерь могут означать наличие в технологических элементах и схемах трубопроводов необнаруженных утечек, отходов и даже хищений. В зависимости от уровня детализации, созданного в рамках программы заводского баланса и учета движения продукции, потери могут быть отнесены к конкретным технологическим зонам, а их причины выявлены (более подробная информация о типах потерь и причинах их возникновения приведена в первой главе). Процесс составления общезаводского массового баланса практически идентичен для любых нефтеперерабатывающих предприятий и обычно проводится в 5 этапов: 1. Сбор исходных данных - доступ ко всем данным технологических измерений, остатках, движениях, поступлениях и отгрузке продукции. 2. Первичный поиск ошибок - определение и корректировка (ручная или автоматизированная) возможных несоответствий данных или 49 грубых ошибок сбора информации перед процедурой составления баланса. 3. Предварительный расчет массового баланса - составление балансовых уравнений на основании технологических схем, загрузка данных в программу для расчета массового баланса обработка балансовых уравнений иным способом. 4. Проверка и анализ массового баланса - детальная проверка достоверности полученных данных технологических измерений. На данном этапе сокращаются расхождения между данными, корректируются (при необходимости) некоторые значения измерений и минимизируется несогласованность и противоречивость данных. 5. Окончательный расчет массового баланса - на основании полученных на этапах 3 и 4 результатов, составляется ежесуточный массовый баланс, и определяются количественные значения технологических потерь. На первом этапе осуществляется сбор всей необходимой исходной информации о состоянии материальных потоков нефтепродуктов на предприятии. Такой информацией являются данные о поступлении сырья в товарные парки или напрямую на установки нефтепереработки, данные о запасах и отгрузке готовой (товарной) продукции, данные об остатках продукции в производственном цикле, а также внутренних потребностях в нефтепродуктах. Эта информация может быть получена напрямую от датчиков и информационно-измерительных систем, расходомеров и весовых программно-аппаратных комплексов, систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA-систем), информационных систем контроля резервуарных парков, а также специализированных приложений ввода и контроля первичной технологической информации и баз данных реального времени. 50 Этапы 1,2, и 4 процесса расчета массового баланса тесно связаны с решением задачи контроля и учета движения нефтепродуктов. Действительно, как составление балансов материальных потоков нефтеперерабатывающего предприятия, так и поиск ошибок и анализ возможных расхождений данных требует высокой степени детализации информации о движении материальных потоков по технологическим подразделениям. В ряде случаев (к примеру, когда для расчета массового баланса не применяются специализированные программные средства) этапы 3 и 5 также могут быть включены в общую задачу контроля и учета движения нефтепродуктов как дополнительные функции.
Актуальность задач контроля движения товарной продукции
В главах 1 и 2 была рассмотрена общая задача учета движения нефтепродуктов, и способы построения "классических" учетных систем, решающих данную задачу. Напомним, что в этих системах главными вопросами ставились мониторинг движения нефтепродуктов внутри завода или нефтехимической компании, выявление и устранение причин потерь нефтепродуктов, а основными объектами контроля и учета являлись резервуары и установки нефтепереработки.
В последнее время, всвязи с переходом нефтехимических предприятий в частные формы собственности, возникла необходимость в несколько ином классе учетных систем, где на первое место выносится задача контроля и учета движения и запасов товарной продукции.
Основным отличием этих систем от "классических" является то, что данные системы контролируют не весь объем нефтепродуктов, приготавливаемых или хранимых на учетных объектах (заводах, товарно-сырьевых производствах, нефтебазах), а только товарную (то есть ту, которая может являться предметом торговли) продукцию. Строго говоря, эти системы по своему характеру можно отнести скорее к финансово-экономическим, чем к классическим производственным.
Актуальность данных учетных систем объясняется несколькими причинами.
После проведения экономических реформ 90-х годов, большинство предприятий нефтехимической отрасли перешли от государственной к частным формам собственности. В связи с этим, вопросы планирования производства, выработки и отгрузки продукции потребителям, ранее решаемые на уровне соответствующих министерств и ведомств, частично перешли на уровень предприятия. Стала актуальной задача контроля динамики потребительского спроса и оперативного реагирования на его изменения путем перераспределения производственных мощностей на выпуск требуемой в данный момент продукции.
Таким образом, руководство нефтехимических компаний, сбытовые и плановые отделы, а также производственные службы заинтересованы в получении актуальной, достоверной и максимально полной информации о запасах товарной продукции своего предприятия.
Другая причина также косвенно связана с последствиями изменения форм собственности нефтехимических предприятий, и заключается в образовании вертикально-интегрированных нефтяных компаний (ВИНК), в состав которых вошли многие нефтеперерабатывающие предприятия.
Как уже было отмечено во введении, современные российские ВИНК представляют собой мощные, географически распределенные многофункциональные производственно-коммерческие системы, являющиеся едиными операторами всех своих сырьевых, продуктовых и финансовых потоков.
Одна из основных задач управления текущей деятельностью ВИНК связана с учетом размещения добываемого сырья и распределения готовой продукции по нефтебазам и конечным потребителям.
Неэффективное распределение материальных потоков между территориально удаленными объектами без учета спроса, производственных мощностей и тому подобных факторов может привести (и приводит) к значительным финансовым потерям.
Для решения этой проблемы применяют задачи логистики [59, 66], и различные логистические системы.
Решение логистических задач также требует информации о запасах и движении товарной продукции от всех объектов, входящих в состав ВИНК.
Считается, что при наличии функционирующих АСУ ТП, систем контроля парков резервуаров и учета движения нефтепродуктов, не представляет особого труда обеспечить автоматизацию учета запасов и движения товарной продукции. Однако, для большинства нефтехимических предприятий эта задача до сих пор трудноразрешима.
Дело в том, что, как было отмечено во введении, на большинстве российских НПЗ технология приготовления части нефтепродуктов (к примеру, автомобильных бензинов) производится не смешением в потоке, а путем компаундирования в резервуарах так называемых товарно-сырьевых производств, которые, с одной стороны, являются складами готовой продукции (товарно-сырьевыми базами), а с другой - участвуют в производственном процессе приготовления нефтепродуктов.
Особенности приготовления нефтепродуктов путем смешения компонентов в резервуарах были рассмотрены в главе 1. При использовании данной технологии, желательно иметь специализированные программные решения, дополняющие и расширяющие функциональность простых систем контроля уровней в резервуарах (по принципу которых строится большинство систем контроля резервуарных парков).
В этом случае, в производственных системах не существует понятия "товарная продукция". Соответственно, нельзя однозначно определить, является ли продукт в резервуаре "товаром", и такой признак устанавливается косвенным путем или по указанию ответственного персонала.
Выходом из сложившейся ситуации зачастую служат способы организации учета товарной продукции, требующие дополнительных людских и вычислительных ресурсов. На предприятиях организуются специальные отделы приемки товарной продукции, которые собирают информацию (в большинстве случаев вручную) от различных заводских систем, обрабатывают ее (чаще всего с помощью электронных таблиц Microsoft Excel), и используют при составлении отчетных документов.
Приведем общую постановку задачи задачу контроля запасов и движения товарной продукции.
Описание структуры Архива учетных данных
В заключение рассмотрим пример с отгрузкой двух разных продуктов из одного резервуара с "одним приемом". На момент приема продукта в резервуаре на него был оформлен паспорт с указанием марки продукта "бензин АИ-95". Необходимо отгрузить одну часть продукта как "бензин АИ-95", а другую - как "бензин АИ-92".
Последовательность действий следующая: выполнить отгрузку необходимой части продукта "бензин АИ-95", затем выполнить возврат в производство, и сразу же прием в этот же резервуар, но уже с другой маркой ("бензин АИ-92"), и другим паспортом качества. После этого выполнить оставшуюся часть отгрузки. Перед описанием программы, осуществляющей ввод, обработку и хранение учетных данных (клиентского приложения), приведем подробное описание самой базы данных Архива учетной информации.
Архив представляет собой реляционную базу данных, сгенерированную в программе Microsoft Access 2000.
Каждая таблица в базе данных хранит определенную часть общего набора учетных данных, используя который пользовательские приложения могут формировать необходимые виды представления учетной информации.
По сути, данную таблицу можно назвать ядром базы данных, поскольку она является главной в схеме подчиненности группы таблиц с данными. Любые операции по движению нефтепродуктов записывают и изменяют значения массы остатка в этой таблице. Для получения данных «Журнала регистрации», строки таблицы остатков связываются со строками таблицы «Прием продукции» (по полю ores_IncID), «Убытие продукции» (по полю ores_ShipID) и «Возврат в производство» (по полю ores_RBackID).
Данная таблица содержит детализированную информацию обо всех произведенных приемах нефтепродуктов. Таблица связана отношением с таблицей остатков по полю oincResID, таким образом осуществляется однозначное соответствие между произведенным приемом, и строкой остатка продукта, к которой относится данный прием. Данная таблица содержит детализированную информацию обо всех произведенных убытиях нефтепродуктов. Таблица связана отношением с таблицей остатков по полю oshipResID, таким образом осуществляется однозначное соответствие между убытием продукта, и строкой остатка, к которому относится данное убытие.
Данная таблица содержит детализированную информацию обо всех произведенных возвратах нефтепродуктов в производство. Таблица связана отношением с таблицей остатков по полю rbackResID, таким образом осуществляется однозначное соответствие между произведенным возвратом, и строкой остатка продукта, к которой относится данный возврат.
Таблица списка неотправленных цистерн содержит детализированную информацию обо всех налитых, но не отправленных вагоноцистернах. Таблица связана отношениями с таблицей остатков по полю cisinfResID и с таблицей убытия по полю cisinfUID, таким образом осуществляется однозначное соответствие между вагоноцистернои, строкой остатка продукта, и строкой отгрузки продукта, в к которым принадлежит данная в/ц.
Таблица представляет собой справочник всей номенклатуры продуктов, движение которых контролирует Управление Транспорта и Логистики. Поля prodType и prodGroup содержат ссылки на строки справочников групп и типов нефтепродуктов, в совокупности с данными которых образуют полный справочник нефтепродуктов. Поля prodBarrelsProdCode и prodBarrelsProdName служат для связи продуктов между данным приложением, и программным комплексом «Замеры». Поле prodBarrelsProdSource определяет, в базе данных какого цеха (ТСП-1 или ТСП-2) хранится информация по данному продукту (номенклатуры продуктов в цехах не пересекаются). 100 Таблица содержит перечень типов нефтепродуктов. Таблица представляет собой справочник технологических параметров резервуаров. Информация данного справочника используется при расчете значений полезной массы и объема, а также определения характеристик резервуара и его технического состояния.
