風(fēng)電是“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容，是調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要組成部分。在國(guó)內(nèi)外各種有利因素的支撐下，中國(guó)風(fēng)電行業(yè)經(jīng)歷了爆炸式的快速發(fā)展，但同時(shí)也為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理帶來(lái)了諸多亟待解決的問(wèn)題，如：(1)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化管理，提高集約化、精細(xì)化管控能力。(2)優(yōu)化企業(yè)資源配置，提高管理效率和生產(chǎn)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。(3)建立科學(xué)全面的分析評(píng)價(jià)體系，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)情況和運(yùn)維管理水平進(jìn)行定量考評(píng)。(4)實(shí)現(xiàn)在線故障預(yù)警和告警，減少事故發(fā)生幾率和故障損失，提高經(jīng)濟(jì)效益。(5)構(gòu)建動(dòng)態(tài)反饋模型，實(shí)現(xiàn)微觀的生產(chǎn)信息和宏觀的經(jīng)營(yíng)決策良性互動(dòng)。
針對(duì)面臨的問(wèn)題，各大發(fā)電企業(yè)紛紛在實(shí)際工作中從信息化的角度不斷進(jìn)行探索，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：(1)建立遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)的專家支持系統(tǒng)。將各風(fēng)電場(chǎng)的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)專用的數(shù)據(jù)通道，實(shí)時(shí)傳送到集團(tuán)總部進(jìn)行集中存儲(chǔ)、展現(xiàn)、分析，包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)能資源情況、各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)人工智能等手段，對(duì)長(zhǎng)期積累的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備潛在故障的預(yù)警。(2)建立設(shè)備質(zhì)量及性能分析系統(tǒng)。設(shè)備質(zhì)量及性能分析系統(tǒng)大范圍、高力度地采集風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合設(shè)備臺(tái)帳、設(shè)備運(yùn)行檔案等數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行性能分析。
總結(jié)目前各企業(yè)在風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)維管理方面的信息系統(tǒng)建設(shè)，要么缺乏對(duì)風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的業(yè)務(wù)流程管理，要么缺乏對(duì)區(qū)域公司的分級(jí)管理，尚未存在貫穿風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)、區(qū)域公司、集團(tuán)總部的信息系統(tǒng)，很難兼顧業(yè)務(wù)流程的標(biāo)準(zhǔn)化管理和生產(chǎn)信息的全面收集，無(wú)法同時(shí)滿足各級(jí)管理人員及生產(chǎn)人員的需求。
生產(chǎn)運(yùn)維管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和出發(fā)點(diǎn)是集中管控、深化分析、規(guī)范管理、提高效率，面向公司領(lǐng)導(dǎo)、各級(jí)管理人員、生產(chǎn)運(yùn)維人員，通過(guò)將生產(chǎn)運(yùn)維實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程產(chǎn)生的管理信息集成，為以經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、人員管理等為主要內(nèi)容的生產(chǎn)和決策過(guò)程提供優(yōu)化和規(guī)范的流程，以達(dá)到提高管理水平和綜合經(jīng)濟(jì)效益的目的。
系統(tǒng)覆蓋風(fēng)電場(chǎng)、區(qū)域公司、集團(tuán)總部三個(gè)層級(jí)，具體目標(biāo)包括：
(1)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，遠(yuǎn)程了解生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)前的最新?tīng)顟B(tài)信息，掌握風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況;通過(guò)間隔為十分鐘的歷史數(shù)據(jù)查詢、瀏覽和分析，深入了解生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)變化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)比;通過(guò)風(fēng)電機(jī)組的故障和報(bào)警，更直觀及時(shí)地了解設(shè)備的運(yùn)行故障，對(duì)建立狀態(tài)跟蹤與專家分析系統(tǒng)提供依據(jù)。
(2)對(duì)資產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行全生命周期的管理，包括設(shè)備管理、維修管理、運(yùn)行管理、安全管理等，在保證風(fēng)電場(chǎng)的安全運(yùn)行前提下，提高設(shè)備的可靠性，保證機(jī)組性能，保證發(fā)電運(yùn)行的安全性、高效性，提高發(fā)電小時(shí)數(shù)。
(3)實(shí)現(xiàn)管轄內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)間備件信息共享，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)上信息查詢，在分散保管的前提下提高備件的統(tǒng)一采購(gòu)、統(tǒng)一調(diào)配、統(tǒng)一核算效率，使各風(fēng)電場(chǎng)備品備件的需求及時(shí)得到滿足。
(4)整合風(fēng)電場(chǎng)級(jí)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，集中在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)一管理，充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免信息的重復(fù)錄入和“信息孤島”現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高數(shù)據(jù)的利用率，減少數(shù)據(jù)冗余，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性、有效性和安全性。同時(shí)，在數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和智能分析，建立商務(wù)智能應(yīng)用，提供決策依據(jù)。
圖1 生產(chǎn)運(yùn)維管理系統(tǒng)總體目標(biāo)
生產(chǎn)運(yùn)維管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
軟件在架構(gòu)上可分為三級(jí)三層，三級(jí)指風(fēng)電場(chǎng)級(jí)、區(qū)域公司級(jí)、總部級(jí)，三層指數(shù)據(jù)處理層、應(yīng)用層和接入層。
數(shù)據(jù)處理層主要提供數(shù)據(jù)的采集與獲取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)的處理與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的同步、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)服務(wù)的功能，通過(guò)這些后臺(tái)處理程序，為上層應(yīng)用提供全方位的數(shù)據(jù)支持。
應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)所有業(yè)務(wù)邏輯，包括流程管理與頁(yè)面邏輯，是為用戶提供服務(wù)的關(guān)鍵部分。
接入層主要實(shí)現(xiàn)用戶身份認(rèn)證及授權(quán)管理，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層業(yè)務(wù)模塊的權(quán)限分配。將來(lái)，可以通過(guò)企業(yè)信息管理門戶，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一接入與集中認(rèn)證。
圖2 生產(chǎn)運(yùn)維管理系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)
一、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)在對(duì)風(fēng)電機(jī)組SCADA系統(tǒng)、變電站、測(cè)風(fēng)塔等設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的基礎(chǔ)上，以信息化手段對(duì)風(fēng)電場(chǎng)日常工作進(jìn)行流程化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理。實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電機(jī)組故障產(chǎn)生、通知、消缺、備件消耗、工單、人員考核、報(bào)表報(bào)送流程一體化，同時(shí)沉淀出的檢修案例庫(kù)為后續(xù)檢修提供參考依據(jù);綜合的數(shù)據(jù)查詢與生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析為統(tǒng)計(jì)分析人員提供了有效的工具。
實(shí)現(xiàn)了分級(jí)管理所屬風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備，對(duì)風(fēng)電機(jī)組、場(chǎng)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電公司報(bào)表報(bào)送的規(guī)范化。此外，在風(fēng)電公司總部層面，實(shí)現(xiàn)設(shè)備臺(tái)賬的集中管理、生產(chǎn)指標(biāo)的綜合分析與對(duì)比等。
系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的自下而上的傳輸鏈。
通過(guò)系統(tǒng)，有效地解決了以下問(wèn)題：機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)管;設(shè)備資產(chǎn)的全生命周期追憶;區(qū)域化檢修的管理模式;生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的有效報(bào)送;機(jī)組故障專家知識(shí)庫(kù)的沉淀;生產(chǎn)指標(biāo)的綜合對(duì)比與分析。
(一)設(shè)備資產(chǎn)管理
(1)建立了詳盡實(shí)用的動(dòng)態(tài)設(shè)備臺(tái)帳庫(kù)，對(duì)投運(yùn)設(shè)備按照設(shè)備的組裝結(jié)構(gòu)、類型、部件廠家、設(shè)備狀態(tài)等多種方式進(jìn)行查詢展現(xiàn)。從編碼、運(yùn)行、檢修、報(bào)廢、變更實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備全生命周期管理。
(2)建立了風(fēng)電機(jī)組單元的位置結(jié)構(gòu)樹(shù)，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的臺(tái)賬與該位置結(jié)構(gòu)樹(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，此外，通過(guò)與缺陷管理流程的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了歷史故障、工作票、設(shè)備變更記錄的一鍵式查看功能。
圖3 設(shè)備資產(chǎn)全周期管理
(二)缺陷管理
當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)捕捉故障，并根據(jù)故障碼生成故障單，如果運(yùn)行人員通過(guò)遠(yuǎn)程復(fù)位使風(fēng)電機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行，則故障單自動(dòng)關(guān)閉。否則，運(yùn)行人員將故障單一鍵式通知給檢修人員，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)記錄故障的發(fā)生時(shí)間、故障單的通知時(shí)間，作為運(yùn)行人員的考核依據(jù)之一。
檢修人員收到通知后，將按照系統(tǒng)中固化的標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行處理，處理完成后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將現(xiàn)場(chǎng)的處理記錄回填至系統(tǒng)，經(jīng)審核后終結(jié)工作流程。在此過(guò)程中，系統(tǒng)將記錄消缺工作的實(shí)際開(kāi)始時(shí)間、缺陷處理完畢后的時(shí)間，作為檢修人員的考核依據(jù)之一。
庫(kù)管人員將嚴(yán)格審查工作過(guò)程中消耗的備品備件、舊件回收等，任何一個(gè)環(huán)節(jié)不符合要求，則整個(gè)流程將無(wú)法終結(jié)?？己巳藛T定期會(huì)統(tǒng)計(jì)未終結(jié)的流程單，并根據(jù)流程單所處的不同環(huán)節(jié)，作為考核的依據(jù)之一。
缺陷管理流程是系統(tǒng)的核心功能之一，其有效地將人員、設(shè)備、工作票、備品備件消耗、舊件回收、績(jī)效考核等貫穿一體，并在流程執(zhí)行過(guò)程中，沉淀機(jī)組檢修知識(shí)庫(kù)，并不斷地進(jìn)行學(xué)習(xí)和修正。
(三)故障知識(shí)庫(kù)
系統(tǒng)收集、集成風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行故障數(shù)據(jù)、故障處理應(yīng)對(duì)方案，在檢修人員查看故障通知記錄時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將案例庫(kù)中最匹配的案例提供給檢修人員參考，為本次檢修提供信息支撐。
此外，系統(tǒng)內(nèi)部維護(hù)著一套風(fēng)電機(jī)組故障碼與風(fēng)電機(jī)組具體部位關(guān)聯(lián)的表，用以在出現(xiàn)故障時(shí)，提示風(fēng)電機(jī)組部位參考。
(四)統(tǒng)計(jì)分析
實(shí)現(xiàn)了多維度的綜合查詢與分析，主要包括故障分析、電量分析、機(jī)組狀態(tài)分析、備品備件統(tǒng)計(jì)分析、生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析等。
(五)遠(yuǎn)程監(jiān)控
實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)管。
圖4 風(fēng)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控
二、系統(tǒng)特色
系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：
(1)系統(tǒng)自動(dòng)捕捉風(fēng)電機(jī)組設(shè)備故障，觸發(fā)故障處理工單。
(2)實(shí)現(xiàn)故障處理工單、備件消耗、設(shè)備臺(tái)賬、人員考核有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全方位的生產(chǎn)管理及績(jī)效考核體系。
(3)實(shí)現(xiàn)了充分的系統(tǒng)整合，在統(tǒng)一的軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)場(chǎng)所有設(shè)備的監(jiān)視、報(bào)警(短信功能)、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表制作等，避免數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)的重復(fù)錄入。
(4)形成了風(fēng)電機(jī)組故障案例庫(kù)，并在故障發(fā)生時(shí)給出歷史處理方式及參考建議。
(5)實(shí)現(xiàn)了報(bào)表系統(tǒng)間自動(dòng)報(bào)送，無(wú)需人為干預(yù)。
生產(chǎn)運(yùn)維管理信息系統(tǒng)能夠?qū)⒃O(shè)備數(shù)據(jù)與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)有效地從風(fēng)電場(chǎng)/區(qū)域公司到區(qū)域公司/總部形成數(shù)據(jù)傳送鏈，滿足不同級(jí)別人員需求的同時(shí)，減少數(shù)據(jù)上報(bào)過(guò)程中的人為干預(yù)，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，也降低了現(xiàn)場(chǎng)人員的機(jī)械勞動(dòng)量，從而將精力專注于專業(yè)技術(shù)層面。
此外，一套完整的針對(duì)區(qū)域/風(fēng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)管理系統(tǒng)可有效的拷貝到未來(lái)要接入的其它區(qū)域/風(fēng)場(chǎng)，既實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化擴(kuò)展，又節(jié)約了二次開(kāi)發(fā)的成本。
待系統(tǒng)內(nèi)所有風(fēng)電場(chǎng)均完成系統(tǒng)部署后，將在機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)管、設(shè)備資產(chǎn)的全生命周期追憶、區(qū)域化檢修的管理模式、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的有效報(bào)送、機(jī)組故障專家知識(shí)庫(kù)的沉淀、生產(chǎn)指標(biāo)的綜合對(duì)比與分析等方面取得本質(zhì)性的突破，具體包括：
(1)實(shí)現(xiàn)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)以及快速數(shù)據(jù)刷新。在海量數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上對(duì)不同風(fēng)電機(jī)組類型進(jìn)行分析、整合、歸類，總結(jié)各種風(fēng)電機(jī)組檢修、故障等運(yùn)行情況的規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化、狀態(tài)檢修。
(2)實(shí)現(xiàn)“智慧型”的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控功能。軟件平臺(tái)不僅對(duì)風(fēng)電機(jī)組、升壓站等風(fēng)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行基本的狀態(tài)、報(bào)警監(jiān)視，而且能根據(jù)設(shè)備采集的參數(shù)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)或差異，生成“智能化”的預(yù)警，以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)“預(yù)防性維修”的設(shè)備管理模式。
(3)提供豐富的績(jī)效分析和管理報(bào)表功能。系統(tǒng)內(nèi)置績(jī)效評(píng)價(jià)體系，基于采集的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成各種分析和報(bào)表。同時(shí)提供靈活的報(bào)表定制功能，以滿足經(jīng)常變化的報(bào)表需求。
(4)實(shí)現(xiàn)充分的系統(tǒng)整合，在統(tǒng)一的軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)場(chǎng)所有設(shè)備的監(jiān)視、報(bào)警(短信功能)、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表制作，避免數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)的重復(fù)錄入。另外，通過(guò)系統(tǒng)沉淀的歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采用同一種規(guī)則對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行對(duì)比分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)共性問(wèn)題。通過(guò)提供多維度的綜合統(tǒng)計(jì)分析功能，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備、多臺(tái)設(shè)備的縱向、橫向?qū)Ρ?，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷和潛在的問(wèn)題。
(5)區(qū)域級(jí)風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程集中控制的實(shí)現(xiàn)，有利于優(yōu)化人力資源配置，充分實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才的培養(yǎng)。現(xiàn)場(chǎng)取消運(yùn)行值班人員，只留少人值守，成立集中檢修班組，提高人員的利用效率，實(shí)現(xiàn)專業(yè)分工、運(yùn)檢分離，真正實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)“無(wú)人值班、少人值守、區(qū)域檢修”的科學(xué)管理模式。
(6)隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，后期將完成風(fēng)電場(chǎng)的指標(biāo)管理體系，完成風(fēng)電場(chǎng)的生產(chǎn)指標(biāo)的計(jì)算與分析，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)指標(biāo)的對(duì)標(biāo)管理、指標(biāo)控制以及評(píng)價(jià)管理等內(nèi)容。
結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)行業(yè)普遍面臨的問(wèn)題，結(jié)合公司內(nèi)部實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)維管理信息系統(tǒng)，為企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)行提供方便快捷的信息處理手段，為各級(jí)人員提供有效的管理工具和決策支持工具，在實(shí)際應(yīng)用中提高了管理效率和生產(chǎn)效率。
隨著實(shí)際應(yīng)用需求的變化，有些功能還有待進(jìn)一步去實(shí)現(xiàn)，如針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員在外工作導(dǎo)致工作票、報(bào)表等不能及時(shí)簽發(fā)、審批等情況，開(kāi)發(fā)移動(dòng)終端應(yīng)用，與現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行交互。
