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中国电力设备管理协会

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基于云服务平台的设备全业务管理创新研究

作者:   发布时间:2020-12-28

一、创新成果概述

自惠州LNG电厂投产以来,秉承安全、高效的工作理念,不断提升管理水平,以技术和创新为手段推进管理提升,但实际运作过程也出现一些短板和不足,概括以下几个方面:

1. 我厂原有的点检系统和巡检系统,以PDA为终端,PDA维修成本高周期长,不同厂家PDA又存在不兼容问题。同时原点检系统和巡检系统功能较单一只能进行设备巡点检管理。日常管理中迫切需要统一的通用性信息平台实现设备巡点检、安健环管理、工单处理、设备大小修管理、库存物资管理、设备状态分析等的在线管理;

2.设备管理需要在生产现场进行大量操作,现有信息平台只能提供PC端操作,无法在生产现场进行移动操作。如Q4系统中库存管理、工单录入和处理,大小修系统的让步放行、大小修结果录入均无法在生产现场完成。安健环巡查、行为安全观察等仍需要纸质记录。工作中的许多信息如声音、图像、数据等必须实时记录和传输,由于缺乏适合现场管理的实用化系统和可靠的数据传输通道,有的数据只能事后记录,有的如声音、图像无法实时传输存储而丢失,技术含量不高,应用水平低,给我厂现场管理工作造成困难;

3.设备管理相关信息系统多且杂,不同系统各自为政,数据不能同步,重复数据录入工作也越来越重,并且由不同厂家进行开发,系统间管理平台不兼容、各系统间缺乏必要数据整合,造成严重的“资源浪费”现象,无法打破信息孤岛,实现设备全业务管理和数据融合、信息共享的目的。

鉴于上述三点存在问题,我厂亟待利用云技术和大数据理念搭建云端平台实现设备全业务管理,实现对设备管理制度和业务流程进行梳理优化,对全厂现有设备管理平台进行整合升级,打通设备管理的“任督二脉”,实现资源和业务的整合优化,进而提升我厂的设备管理水平。

二、主要做法

在新常态下,基于对管理改善、业务优化、资源整合的有效理念,以提升设备管理水平的目的,惠州天然气发电有限公司从2017年5月开始启动了“基于云服务平台的设备全业务管理”的研究和建设。建设期间,根据综合评估分析,利用云技术和大数据的理念本厂现有管理体系有机结合,对原有管理平台梳理后进行整合,建设兼具统一性和通用性为一体的设备全业务云端平台和相应的设备管理配套制度体系。

1.设备全业务云端平台搭建

云端平台软件架构

设备全业务云端平台服务器端采用Asp.Net 、手机APP基于Android 4.4以上版本进行开发。Web Server接受客户的访问/交易请求。采用3层体系结构,分为用户界面层、中间层和数据应用层3个层次。其中用户界面层(客户端)使用浏览器或手机APP客户端与应用服务层应用服务程序相连接中间层的应用程序使用ADO.NET连接数据库。用户界面层根据点巡检过程进行设计,由中间层完成数据和业务逻辑处理,并通过数据接口实现数据的实时推送、上传和信息共享等通信。系统由web服务器、数据库服务器组成,即用户通过厂内局域网或移动运营商网络访问系统。总体结构设计如图1所示。

l 数据通信安全设计

系统提供厂内无线局域网和移动运营商网络两种接入方式。系统设置两台接口服务器,一台部署在IDC区,一台部署在DMZ区,分部用于通过厂内局域网登录和运营商网络登录。与大小修系统、SIS系统和Q4系统数据接口部署在IDC区,通过在防火墙开放端口实现手机APP在移动运营商网络的访问。 

l 源代码安全设计

系统通过第三方APP加密保护服务平台,对源文件加壳技术实现DEX保护,即隐藏原本的classes.dex文件,然后生成一个 classes.dex壳文件放到APK中,黑客无法看到实质性的源代码。APP通过第三方加密保护服务平台提供三层加密保护:DEX加壳保护,DEX指令动态加载保护,高级混淆保护,从而保证APP的动态安全和静态安全。

2.设备全业务管理实现

我厂设备管理系统主要有Q4系统、大小修系统、点检系统、巡检系统。系统多且杂,并且由不同厂家进行开发,系统间管理平台不兼容、各系统间缺乏必要数据整合。设备全业务云端平台利用最新的数据交互共享技术,打破了各系统间的信息壁垒,实现了设备点巡检、承包商巡检的业务整合,设备点检、消缺、预防性维修一体化管理,检修过程质量验收管理,实现各系统的数据共享、交换和设备全业务管理。 

l 基于SOA的数据共享与交换

SOA是一种松散耦合的应用程序体系结构,在这种应用体系结构中,所有的业务功能被定义为独立的服务(Service),即在业务层和表现层之间增加了一个服务层,可以独立完成特定的服务功能,使业务层和表现层相互独立,从而适应应用程序需求的变化。SOA是实现数据共享与交换系统的最佳途径,它可以将原来各自为政的信息系统有机地整合起来,实现信息、数据的共享和重用。

设备全业务云端平台将现有系统进行集成,在集成的基础上,实现信息的高度共享与交换。首先,根据共享与交换数据的共性,以XML格式定义好XSLT映射文件,通过ESB完成消息的发送、接收、处理,数据格式转换,以及路径选择。然后,数据共享与交换应用系统将访问的文件通过WebService接口传入,数据交换服务接口将Q4、大小修等系统中用户提交的XML文件或其他类型文件抽取到系统中,再利用XSD对提取的XML文档进行格式校验,把符合规范的XML文件利用预先定义好的XSLT映射规则自动进行数据转换,从而得到目标XML,并保存到设备全业务云端平台的对应目录中。最后将目标XML加载到更新数据库,并把操作日志记录在系统数据库中

l 完成设备点巡检业务优化整合,将长期承包商纳入设备日常点检管理

利用云端平台,我们将运行巡检、设备点检双方业务进行系统的整合和标准的优化,根据部门职能明确设备检查的侧重点,即运行巡检侧重于面的管理(直观巡视,对生产设备全面、整体的安全管理),点检侧重点的管理(按照专业针对设备进行专项检测,重点检查);同时将设备点检再细分为精密点检和日常点检,并大胆创新,将设备日常点检工作交由我厂长期承包商负责。

承包商日常点检纳入云端平台进行管理,由设备部各专业制定统一的日常点检标准、路线和岗位,并制定相应的考核指标,通过信息化平台实现对承包商日常点检的标准化、规范化管理。设备部各专业安排专人做好承包商日常点检的指导和监督工作,并在日常点检的基础上进行精密点检,进而提升设备点检质量,达到承包商日常点检与设备部精密点检有机结合,互为补充,形成设备“两防”体系的效果。

l 实现设备点巡检、消缺、预防性维修一体化管理

原设备点巡检系统、Q4系统(管理设备缺陷和预防性维修)受制于技术、平台限制均是单一模块进行管理,点巡检、消缺、预防性维修三者之间的关联性较差,未能实现一体化动态管理。

通过云端平台和大数据,我们将三者业务数据进行有效整合与利用,实现智能设备点巡检的效果。点巡检过程移动终端会自动提示所在区域的安全和风险信息,并把所在区域目前存在缺陷和近期发现的重点缺陷进行自动推送,以提醒点巡检人员对相关设备进行重点检查。同时,云端平台还会将每周到期预防性维修单自动推送到各个专业,查询备件库存数据,方便各专业及时掌握设备定修工作,做好工作计划对设备点巡检过程发现的缺陷可以第一时间通过文字、图片、视频进行登记录入系统,而不再需要回到办公室在PC端进行登记,使得我们的管理阵地前移,大大提高消缺响应效率,设备管理过程更加高效便捷。

l 加强检修过程质量验收管理,实现检修文件包质检点(W点、停工待检H点)电子化签字

通过对检修过程中的检修文件包质检点(W、H点)电子化质签进行管理来提升检修质量管理。严格控制W、H点,是保证项目质量的重要手段,实际中,W、H点的控制通常是在检修文件包中进行,我们同样可以把W、H点的信息从文件包中分离,流程结束后在拼接到检修文件包里,现成电子化检修记录。

根据检修进度,检修承包方完成工作后,根据检修文件包申请进行W、H点检查,系统将形成待办任务,自动发送通知给相关验收签点责任人,签点责任人采用移动终端下载签点任务,到现场进行现场签点操作,现场签点操作第一步将签点现场拍一张照片,系统自动记录时间,证明是现场签点,签点确认时间,系统将自动记录,为了防止不到现场签点,系统将自动比对拍照时间和签点时间。签点检查过程可以利用手机APP拍照并现场电子签点,利用4G网络或者办公室无线网络将签点数据及照片视频点上传到服务器存档,实现质签点数据与文件包的无缝拼接,方便今后质签数据的查询和比对。通过建立合理的质量验收流程和系统约束机制,规范大小修签点管理,强化检修过程的质量控制管理。

三、主要创新点

1、基于云服务平台的设备全业务管理,打通设备管理的“任督二脉”,实现资源和业务的整合优化,有效避免的“资源浪费”的现象。

大型LNG电厂设备设施巡查种类繁多,部分电厂实施了巡点检系统、安健环巡查系统、Q4系统、大小修系统等信息系统,受制于技术、平台限制均是相对单一模块进行管理,我厂利用最新的移动操作系统、云服务平台、NFC电子标签、二维码、4G通讯等技术建立的全厂通用性设备全业务管理模式实现了全厂设备巡点检、安健环管理、工单处理、设备大小修管理、库存物资查询、设备状态分析等在线管理,让原来相互隔断的数据可以串通、对接起来,为我们设备维护和管理所用,避免了设备数据‘深藏闺中’是极大浪费,通过技术手段和管理创新实现了对大型LNG电厂设备全业务、全方位高效管理。

2、将LNG电厂的生产管理从PC端扩展到移动端,实现管理阵地前移,极大的提升了工作效率和管理水平

当前LNG电厂生产管理已基本实现了信息化管理,但日常操作均只能在PC端进行,无法实现生产现场便捷操作(如点巡检、工单处理、现场质检反馈等)。通过设备全业务云端平台与全厂其他相关信息系统间的集成和整合,实现了生产数据移动化管理,以及生产管理数据在不同信息系统间的自动、实时传递,消除了信息孤岛。

通过移动终端和4G技术,利用云平台实现管理阵地前移,在生产现场即可实现对设备从现场检查、缺陷发现、诊断、处理全过程闭环管理,极大提升业务紧急和响应速度。

3、革新了传统LNG电厂安健环巡查管理模式,实现了安健环巡查与设备点巡检融合

传统LNG电厂的安健环巡查管理与设备点巡检管理相互独立,利用云端平台将安健环巡查区域与设备点巡检区域进行融合,现场点巡检人员进入点巡检区域系统自动进行该区域安全风险提示和设备缺陷提示,发现现场安全隐患直接填单录入Q4系统实现闭环管理,真正将安健环区域巡查制度落实到日常工作中,极大提升了安健环管理水平。

4、实现了设备全业务数据智能分析和数据挖掘

通过建立设备状态分析数据模型、安全分析数据模型等,实现了设备点巡检数据分析的自动化、智能化,为设备点巡检管理、设备维护管理、安全生产管理提供了数据依据。

实现智能推送功能,系统能将到期预防性维修定期单、各个区域安全风险提示和缺陷单按照专业进行推送,同时可以实时查询现场设备SIS数据进行比对。整个系统建设的目标就是实现全厂设备全业务的移动化、智能化管理;范围涵盖全厂设备巡点检、安健环管理、工单处理、设备大小修管理、设备质量验收管理、库存物资管理、设备状态分析等业务;实现设备设施状态监控,持续提高设备可靠性、提高工作效率。

四、应用成效

我厂设备全业务云端平台建设的经验和方法对于进行同类型改造的电厂有着借鉴意义和参考作用。首先,以智能手机代替传统点检仪,一方面可以大大减低硬件采购和维护成本(单台点检仪采购成本较原来降低80%左右),打破原厂家对产品的垄断,用户可根据自身使用需要选择不同品牌、型号的手机;其次,利用智能手机、移动APP和NFC功能等通讯技术实现设备全业务管理,通过实施大大优化业务管理流程,有效整合、提炼系统数据和资源,避免信息资源的重复、分散、浪费,提高数据使用率,从而实现资源的共享,大大提高管理效率,对于提高国内LNG机组生产管理有着积极的借鉴和推广意义。(供稿单位:广东惠州天然气发电有限公司)