流程网络模型的建立方法技术

一种流程网络模型的建立方法，属于流程工业信息化领域。首先使用树形结构表示节点和介质的层次关系，然后依据介质流程图纸从所述树形结构中选择源节点、介质、目标节点建立流，进而根据数据采集情况和管理力度将数据与流介质属性关联起来，最后按节点或介质进行汇总。在一个实现中，用于建立流程网络模型的系统应包括节点管理模块、介质管理模块、介质属性管理模块、流管理模块、汇总计算模块等5个模块。优点在于，流程网络模型是整体的、连续的而非局部的、切断的；模型直接建立在工厂内部节点分级、介质分级、物流、能流线路之上，简洁直观，信息损失少；便于进行各层次分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于流程工业信息化领域，特别涉及一种。
技术介绍
流程工业指原料经过一系列以改变其物理、化学性质为目的的加工一变性处理， 获得具有特定物理、化学性质或特定用途产品的工业。流程工业包括化学工业、冶金工业、 石油化学工业、建筑材料工业、纺织工业、食品工业、医药工业等等。殷瑞钰在《冶金流程工程学》一书中指出，流程工业动态运行过程的物理本质是 物质流在能量流的驱动和作用下，按照设定的程序，沿着特定的流程网络作动态-有序运行。所谓“流”，泛指在某一网络(流程)中某种资源、某类事件在众多节点与连接器之间的运动——流动。这里的“网络”在流程制造业的工厂中对应的往往是制造(生产)流程，也可以体现为总平面布置图等。这里的“节点”，可以对应为生产企业里的不同工序、各种装置之间、各反应器之间及各车间(分厂)之间用于物料、能源流动的运输线路、运输设备、启动装置或反应器之间某些管道、储存容器等等。这里所指的“资源”，一般是指原料、辅料、能源、装备、信息等等；而“事件”则是泛指各类物理的、化学的转变、转换、储运和过程行为等寸。为表达静态的流程网络，工厂设计和运行时通常使用CAD图纸，如总图、各种介质流程图等；为获得流程网络运行信息，工厂在设备、管道、线路上安装检测仪表，设置汽车、火车称重磅站，并对部分介质进行物理、化学性质检验，所获得的信息经过采集装置进入计算机系统用于生产监控、报表制作、指标计算等。所说的计算机系统在流程工业中通常被分为 ERP/MES/PCS 三个层次，ERP (Enterprise Resource Planning 企业资源计划) 着眼于以订单为中心组织生产，龙妍在“基于物质流、能量流与信息流协同的大系统研究” 一文中指出，ERP系统是对钢铁生产流程之外的产品物质流进行经营管理的信息系统； MES (Manufacturing Execution System，制造执行系统)着眼于工厂的某个局部(分厂或工序)，美国先进制造研究机构AMR将MES定义为“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统”;PCS (Process Control System，过程控制系统)关注的是生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。伴随连续的流程网络产生的信息被分割在这些计算机系统里，以满足局部的管理需求。在一个典型的钢铁企业里，上述流的数量往往数以千计，与之有关的检测点数以万计，企业管理者无法直接根据这样庞大的底层信息做出决策，只能借助于人工的层层汇总上报，这造成了信息的断层、滞后和失真。以能效评价为例，可以从宏观到微观分为厂级、 工序级、装置级，各级能管员根据下级上报数据来统计本级投入、产出，其中投入要扣除系统内自产部分，产出要扣除系统内自耗部分。可见，静态的流程网络信息还分散在多张图纸中，缺乏整体的计算机模型；大量流程网络运行信息缺乏有效组织，被分割在多个计算机系统中，难以贯通；管理业务仍然依赖人工的层层汇总，一方面工作量大，另一方面容易造成信息的断层、滞后和失真。流程工业中物质流、能量流的连续性决定了信息流的连续性，必须建立整个流程网络的计算机模型， 并用该模型组织信息才能保证信息流的连续性不被破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，用来表达流程工业中物质流、能量流在节点间的流动，并使用该模型对流程网络运行信息进行组织，进而提供各级节点、各级介质的向上汇总功能，实现信息从宏观到微观的收放。本专利技术有关名词定义如下介质泛指原料、辅料、能源等流程工业中涉及到的各种物质，可以从粗到细进行类别划分。流介质通过载体(管道、电线、车辆)从源头向目标的流动，至少包含源头、介质、 目标三部分信息。节点流的源头或目标，它可以按照管理区域划分，也可以指具体的设备，可以有父子关系。介质属性指介质具有的性质，比如水的流量、压力、温度，电的电流、电压、功率、频率等。流介质属性指流上所承载的介质的具体属性，是介质属性在流上的具体化。流程网络模型是用流来表达流程网络中物质、能量的转移、转换的数据结构。本专利技术实现其目的所采取的技术方案是首先使用树形结构表示节点和介质的层次关系，然后依据介质流程图纸从所述树形结构中选择源节点、介质、目标节点建立流，进而根据数据采集情况和管理力度将数据与流介质属性关联起来，最后按节点或介质进行汇总。在一个实现中，用于建立流程网络模型的系统应包括节点管理模块、介质管理模块、介质属性管理模块、流管理模块、汇总计算模块等5个模块。本专利技术实现步骤如下1、在节点管理模块中，依据归属关系建立节点层次关系树，工厂为顶级节点，以下是分厂、车间，再下是主要设备，分层数量视业务复杂度和管理力度而定，与工厂有物质、能量交换的外部节点也被定义为顶级节点；2、在介质管理模块中，依据类别粗细建立介质层次关系树，大类位于父级，小类位于子级；3、在介质属性管理模块中，对介质的属性进行定义，一方面，介质能够检测的物理、化学性质可以定义为属性；另一方面，管理业务产生的再计算值或人工给定的值也可以定义为属性；4、在流管理模块中，根据工厂物流、能流线路情况，从节点树中选择源头节点和目标节点，从介质树中选择介质，形成与物流、能流线路相对应的流；5、将物流、能流线路上有用的介质属性添加为流介质属性。把工厂中每种介质的线路按照这种方法定义成流后，就得到了全厂的流程网络模型。流的运行信息可以通过网络采集到数据库中集中存储，流介质属性通过与数据点名称建立对应关系使流程网络模型组织起成千上万点数据。这里的数据点以仪表自动采集的数据为主，辅之以必要的录入数据(例如计划管理人员给定的计划值、计量管理人员给定的计量修正值)、再计算数据(例如模型预测值)。从某节点出发，遍历该节点及子孙节点与该节点以外的节点之间的流，可以得到节点发生或消耗多少种介质、分别由几条流构成；从某介质出发，遍历与该介质及子孙介质有关的流，可以得到介质由哪些节点发生、又由哪些节点消耗、分别由几条流构成。在已知流上某类介质属性数值的情况下，可以汇总得到任意节点发生、消耗介质的该属性的数值， 同样可以汇总得到任意介质的该属性的发生节点的发生量、消耗节点的消耗量。通过汇总实现了节点输入/输出分析、单一介质平衡分析；在此基础上，引入价格、折标系数后，不同介质可以统一单位，分析成本构成、能耗构成、能耗指标；可以将检测值、计划值、预测值都定义为介质属性，便于比较分析。本专利技术的优点在于1、本专利技术的流程网络模型是整体的、连续的而非局部的、切断的；2、本专利技术的模型直接建立在工厂内部节点分级、介质分级、物流、能流线路之上， 简洁直观，信息损失少；3、在本专利技术的模型之上，便于进行各层次分析；4、本专利技术体现了系统论思想，可以通过分层方式构建更大(区域、城市)的网络模型；5、本专利技术对工厂变化的适应能力强。 附图说明图1为一种介质的CAD流程图；图2为一个节点发生与消耗的介质图；图3为节点的层次关系树图；图4为介质的层次关系树图；图5为统计节点C介质M发生量的流程图；图6为统计介质M发生节点及发生量、消耗节点及消耗量的流程图。 具体实施例方式本专利技术实现其目的所采取的技术方案是首先使用树形结构表示节点和介质的层次关系，然后依据介质流程图纸从所述树形结构中选择源节点、介质、本文档来自技高网...

【技术保护点】
种介质的线路按照这种方法定义成流后，就得到了全厂的流程网络模型。业务产生的再计算值或人工给定的值也可以定义为属性；在流管理模块中，根据工厂物流、能流线路情况，从节点树中选择源头节点和目标节点，从介质树中选择介质，形成与物流、能流线路相对应的流；将物流、能流线路上有用的介质属性添加为流介质属性；把工厂中每与工厂有物质、能量交换的外部节点也被定义为顶级节点；在介质管理模块中，依据类别粗细建立介质层次关系树，大类位于父级，小类位于子级；在介质属性管理模块中，对介质的属性进行定义，一方面，介质能够检测的物理、化学性质可以定义为属性；另一方面，管理用于建立流程网络模型的系统应包括节点管理模块、介质管理模块、介质属性管理模块、流管理模块、汇总计算模块；在节点管理模块中，依据归属关系建立节点层次关系树，工厂为顶级节点，以下是分厂、车间，再下是主要设备，分层数量视业务复杂度和管理力度而定，１．一种流程网络模型的建立方法，其特征在于，首先使用树形结构表示节点和介质的层次关系，然后依据介质流程图纸从所述树形结构中选择源节点、介质、目标节点建立流，进而根据数据采集情况和管理力度将数据与流介质属性关联起来，最后按节点或介质进行汇总；...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐化岩，赵博，李勇，王丽娜，贾天云，
申请(专利权)人：冶金自动化研究设计院，
类型：发明
国别省市：11