1 数字化油田整体解决方案 关键词： 数字化油田 实时数据库pSpace 监控组态软件 ForceControl 电子巡井 示功图 视频系统 力控 导语：某油田是一个复杂的、多层结构的信息化系统，集成了多种硬件平台、软件平台、多种开发工具，是多个厂家共同实施和开发的特大型“数字化”项目。该项目实施周期长，项目中采用了几千套的力控监控组态软件作为基础的油井、气井、联合站、集输等油田关键生产的数据采集与集成。同时力控企业实时数据库pSpace作为海量分布式数据管理平台起到集中数据处理与存储的作用，力控系列产品作为基础的自动化软件平台和数据中心管理平台，为数字化油田基础的数据采集与管理发挥了巨大的作用。 1、 数字化油田介绍 随着一些油田逐步进入石油开采后期，如何提高石油采收率、降低人力成本，已成为油田最为迫切的需求。我国各大油田已将“数字化油田建设”和“两次开发、三次采油和水注挖潜”等技术，作为当前发展的首要任务。 1.1 数字化油田概念 数字油田一般可以描述为：是以油田为研究对象，以计算机和高速网络为载体，以空间坐标信息为参考，将油田的生产和管理的多种数据进行高度融合。在建立油田生产和管理流程各种优化模型的基础上，利用仿真和虚拟等技术对数据进行多维可视化表达，实现横向上涵盖整个油田地域，纵向上油田从地面到地下的多层次信息定位，提高油田总体信息分析能力，以支持油田的勘探和开发等关键业务深入需要。从总体上辅助油田经营管理的决策分析，进一步挖掘各个环节的潜在的价值，为油田企业可持续发展创造良好信息支撑环境。 数字化在信息化整体架构上是生产的最前端，以井、站、管线等基本单元的生产过程监控为主，完成数据的采集、过程监控、动态分析，发现问题、解决问题维持正常生产。与其他系统建立统一的数据接口，实现数据的共享，以生产过程管理为主的信息系统，是油田信息系统功能的延伸和扩充。所有管理子系统的建设主要为监管、分析、优化、更新实际生产相关的各个环节工作，达到高效智能化的企业化管理目标。油田数字化管理流程包括数据采集系统、井站监控平台、厂、作业区生产管理平台，其框架图如下： 2 1.2 油田数字化建设应用前景 目前油田采油区范围大，油井地点分散，数量多，抽油机都在野外工作，数据的提取是依靠人工手抄，带来的工作繁琐，工作量大。而且数据不能得到很好的集中统一管理，对设备运行情况不能及时检测、记录和统计，巡视、维修检修也相对困难，浪费大量的人力和物力。多数采油单位只能从保障设备能正常运行角度对油井进行管理，没有对油田能源的使用进行精益管理，利用率低。 数字油田是油田企业生产、科研、管理和决策的综合基础信息平台。它将对油田信息化建设起着统领和导向的作用。数字油田已经表现出广阔的应用前景： （1）数字油田建设可以大幅度提高油田勘探开发研究和辅助决策水平，促进油田的可持续发展； （2）数字油田建设可以优化生产流程，大幅度提升油田生产运行质量； （3）数字油田建设可以促进油田改革的进一步深化，提高油田经营管理水平。 2、 数字化油田建设 2.1、项目的规划 数字化油田项目采用面向SOA的服务多层架构，该系统与地理信息系统、视频系统、管 3 理信息系统无缝集成，所有的生产数据完全由力控自动化软件平台采用分布式构架进行远程汇总。以建设“油气田生产运行管理系统”为枢纽，建立面向油气田生产、科研、管理、经营的生产管理调度系统和信息资源共享平台，做到油气田生产管理指挥智能化、办公自动化、管理信息化、信息资源网络化、业务处理电子化以及决策科学信息化，实现油气田生产管理的高度协调统一，把油气田建设成为现代化的数字油气田。 油田采气厂与输油处SCADA系统，先将采气厂与输油处的数据由各个分厂采集至信息中心，为生产与调度提供原始数据,在信息中心采用企业级的实时、历史数据库，汇集各采油（气）厂的数据，同时与地理信息系统、视频系统、管理信息系统无缝集成，将超过众多厂家的SI在统一平台上进行开发、实施和部署。将所有厂区工艺画面都进行了整合发布，通过Web浏览器即可访问到某厂的某个站控系统具体运行情况。 2.2、力控在数字油田的整体设计方案 监控组态软件ForceControl作为基础的油井、气井、联合站、集输等油田关键生产的数据采集与集成平台，力控企业实时数据库pSpace作为海量数据管理平台起到集中数据处 4 理的作用。信息中心针对数据管理平台配备两台冗余的服务器，在内网中运行，为确保网络安全，专门配置一台双网卡服务器,一网口采集第三方软件的数据，另一网口接入至VPN专网。力控ForceControl组态软件以OPC方式采集第三方的数据,将采集的数据一方面交由本地实时数据库pSpace处理，另一方面通过力控的NetServer组件，供远端力控实时数据库pSpace快速访问数据。各分厂需要采集的数据经力控分布式实时数据库pSpace进行数据汇总后，统一送到面向SOA服务结构的管理系统中。 厂级调度中心提供系统的全部功能，实现在调度中心通过计算机系统远程监控场站、天然气输配管网的运行情况。企业级实时数据库pSpace负责处理、存储、管理从场站、输配管网各远程站点传送来的实时数据，同时又为网络中的其它服务器和工作站提供实时数据。历史数据经压缩处理后存放在历史库中，也可以通过pSpace写入关系型数据库ORACLE中。 2.3 力控在采油（气）厂的解决方案 （1） 井场控制站现有PLC/RTU负责采集井场的数据，如压力，流量，温度等等，通过GPRS/电台的方式往集气站发送数据。 （2） 集气站装有PC机，安装力控组态软件，采集来自井场的数据，同时在集气站设置RTU采集单元，将一些集气站的信号进行采集并上发。 （3） 建造2-3座天然气处理厂，通过光纤采集若干集气站的数据，同时处理厂装有DCS控制系统，采集本厂的数据。 （4） 通过在输油管道关键部位、油气区重点路段和井场、井站安装视频监控、设置电子视频跟踪锁定及传声警示等电子遥控系统，实现异常情况自动报警，监控出入油区的车辆、人员。 5 （5） 在油气厂调度中心，安装具有很高性能的实时数据库pSpace，通过光纤采集集气站的数据和天然气处理厂以及来自管网的数据，实现统一的管理。 2.4 调度中心数据平台 在数字化油田建设中，力控企业级的实时历史数据库pSpace为核心，汇集各采油（气）厂的数据，将超过20家的SI在统一平台上进行开发、实施和部署。将所有厂区工艺画面都进行了适合于WEB发布的形式重新组态，可以很直观的从电子地图访问到某厂的某个站控系统当前的运行情况。 企业级实时历史数据库pSpace，可以满足数字化油田的实时数据集成和海量的历史数据存储需求，其最大百万点的应用规模、30万次/秒的数据点并发写入速度、最高15万点/秒的查询速度、先进强大的压缩算法最高达到40：1的数据压缩比。数据库服务器支持Windows、UNIX、Linux等操作系统，并且支持数据冗余备份，极大提高了数据的安全性和数据处理效率。 力控企业级实时历史数据库是一个具有标准接口的、可二次开发的平台。其能完成来自DCS、FCS、RTU、流量计算仪、流量计算机及其他各种具有或不具有标准通讯接口的控制系统的实时数据，并且实现采集、存储、压缩等功能，以及对实时数据和历史数据的检索、统计、分析、建模，并进行曲线、图表显示。可以实现流程性工业中典型的应用功能，如工艺流程图展现、历史曲线分析、历史报警分析、报表管理等。同时，该数据库能为其他管理软件提供高效的数据接口，也可以将整理后的数据通过pSpace直接写入关系数据库，实现数据与其他管理软件的双向通讯。 3、数字油田系统功能 3.1、生产监控 采集自喷井、抽油机井、电潜泵井、螺杆泵井、注水井、配水间、注水站、油水集输管网、增压站、转油站、集输站、罐区等生产场所装置的实时生产数据，包括压力、温度、流量、液位、电流、电压、转速、功率、载荷、冲程、冲次等运行参数数据。并且包括油井的示功图计量数据，将增压站、注水井、接转站、联合站等以力控油汽版本软件制作好的工艺画面文件拷贝至数字化平台的工程文件夹中进行快速编译，可达到快速组态的目的，做到管理平台与站控的画面高度统一，实现生产实时、智能监控 。 6 图形化界面完成后即可由pSpace web server进行页面的发布，具有相关权限的操作人员可以通过IE浏览器实时查看、控制等。 3．2、视频监控 根据每个井场的井口数量的不同，设置不同套数的视频监控设备，以实现对整个井场的实时监控。每套视频监控设备可以对多个固定位置的预制拍摄或取证拍摄，同时具备智能物体行为分析功能，实现对井场的周界报警、非法闯入等事件进行报警并进行广播提示。实时提醒操作人员，操作人员可以根据报警的情况通过手动操作摄像机进行近距离，高清晰取证录像，同时也可以实现自动触发远程录像功能。 智能分析视频服务器占用单台服务器，可实现安全防卫功能，有人员进入井场时，在增压点语音报警，自动变大井场画面，自动拍照、存储。增压点（作业区）值班人员通过变焦操作，对进入井场人员进行识别。通过语音通道播放音频警示文件（或通过麦克风远程语音警示）。通过服务器软件配置使之进行WEB发布，可以通过B/S模式进行画面切换。 7 3.3、示功图分析 示功图是油田对油井实施管理的重要依据，是油田的一项经常性的检查项目。快速准确方便地获取示功图对于及时了解油井产油状态和抽油机的工作状态，及时发现卡杆、断杆等故障，保持采油产量、减少电量消耗都具有非常重要的意义。所谓“示功图”、“电流图”，是油井生产中经常用的两个生产曲线，即由同时传输的一组二维数组绘制而成的闭合曲线。 标准化站控软件中的示功图系统将数据转存至站控的量油软件数据库中，由油汽院的示 8 功图分析模块做油田产量的计算及抽油机工况的分析。借助于示功图，可以判断出采油设备工作及供油情况是否正常，以便对非正常油井进行及时的停机作业，减少设备的无效磨损，节约无效的电能消耗，保证其工作在最佳状态。 3.4、可燃气体检测 站控系统在关键区域都安装有可燃气体报警检测传感器，大多为单一的气体报警开关，一些则是多种气体含量分析的传感器，由专用的数采仪将可燃气体的成份、含量等通过通讯方式将数据采集至站控计算机中，针对各种气体的浓度进行柱状、饼图等做分析曲线工作。此类数据的集合至数字化平台中即可对所有站点进行安全环境的检测，对于判定事故原因与责任提供原始依据。 同时通过网络数据库将站控相关可燃气体标签变量采集至数字化平台pSpace中，根据不同的站点实施灵活的查询模式，利用报警控件进行报警数据的统计和分析。报警内容包括报警数据名称、报警时间、报警时刻数值、报警类别，报警级别、报警是否确认等，报警字体和背景颜色根据报警级别和确认状态不同而不同。 3.5、设备自检 9 设备自检子系统能够实现对网络设备、现场仪器仪表等数字化相关设备的定时自动巡检，对故障设备进行报警提示，为后续维修保养、系统预警提供应用支持。 系统主界面展示当前站点、井场以及单井的网络通讯、现场在用仪表设备的工作状态。仪器仪表设备包括一体化载荷位移传感器、RTU等。当网络拓扑图上的绿色图标变为红色，说明当前系统中的网络设备出现故障。红色圆点代表当前展示的井场及其下辖单井设备工作状态异常。当网络拓扑图上的绿色图标变为蓝色，说明当前系统中的仪器仪表工作状态异常。同时此系统还具备查看实时故障信息以及历史故障信息的功能。 3.6、电子报表系统 电子报表主要为油田生产管理汇报工作提供一个智能报表平台，产量数据、设备台账、子系统分析、生产监控数据等都需要报表输出的支持，可灵活替代原有手工报表的方式。由实时历史库平台pSpace组态,可对普通如班报、日报、月报、年报等基于时间标签的报表进行存储、查询、打印、输出等工作。同时可以生成各种样式报表、图表，从而为分析优化决策提供数据基础。
西门子数字化企业平台方案与智能制造
智能制造与数字化企业平台意味着将现实和虚拟世界结合在一起，从全局角度看待整个产品开发与生产过程，推动每个过程步骤都实现高能效生产 – 覆盖从产品设计到生产规划、生产工程、生产实施以及后续服务的整个过程。
智能制造与数字化企业平台
生产规划和生产工程
西门子致力于成为面向整个产品开发与生产过程的整合型供应商 – 覆盖从产品设计和生产规划直至生产工程、生产实施以及后续服务的整个过程。这便是智能制造与数字化企业平台。对于制造业的未来，我们展示了我们如何通过众多的产品、解决方案、服务和全面的纵向市场专业知识为客户提供支持，助其提高生产率和效率。我们为所有客户统一部署智能制造与数字化企业平台技术。我们凭借广泛的产品组合，深厚的纵向市场专业知识 – 在这一次再次得到证明，并且再度覆盖全球 – 以及对客户的极大重视，确保带来最佳的工业产品和解决方案，满足不同客户的需求。我们拥有广泛的自动化技术、工业控制及驱动技术、工业信息技术与软件以及行业服务，为世界各地的客户提供覆盖整个价值链的全面支持 – 包括从产品设计到生产规划，从过程工程一直延伸至生产实施和后续服务。
利用虚拟机工具进行生产规划
现代化机床耗资不菲，而且必须充分发挥其能力才能让企业获得最大的投资回报。如果将机器闲置不用，将是很大的损失。当机器投入运转时，要确保其各项功能发挥稳定，并尽可能提高运作效率。如果在生产中需要不断重复设置机床，或将其改装用于培训用途，将会产生机器被白白闲置的时间。然而，这种情况只要借助虚拟机工具即可避免，它像实体机床一样运转，但完全是通过工业信息技术与软件程序来模拟的。西门子就有这样一款解决方案，其名称很贴切地被称为虚拟机工具，是智能制造与数字化企业平台的重要组成部分。它可被用于设定机床设置，还可供培训和验证子程序之用，大大节省使用实体机床的时间。虚拟机工具可缩短机床的非生产性操作时间，其仿真度很高，可减少对实体机床的非生产性利用，进而显著提高生产效率和能源效率。它为制造业的未来提供了卓越的范例。
UGS Tecnomatix数字化制造解决方案简介 （1）
Tecnomatix™是一套完整的数字化制造解决方案，它可以帮助制造企业快速制订提高生产力并降低成本的最佳战略。
为什么需要数字化制造？
制造是企业以及其供应链中最大的成本中心。如果因为低效、昂贵而且无法预知的制造流程导致交货期拖延与成本上升，则产品的竞争优势将会大打折扣。创新产品能否获得经济效益很大程度上取决于制造及生产的运营状况。
Tecnomatix 如何帮助企业制造更好的产品?
Tecnomatix 是一套开放式数字化制造系统，它通过改善产品的制造方式，从而提升企业的盈利能力。Tecnomatix 专为那些需要以更快速度、更具成本效率地将产品投放市场的公司而设计，它可以：
• 使你的团队在需要的时候，更快的访问关键数据
• 促进更有效的协同、全面的信息化决策和制造知识的累积
• 推动最佳实践及制造经验的共享
• 在产品全生命周期范围内实现对工程变更的快速反应
• 在正式实施计划之前，预测该计划的实施结果
• 确保实际制造过程获得预期结果
其他制造规划产品要么没有覆盖全部的制造应用范畴，从而无法改善整个制造周期；要么缺乏有效的知识管理手段，无法利用上游的产品生命周期数据。
Tecnomatix是别具一格的数字化制造解决方案，因为它利用一个跨越整个产品全生命周期而且经过实践验证的知识管理平台，将一系列行业领先的应用程序与集成在一起。
为什么Tecnomatix成为企业盈利能力的重要因素？
长期以来，制造商已能充分理解数字化产品开发与自动化生产给企业带来的价值。CAD/PDM 和ERP/MES 解决方案已经成为企业产品开发创新和占据市场领先地位的关键举措。这些解决方案定义了企业制造什么产品，以及对制造这些产品的时间和地点实施控制。然而，在上述解决方案中，没有一种能够解决应该如何制造产品的问题。
在产品全生命周期中，制造阶段更为复杂，费用更高而且变化更快，而自动化程度却更低。而且，即使采用了某些技术，通常也只能解决制造规划过程中某个孤立的方面，既无法有效地利用企业现有数据，也无法生成新的信息与其他应用程序共享。
14 Industry 业界
西门子与太古可口可乐
达成数字化战略合作
—量身打造的制造信息系统成功上线
★文/顾硕
2021年3月30日，西门子与太古可口可乐（中国）有限公司
达成数字化战略合作。双方将在数字化工厂建设、供应链智能
化管理以及数字化人才培养等领域展开深入合作，携手打造饮 料行业的数字化标杆工厂，共同推进太古可口可乐在中国乃至
全球的数字化转型进程。此外，西门子为太古可口可乐量身打
造的制造信息系统（MIS)也在太古可口可乐杭州的数字化生 产线成功实施。未来两年内，该系统将被推广至太古可口可乐
在中国内地的18家工厂、近100条生产线中。项目实施后，降本
增效成果相当于每年增加约5.5亿罐可口可乐系列产品供应。
太古可口可乐工厂产线
MIS系统成功上线
此次成功上线的MIS系统是西门子基于包含MindSphere 在内的先进软硬件产品和自动化、数字化技术及解决方案，与 太古可口可乐共同开发而成。该系统可实现生产工艺中各个环
节的数据采集、处理、存储、利用和管理，完善生产过程信息 化监控与分析、质量管控、设备管理与维护、异常预警与探测
以及生产绩效评价与决策判断等功能，实现工厂的智能化管
理、科学化决策和标准化流程。
由于生产流程的透明与可视化管控，MIS系统将统计效 率从“事后”统计变为“过程”统计，大大缩短了故障诊断时
间，也为人工智能技术在产线效率提升、预测性维护、节能增
效等方面的进一步应用积累了大量的真实数据，从而大幅提升工厂的数字化水平。
在快消行业产品制造过程中，为确保产品质量，普遍采
用抽检方式进行。为提高抽检的准确度，需要不断缩小时间间
隔。参观太古可口可乐工厂时记者发现，MIS系统让定时抽检 变为“常态化检测”，其每一瓶饮料的含糖量、充气量等数据
可实时呈现于管理者面前，次品率可实现大幅降低。
西门子（中国）有限公司执行副总裁、西门子大中华区
数字化工业集团总经理王海滨表示，MIS系统是最新的、可复 制的、标准化的技术平台。“过去，很多企业做过各种信息 系统，但都是根据自身业态的技术开发，而不是标准化技术平
