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面向流程企业数据仓库的设计与应用



0 引 言

    流程企业是指通过物理变化和化学变化进行生产过程的企业,该类企业的原料和产品多为均一相的物料,产品质量由各种物理、化学性质表征。化工、炼油、冶金、轻工、建材和制药等行业均属于流程企业。流程企业具有技术资金密集、生产规模大、流程连续、过程复杂、对生产过程控制要求高的特点。

    流程企业对计算机控制和调度要求较高,一些大型企业已经实现了从生产到销售的计算机控制管理系统,也称为计算机集成过程系统(Computer Integrated Processing Systems,CIPS) 。CIPS的体系结构按功能一般划分为5层,自下而上依次是控制层、监控层、调度层、管理层和决策层。流程企业运行过程中,在控制层、监控层、调度层和管理层已经积累了大量的历史数据,如果从中发现和抽取有用的信息,指导生产和销售过程,将具有重要的指导意义。

    某石油天然气公司在生产销售过程中,迫切要求实施数据仓库,其用途是:①优化企业的计划和实际生产操作费用;②根据每周下游提供的气需报告制定恰当的干气生产计划;③原料气分离出干气的同时得到液化气、戊烷、轻烃3种副产品,适当安排副产品的库存比例,防止因副产品的滞销而影响了干气的生产。这一切都要求将历史数据综合到一起,让决策者直观地统计分析,帮助决策者进行有效地估计而主动安排生产销售计划。笔者在此石油天然气公司顺利实施了关于生产计划与费用、油气生产和副产品库存情况的数据仓库,建立了基于主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)并采用拉格朗日(Lagrange)公式的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)——PLSVM算法的产品产量预测模型,实现了企业生产经营活动的协调与整体优化,成为辅助企业决策的一种有效工具。

1 数据来源和系统的整体构建

    目前,该公司管控一体化已经实现的内容是:①利用实时数据库(Infoplus)系统采集现场数据;②包含艾福斯(Industrial & Financial Systems,IFS)软件的设备模块、本体论代理(Ontology Agent,OA)系统、生产管理系统、安全环保系统等整个企业的管理信息系统(Project Management Information System,PMIS)。数据仓库的数据来源具体划分为:生产操作费(计划和实际)的数据,来源于PMIS模块的总公司生产操作费计划汇总和总公司生产操作费完成情况汇总;油库存数据仓库的数据来源于实时数据库油气中转站“各罐库存”,副产品库存从气体处理厂“产品库存”中获取,外输干气的数据从气体处理厂“产品外输”中获取。

    系统的整体架构如图1所示,各数据源的数据根据需求,导入数据清洗模块(Extraction Transformation Loading,ETL) ,数据经过转换处理后,或装载到数据仓库,通过联机分析处理(On-Line Analytical Processing,OLAP)展示,为生产计划、生产费用、油气生产等企业活动提供决策;或存入数据库,采用PLSVM进行处理,为各产品之间产量预测提供模型。

图1 整体架构
图1 整体架构


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