ДПП.Балансы — сведение материальных и энергетических балансов предприятия

Назначение

Согласование измеренных значений материальных потоков на основе балансовой модели

Формирование ежесуточного материального баланса на достоверных данных

Контроль выполнения технологического режима (план/факт)

Единый источник достоверных данных для всех служб предприятия

Определение мест возникновения дебаланса и производственных потерь

Анализ оснащённости средствами измерения

Функциональность

Конструктор балансовых моделей в графическом редакторе

Версионность расчётов и моделей, моделирование ситуаций

Расчёт неизмеряемых потоков из уравнений баланса

Автоматический поиск и исправление грубых ошибок

Контроль допустимых значений и погрешности измерений

Балансовая отчётность, экспорт в смежные ИС

Две основные функции при сведении баланса

Проверка данных

Получение и обработка данных первичного производственного учёта. Проверка и фильтрация первичных измерений для предоставления достоверных и надёжных данных.

Согласование данных

Использование избыточности информации для корректировки каждого измерения в целях удовлетворения производственных балансов. Позволяет выявлять неисправные приборы учёта.

Математическая модель ДПП.Балансы основана на универсальных условиях баланса массы для заданного набора технологических объектов. Система поддерживает неизмеряемые потоки и ограничения по метрологической погрешности.

Постановка задачи

Имеются измерения y(y_j) с допустимыми погрешностями σ(σ_j). Требуется найти скорректированные значения x(x_j), удовлетворяющие балансовым уравнениям при минимальных поправках.

Ax = c    (балансовые уравнения)
Σ (y_j - x_j)² / σ_j² → min    (критерий минимальных поправок)
0 < x_min ≤ x_j ≤ x_max    (ограничения по уставкам)
|y_j - x_j| ≤ σ_j    (метрологические ограничения)

Методы решения

Все потоки измерены	x = y − WA^T(AWA^T)⁻¹(Ay − c)
Есть неизмеряемые потоки	QR-разложение матрицы A_u для построения матрицы проекций P, затем решение для измеряемых и неизмеряемых компонент
С ограничениями	Итерационный процесс: решение → проверка ограничений → коррекция → повтор до сходимости
Наблюдаемость	Автоматический анализ: если rank(A_u) = p — все неизмеряемые потоки наблюдаемы; иначе — разделение на наблюдаемые и ненаблюдаемые

Ключевые математические операции

Согласование

Минимизация взвешенной суммы квадратов отклонений

Весовая матрица W на основе погрешностей σ

Учёт вектора констант c (начальные остатки)

Обнаружение ошибок

Ранжирование ошибок по узлам и потокам

Идентификация грубых ошибок (ГО)

Автоматическое восстановление «испорченных» данных

Бизнес-процесс сведения балансов в ДПП.Балансы включает 19 шагов — от получения данных из внешних систем до экспорта согласованного баланса. Большинство шагов автоматизированы.

Получение данных из внешних систем

Автоматический сбор из БДРВ, ERP, ручного ввода. Формирование пакета данных для расчёта.

Конфигурирование производственной модели

Построение объектной модели производства на основе схемы предприятия.

Формирование первичной отчётности

Оперативный баланс, анализ выполнения плана, мнемосхемы технологического процесса.

Конфигурирование модели материального баланса

Графический редактор: создание и редактирование модели, настройка НСИ, параметров и атрибутов объектов.

Первичная фильтрация данных

Автоматическое отсеивание данных, выходящих за уставки, и некорректного ввода.

Анализ модели на полноту связей

Проверка графовой модели. При неполноте — возврат к редактированию модели или корректировке данных.

Поиск грубых ошибок

Автоматический поиск ГО в первичных данных (неисправность приборов, сбои передачи). Автоматическое исправление путём восстановления из имеющихся значений.

Согласование данных

Решение задачи сведения МБ с минимально возможными поправками. Все балансы должны сойтись — по производству и по отдельным участкам.

Анализ и формирование балансов

Анализ согласованных данных, выявление дебалансов, формирование итоговых балансов и балансовых отчётов.

Экспорт во внешние системы

Сохранение результатов расчёта МБ и экспорт в ERP, BI и другие информационные системы предприятия.

ДПП.Балансы — функциональное расширение цифровой платформы ДатаПлат. Архитектура соответствует рекомендациям Industrial Internet Consortium (IIC IIRA) и RAMI 4.0, а также ПНСТ РФ «Умное производство. Цифровые двойники» и «Промышленный интернет вещей».

Архитектура ДПП.Балансы

1Базовый сервер ДатаПлатСервер информационной модели с веб-порталом — ядро платформы

2Модуль ДПП.БалансыКонфигуратор балансовой модели + расчётное ядро

3Модуль отчётностиПроизводственная отчётность, балансовые отчёты, экспорт PDF/XLSX

4Модуль ручного вводаВвод данных оператором, корректировка измерений

5Конструктор мнемосхемВизуализация балансовой модели и технологических потоков

Компоненты

Конфигуратор балансовой модели	Создание и редактирование балансовых моделей, графический редактор, проведение расчётов
Балансовая отчётность	Формирование отчётов по результатам сведения балансов: суточные, накопительные, по участкам
Модуль расчётов	Автоматическое согласование данных, поиск ГО, итерационные алгоритмы
Интеграция	Сбор данных: БДРВ (OPC UA/DA), АСУ ТП, ERP, ручной ввод, XLSX-импорт

Системные требования

Операционные системы	Microsoft Windows Server, Linux
СУБД	PostgreSQL
Веб-доступ	Запуск через веб-портал ДатаПлат, любой браузер
Базовая платформа	ДатаПлат (сервер информационной модели с веб-порталом)
Виртуализация	Поддерживается
Режим работы	24×7, плановое обслуживание без прерывания работы пользователей

ДПП.Балансы входит в линейку ДатаПлат Производство — набор прикладных модулей класса MES для автоматизации производственных процессов. Все модули работают на единой платформе ДатаПлат.

Прикладные модули ДатаПлат Производство

Балансы	Расчёт согласованных материальных и энергетических балансов, определение мест дебаланса и потерь, анализ оснащённости средствами измерения
Планирование	Полный цикл календарного планирования: приёмка сырья, загрузка установок, планирование смесей, расчёт выхода продукции и показателей качества
Диспетчеризация	Ведение сменных журналов, обработка нештатных/аварийных ситуаций, управление диспетчерскими заданиями и сообщениями
Производственный учёт	Поддержка процессов производства и отгрузки, валовый и товарный учёт, взаиморасчёты с контрагентами, полный цикл учёта движения сырья и продукции
Управление качеством	Паспорта качества сырья и продукции (партий), регистрация результатов физических проб в связке с производственным учётом

Базовые модули ДПП

Управление НСИ	Подсистема информационных моделей и нормативно-справочной информации
Администрирование	Управление сервером, безопасность, журналирование действий и событий
Отчётность	Модуль производственной отчётности — конструктор отчётов
Расчёты	Модуль производственных расчётов
Интеграция	Визуализация параметров, единый информационный портал, подсистема сбора данных

Ключевые термины балансовой модели

Балансовый узел

Материальный поток

Дебаланс

Грубая ошибка (ГО)

Измеряемый поток

Наблюдаемый поток

Ненаблюдаемый поток

Цифровой двойник

Согласование данных

ДПП.Балансы предназначен для нефтеперерабатывающих, нефтехимических и газоперерабатывающих предприятий, а также любых производств с потоковой переработкой сырья.

Области применения

Нефтепереработка (НПЗ)

Нефтехимия

Газопереработка

Нефтегазодобыча

Химическая промышленность

Пищевое производство

Энергетика

Решаемые задачи на предприятии

Производство

Учёт продуктов по цехам/установкам и в целом по предприятию

Автоматический оперативный баланс в зависимости от режимов работы

Объективная информация по приёму сырья и сдаче продукции

Сбор данных с оперативных и коммерческих СИКН

Контроль и анализ

Выявление неисправных приборов учёта

Обнаружение производственных потерь и утечек

Контроль суточных и накопительных отклонений

Анализ оснащённости средствами измерения

Пользователи системы

Инженер МБ

Технолог

Диспетчер

Экономист

Администратор

Руководство

Заказчики ИнфТех

Роснефть

ЛУКОЙЛ

Газпром нефть

Татнефть

Башнефть

Транснефть

Росэнергоатом

Подробные кейсы внедрения — по запросу. Источник: infteh.ru/experience