本发明涉及石油、化工等工厂模型领域，具体的说，是涉及一种基于面向对象分析的石化企业工厂模型扩展方法。
背景技术：
伴随着节能降耗技术进入流程系统节能阶段，我国石化企业不满足仅仅对其生产业务的全流程管理，更为深入地需要采用先进的信息技术建立相应的工艺和能源生产流程模型，即：针对石化企业油田、炼油和化工以及公用工程各业务板块中所使用的各类生产装置和能源管网建立相应的工艺和能源生产流程模型，进而通过优化计算实现工艺和能源生产流程优化，来实现节能降耗的目标。
上述工艺及能源生产流程模型的构建可通过对构成工艺装置、能源管网的各生产单元及设备类等建立相应的生产单元和设备模型，进而根据工艺装置和能源管网的结构抽象出的逻辑关系，将各生产单元和设备模型进行关联，从而实现工艺装置和能源管网的流程模型构建。此外，进行流程优化计算还需要提供的各生产单元和设备模型的静态数据(主数据)和动态关键参数。由此可见，针对构成工艺装置和能源管网的各类生产单元及设备类的基础模型构建及其关键属性信息的获取，是实现石化企业工艺和能源生产流程建模和优化的重要基础。
当前，MES产品已成功应用于石化行业各企业的生产管理过程中，取得了良好的应用效果。现有MES产品的成功应用，得益于其核心—工厂模型的有力支撑。借助于这一模型，现有MES产品实现了对石化企业的各类数据源的统一，确保物料数据的一致性，为集中统一、相互协调的装置、调度、统计的全流程管理提供了有效的数据支撑。各石化企业通过应用以工厂模型为核心的现有MES产品实现了对石化企业物料生产过程的全流程管理，在一定程度上提升了企业的精细化管理水平。
但是，作为MES产品核心的工厂模型是对现有石化企业进行抽象描述的分层结构模型，其现有的层次结构仅为“企业-MES工厂-MES车间-装置(能源管网)”。最底层的装置(能源管网)只反应装置(能源管网)的总体情况，并不包含装置和能源管网的具体构成信息，无法刻画出各类装置和能源管网内部的生产过程，难以满足石化企业对各装置及能源生产流程建模的实际需求，也无法提供对工艺和能源生产流程进行优化所需生产单元及设备类等基础模型关键属性信息，需进行扩展。
对于现有工厂模型的扩展，首先需要对现有体系结构进行扩展，使得扩展后的体系结构能够容纳为实现石化各企业进行装置工艺流程和能源生产流程优化所需构建的各类基础模型，并确保经扩展的工厂模型的一致性，即：使得新增各类基础模型能够融入到扩展后的体系结构中，成为经扩展工厂模型的有机组成部分。
进而，还需要选用一种适用性广、抽象性强的建模方法来实现对石化企业不同类别装置、能源管网的各构成基础模型构建。在众多的方法中，面向对象分析方法是目前广为应用的软件分析方法。该方法具有普适性，完全可以借鉴其核心思想—抽象，将其用于除软件分析之外的业务建模中，形成与业务特点相适合的具体建模方法。最后，还需确保所构建的各类基础模型能够很好地融入扩展后的工厂模型体系结构之中。
由此，我们将面向对象分析方法与石化企业装置工艺和能源生产流程建模及优化计算的实际需求相结合，提出适用于石化企业工厂模型的扩展方法；依据此方法，实现对工厂模型的扩展，及以经扩展后的工厂模型为核心的MES产品支撑功能提升。借助于经提升的MES产品可有效支撑石化企业各类装置的工艺流程和能源管网的能源生产流程建模及优化计算，助力于石化企业流程系统节能目标实现，进一步提升石化企业精细化管理水平。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有MES产品的核心—工厂模型无法满足石化企业进行工艺或能源生产流程优化建模及计算的不足，提供一种基于面向对象分析的石化企业工厂模型扩展方法。该方法是运用面向对象分析方法的核心思想—抽象，与石化企业工艺和能源生产业务流程相结合而形成的。通过方法中的具体实现步骤，可实现对现有工厂模型的扩展。
本发明所采取的技术方案是：
一种基于面向对象分析的石化企业工厂模型扩展方法，包括如下步骤：
1)扩展现有工厂模型体系结构；
2)识别建模对象；
3)标识建模对象属性；
4)建立建模对象关联关系；
5)提供建模对象数据服务。
扩展现有工厂模型体系结构包括如下步骤：
11)区域层新增生产单元层；
在“区域层”中的最底层“装置层”下增加生产单元层；生产单元层是装置的核心功能区,实现装置工艺流程中某一道工序的加工处理设备类是扩展后工厂模型的基础；新增生产单元统一存放按类别划分的构成石化企业各类装置的抽象单元类；每一单元类都是各生产单元的抽象表示，同时包含各单元的关键工艺参数；
12)节点层新增设备节点；
在节点层中增加设备这一新节点，与原有能源节点和物理节点并列；设备节点存放按类别划分的构成装置、能源管网的各设备类；每一设备类都是各设备对象的抽象表示，包含不同类型设备的关键参数；设备类是扩展后工厂模型的基础；
13)关联“装置-生产单元-设备”；
实现装置层、生产单元层和设备节点间的相互关联；
14)关联“能源管网—设备”；
实现区域层中原有能源管网与设备节点间的相互关联。
识别建模对象，包括如下实现步骤：
21)判定是否需要进行装置建模；
根据企业乙烯装置能源优化方案，需要对乙烯装置建模；执行步骤22)至步骤26)；识别建模装置及其构成；否则，转步骤27)。
22)识别所需建模装置；
根据企业流程建模需求，确定所需建模的具体装置；
23)确认装置所属类别；
对于石化企业各类生产装置，可根据其所属业务域、所实现的业务功能及作用等特点，确定不同的类别划分规则；并结合企业装置建模需求，选取相适应的规则对企业装置分类，形成不同的装置类别；
24)识别装置各构成生产单元；
依据步骤22)明确的所需建模装置，识别出各构成生产单元，明确所需建模的具体生产单元；
25)识别装置各构成设备类；
依据步骤24)明确的各构成生产单元，识别各单元的具体构成设备类，并明确所需建模的设备类；
26)识别装置各构成设备对象；
依据步骤25)明确的所需建模的具体设备类，识别其所包含的具体设备，明确所需建模的具体设备对象；
27)判定是否需要进行能源管网建模；
根据企业流程建模需求，判定是否需要进行能源管网建模；若需要，按步骤28)至211)识别能源管网建模对象及其构成；否则，转步骤31)；
28)识别建模能源管网；
依据企业流程建模需求，确定企业所需建模的能源管网；
29)确认能源管网类别；
对于石化企业各类能源管网，同样可根据其业务功能及作用，确定出不同的类别划分规则；并结合企业能源管网建模需求，选取相适应的规则对企业能源管网分类，形成不同的能源管网类别；
210)识别能源管网各构成设备类：
依据步骤28)明确的所需建模能源管网，识别出其各构成设备类，明确所需建模的具体设备类：
211)识别能源管网各构成设备对象；
依据步骤210)明确的具体设备类，识别各设备类所包含的具体设备，明确所需建模的具体设备对象。
标识建模对象属性包括如下步骤：
31)判定是否需要明确装置基本属性；
依据步骤2)的建模对象识别结果，判定是否需要标识装置建模对象属性；若需要，执行步骤32)至35)；否则，转步骤36)。
32)标识装置基本属性
依据步骤2)中步骤22)识别出的建模装置，进一步标识其基本属性，包括装置所属类别；
33)标识装置生产单元属性
依据步骤2)中步骤24)识别出的各构成生产单元，进一步标识其关键属性；
34)标识装置各设备类属性
依据步骤2)中步骤25)识别出的各构成设备类，进一步标识其关键属性；
35)标识装置各单元和设备对象属性值
依据步骤2)中步骤24)识别出的各设备对象及步骤25)的各设备类关键属性，进一步标识各构成单元和各类设备对象的属性值；
36)判定是否需要标识能源管网属性
根据步骤2)中步骤27)的能源管网建模判定结果，判定是否需要标识能源管网建模对象属性；若需要，执行步骤37)至39)；否则，转步骤41)；
37)标识能源管网基本属性；
依据步2)中步骤28)识别出的建模能源管网，进一步标识其关键属性，包括能源管网所属类别属性；
38)标识能源管网各设备类基本属性；
依据步骤2)中步骤210)识别出的能源管网各构成设备类，进一步标识其关键属性；
39)标识各类设备对象属性值；
依据步骤2)中步骤211)识别出的能源管网各构成设备对象及步骤8.所确定的各构成设备类的关键属性，进一步标识其属性值；
所明确的关键属性信息包括：不同建模对象的主数据的静态和动态属性信息，公用和特殊属性信息；所明确各类模型的关键属性信息，本身即是对各类建模对象的关键特征描述，这些属性信息可满足流程建模后进行优化计算所需的各类基础模型信息。
建立建模对象关联关系包括如下步骤：
41)判定是否需要关联装置构成；
依据步骤3)中步骤31)的判定结果，判定是否需要关联装置构成；若需要，执行步骤42)至45)；否则，转步骤46)。
42)识别装置构成隶属关系；
通过对装置实际构成进行剖析，识别出建模装置各构成成分间的隶属关系；
43)关联装置及各构成生产单元；
根据步骤42)装置构成隶属关系识别结果，实现建模装置及其构成生产单元模型间的关联，包括由于建模所需所构建的虚拟单元；
44)关联各构成生产单元及设备类；
根据步骤42)装置构成隶属关系识别结果，实现装置各构成生产单元模型及对应的各设备类模型间的关联，包括由于建模所需所构建的虚拟单元及其对应设备类的关联；
45)关联装置各构成设备类及设备对象；
根据步骤42)装置构成隶属关系识别结果，实现装置各构成设备类模型与对应设备对象间的关联；
46)判定是否需要关联能源管网构成；
依据步骤3)中步骤36)的判定结果，判定是否需要关联装置构成；若需要，执行步骤47)至49)；否则，转步骤51)；
47)识别能源管网构成隶属关系；
通过对能源管网实际构成进行剖析，识别出建模能源管网各构成设备类间的隶属关系；
48)关联能源管网及各构成设备类；
根据步骤47)能源管网构成隶属关系的识别结果，实现能源管网及对应各设备类模型间的关联，包括由于建模所需所构建的虚拟单元及其对应设备类的关联；
49)关联能源管网各构成设备类及设备对象；
根据步骤47)能源管网构成隶属关系的识别结果，实现能源管网各构成设备类模型与对应设备对象间的关联。
提供建模对象数据服务包括如下步骤：
51)划分建模对象服务类别
根据企业流程优化计算需求，我们将所需提供的建模对象服务，划分为如下三类：
-主数据服务提供装置生产单元类和设备类、及能源管网各设备类的静态数据公用服务；
-动态数据服务提供装置生产单元类和设备类、及能源管网各设备类的实时及历史数据公用服务；
-业务数据服务提供装置生产单元类和设备类、及能源管网各设备类的各种统计指标业务数据公用服务；
52)判定是否需要提供主数据服务；
根据步骤51)的划分结果，判定是否需要提供主数据服务；若需要，则执行步骤53)；否则，转步骤54)。
53)提供主数据服务
根据企业流程优化计算需求，提供装置各构成单元及设备类，及能源管网各构成设备类的所需主数据服务；
54)判定是否需要提供动态数据服务
根据步骤51)的划分结果，判定是否需要提供建模对象的动态数据服务；若需要，则执行步骤55)；否则，转步骤56)。
55)提供动态数据服务；
根据企业流程优化计算需求，提供装置各构成单元及设备类，及能源管网各构成设备类的所需动态数据服务；
56)判定是否需要提供业务数据服务；
根据步骤51)的划分结果，判定是否需要提供建模对象的业务数据服务；若需要，则执行步骤57)；否则，转步骤6)。
57)提供业务数据服务；
根据企业流程优化计算需求，提供装置各构成单元及设备类，及能源管网各构成设备类的所需业务数据服务。
还包括步骤6)，判断是否需要继续进行建模；若需要迭代执行转至步骤2)至步骤5)；否则，完成本次工厂模型扩展，过程结束；此外，当出现新的建模需求后或出现建模需求变更和需要继续对其他企业的装置和能源管网进行流程建模和优化计算的时候，需要继续进行建模，即：迭代执行转至步骤)2至步骤5)。
基于步骤2)至步骤3)，实现了构成装置和能源管网的各类基础模型的构建。进一步地，为了确保扩展后工厂模型的一致性，可依据企业各装置和能源管网的构成隶属关系，建立相应的逻辑关联关系，形成满足建模需求的各装置、能源管网的总体逻辑结构模型；通过步骤4)将步骤2)和步骤3)所构建的装置和能源管网的各类基础模型融入于扩展后的工厂模型体系结构之中。
基于步骤4)的关键结果，根据面向对象分析方法中的定义建模对象外部服务步骤，还需要通过步骤5)实现并提供建模对象所需的各类数据服务，以满足进行流程优化求解计算的数据需求。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明的有益效果主要表现在：
1.本发明创新性的提出了基于面向对象分析的工厂模型扩展方法。采用该方法，可实现对现有工厂模型的扩展，使扩展后的体系结构可容纳石化企业各装置和能源管网的各构成基础模型；并通过建立关联关系，使得新增基础模型可完全融入经扩展后的工厂模型体系结构中，确保了扩展后的工厂模型体系结构的一致性。
2.通过本发明，使得以扩展后的工厂模型为核心的MES产品实现了支撑功能的提升，能够满足石化行业各企业工艺和能源流程建模和优化计算的实际需求，助力于石化各企业节能降耗目标的实现，及精细化管理水平的提升；同时，有利于MES产品核心竞争力的提升，及进一步扩大其应用范围。
本发明基于面向对象分析的石化企业工厂模型扩展方法，对石化企业所拥有的各类工艺装置、能源管网的进行工艺、能源生产的流程建模；基于本发明所构建的各类工艺装置、能源管网工厂模型，可完全融入经扩展后的工厂模型体系结构中，使得以工厂模型为核心的MES产品能够满足石化行业各企业流程建模和优化计算的实际需要助力于企业节能降耗目标的实现，提升了MES产品的支撑力度，有助于扩展现有MES产品的应用范围。
附图说明
图1是面向对象分析的工厂模型扩展方法流程图；
图2是现有工厂模型体系结构图；
图3是扩展后的工厂模型体系结构图；
图4是燕山石化乙烯装置总体逻辑结构。
附图中主要部件符号说明：
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
本发明的目的在于克服现有MES产品的核心—工厂模型无法满足石化企业进行工艺或能源生产流程优化建模及计算的不足，提供一种基于面向对象分析的石化企业工厂模型扩展方法。该方法是运用面向对象分析方法的核心思想—抽象，与石化企业工艺和能源生产业务流程相结合而形成的。通过方法中的具体实现步骤，可实现对现有工厂模型的扩展。
鉴于扩展是针对现有的MES产品所采用的工厂模型体系结构。为此，首先介绍现有MES工厂模型的体系结构。该体系结构共分为四层，包括：组织层、区域层、节点层、测量层。具体如下：
MES工厂模型是一个企业模型，自顶向下分为组织层、区域层、节点层和测量层。
在组织层面，包括有MES车间组成的多个MES工厂。组织层自顶向下包括MES企业、MES工厂和MES车间三个实体。MES企业是MES组织模型的顶级组织。MES工厂是在MES企业的下一级组织实体，是MES实现生产平衡和生产统计的基本实体。MES车间是管理MES区域的最小组织实体。MES车间必须附属于某一个MES工厂。
MES企业的边界就是MES物料进出厂的边界线。物料从边界外进入边界内，是进厂，反之，就是出厂。MES的进出厂操作实际上是分布在各个MES工厂进行的，但是MES工厂的边界却不能作为进出厂的边界，在企业边界的内部，从一个MES工厂到另一个MES工厂的物料移动。对于MES工厂而言，属于跨界移动，但不能作为进出厂移动，因为它没有跨越企业的边界，MES将其定位为MES工厂之间的“互供”，其实质是企业范围内的“内部进出厂”。
所设置的MES工厂，应该拥有进出厂(互供)、生产装置、罐区(仓储)等设施、能够完成从原料到产品的加工、具有内部生产调度和生产统计职能。拥有生产装置是设置MES工厂的首要条件。反过来说，没有进出厂、罐区(仓储)设施的MES工厂，就是一个不完整的工厂实体。例如：为多个MES工厂集中管理储罐的罐区，如某些企业内的储运厂，虽然具有进出厂(互供)和罐区管理功能以及储运厂内部的调度和统计功能，但没有生产装置，因此，如将其设置为独立的MES工厂，将对其他MES工厂的生产物流跟踪产生物流信息断流、移动信息不完整的影响。
MES区域模型内设置了跨工厂区域，可专门用于由多个跨工厂区域构成的MES工厂的生产调度和生产统计，从而既解决将储运厂储罐、进出厂点分拆到MES工厂，而又保留储运厂管理必需的收付存、进出厂和物料损失率的管理。除此之外，区域层还有装置区域、罐区、装卸台和仓库四类区域，具体如下：
装置区域：由一个或多个装置以及若干储罐和料仓构成。“装置”对象本身是由侧线节点构成的集合，可以称之为“设备型区域”。装置区域与装置之间存在一对多的关系。在装置区域内，主要由各装置的侧线节点、界区节点组成装置模型，执行生产装置投入产出核算。
罐区：主要由各罐区的物理罐节点组成罐区模型，执行罐区收付存平衡核算。
装卸台区域：由各装卸台的进出厂节点组成进出厂模型，执行装卸台装卸量/计量单平衡核算。
仓储区：有各仓库的库位节点组成仓储模型，执行仓库收付存平衡核算。
节点层分为能源节点和物料节点两大类节点。其中能源节点只包括能源类节点。而侧线节点、界区节点、罐节点、进出厂节点、库位节点、汇流节点、计量节点、互供节点这八类节统称为物理节点。其中，侧线和界区节点构成了逻辑装置，进出厂、罐/料仓和库位构成了逻辑罐；而互供点、汇流点和计量节点构成了逻辑节点。
区域是由节点组成的，不同类型的节点，归属相应类别的区域。汇流点、计量节点没有特别的区域归属，可以包含在各种区域。互供点则不属于任何区域，它表达MES工厂之间的内部进出厂关系。区域和节点是MES模型的核心，MES工厂最基本对象是“节点”，“区域”是“节点”的集合，节点按区域实现管理。
最底层测量层管理的基本对象是流量计(计量仪表)、衡器和罐检尺(罐液位仪表)，这些对象的数据以实时数据库和衡器数据库为基础，为各类节点的计量模型提供支撑。现有MES工厂模型体系结构实现了节点与测量设备之间的分离，实现在测量层独立管理流量仪表、衡器和罐检尺数据。节点量数据则由节点的计量模型建立与测量数据之间的计算关系，从而可以实现测量数据的复用。
附图1-4可知，本发明基于面向对象分析的石化企业工厂模型扩展方法在燕山石化试点企业成功应用该方法实现了现有工厂模型的扩展，并新增燕山石化乙烯装置工厂模型，所构建的乙烯装置工厂模型已融入至扩展后的工厂模型体系结构之中，实现对燕山石化乙烯装置能源优化功能的有效支撑。在介绍具体实现步骤之前，首先简述燕山石化试点企业乙烯装置能源优化方案。
在燕山试点企业中，乙烯装置是该企业化工业务板块中的基础装置，一直是该企业的耗能大户，如何降低乙烯装置能耗是其所关注的重点问题。结合试点企业乙烯装置实际能耗情况，我们从用能的预测、匹配优化和工艺过程操作优化两个方面制定了如下优化方案：
1.通过全流程在线优化，进行装置用能预测
对装置综合能耗进行预测，同时实现设备产能侧与装置用能侧的能源同步与平衡，保证能源供需的稳定性
2.通过多能源介质消耗匹配优化，提高能源介质综合利用效率
在满足个设备用能需求的前提下，调节蒸汽透平泵和电泵的开备，实现蒸汽与电消耗的协同优化；
寻找合适的冷却水温度、流量及透平凝液真空度匹配，通过蒸气做功与循环水降温的合理匹配，实现蒸汽与循环水消耗的协同优化；
3.通过蒸汽产耗操作优化，提高能量转化与利用效率
调整不同等级蒸汽外送和外购流量，实现厂级能量优化配置；
调整抽凝式透平机的抽凝比，提高蒸汽利用效率；
4.通过装置工艺操作优化，降低燃料气能耗
裂解炉裂解深度离线优化，降低燃料气消耗，提高高附产品收率；
上述优化方案的实现，需要在构建优化方案所涉及乙烯装置各类关键产耗能设备模型，以及各构成生产单元模型的基础上，构建出整个乙烯装置生产全流程模型，而后进行在线优化计算。故此，需要构建燕山试点企业乙烯装置工厂模型，为乙烯装置流程模型的构建及优化计算提供支撑。采用上述基于面向对象分析的工厂模型扩展方法构建燕化试点企业乙烯装置工厂模型的具体实施步骤如下：
1)扩展现有工厂模型体系结构
体系结构扩展具体步骤如下：
11.区域层新增生产单元层
在“区域层”中的最底层“装置层”下增加生产单元层；生产单元层是装置的核心功能区,实现装置工艺流程中某一道工序的加工处理设备类是扩展后工厂模型的基础。新增生产单元统一存放按类别划分的构成石化企业各类装置的抽象单元类。每一单元类都是各生产单元的抽象表示，同时包含各单元的关键工艺参数。
12.节点层新增设备节点
在节点层中增加设备这一新节点，与原有能源节点和物理节点并列。设备层存放按类别划分的构成装置、能源管网的各设备类。每一设备类都是各设备对象的抽象表示，包含不同类型设备的关键参数。
13.关联“装置-生产单元-设备”；
实现装置层、生产单元层和设备节点间的相互关联。
14.关联“能源管网—设备”；
实现区域层中原有能源管网与设备节点间的相互关联。
2)识别建模对象；
识别建模对象，包括如下实现步骤：
21.判定是否需要进行装置建模
根据燕山石化乙烯装置能源优化方案，需要对乙烯装置建模；执行步骤22.至步骤26.。
22.识别建模装置
燕山试点企业所需建模的装置为燕山石化乙烯装置。
23.确认装置类别
燕山石化乙烯装置属于化工业务板块，故其所属类别为化工装置类。
24.识别装置各构成生产单元
燕山石化化工一厂乙烯装置物料加工流程由裂解单元、急冷单元、压缩单元和分离单元四大部分组成。装置自带的能源生产系统则包括了蒸汽管网、循环水和电等几个能源子系统。根据建模需要，我们将乙烯装置自带的公用工程系统抽象成为一个独立单元，即产能单元。该单元为虚拟单元。各生产单元所实现的功能简介如下:
(一)裂解单元
把界外来的原料(HGO、HVGO、石脑油、轻石脑油、轻烃)经预热后，送进裂解炉对流段原料预热段预热后与稀释蒸汽按比例混合后，经裂解炉混合预热段预热至起始反应温度(即横跨温度)，进入裂解炉辐射段进行裂解。裂解气先进入废热锅炉尽快冷却以防止二次反应的发生，并回收裂解气的显热，然后进入急冷器用急冷油进一步冷却后送入汽油分馏塔。其中，高温裂解气，经废热锅炉迅速冷却，同时副产高压蒸汽。
(二)急冷单元
裂解气进入急冷单元，会依次经过急冷油塔和急冷水塔冷却，其中在此单元会产生裂解燃料油和裂解汽油。另外，在此单元中通过工艺水汽提塔和稀释蒸汽发生器会产生DS蒸汽，然后送入裂解单元中裂解炉。
(三)压缩单元
裂解气分别通过裂解气多级压缩机进入后续分离阶段。在分离阶段，乙烯制冷系统以及丙烯制冷系统存在两个丙烯多级压缩机、一个乙烯压缩机以及一个二元制冷压缩机，为工艺流程产生需要的冷剂。
(四)分离单元
裂解气通过冷箱系统后进入分离单元，通过脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔进行分离，最终通过乙烯精馏塔以及丙烯精馏塔得到聚合级乙烯以及聚合级丙烯产品。
(五)产能单元(装置自带公用工程系统)
包括蒸汽管网、循环水和电等几个能源子系统。由透平、减温减压器、泵和SS、MS和LS蒸汽管网构成，通过消耗水、电和外购蒸汽等能源介质产生乙烯装置工艺生产所需的能源。
25.识别装置各构成设备类
根据乙烯装置优化方案中各关键优化点所涉及的设备，我们识别出所需构建的六大产耗能关键设备类，即：裂解炉类、压缩机类、透平类、换热器类、减温减压器类及泵类。这六类关键产耗能设备的具体优化实现如下：
(1)裂解炉类
裂解炉的燃料气消耗与裂解原料属性和裂解炉操作条件密切相关。与此同时，裂解产物中高附产品的收率也与裂解炉的操作条件密切相关。因此，在裂解炉的实际操作中，需要对影响裂解炉燃料消耗的关键操作变量(COT、稀释蒸气比)进行实时调整，才能确保多产高附产品、同时使单位目标产品的燃料消耗最小。
(2)压缩机
蒸汽对透平做功，驱动压缩机压缩气体，根据被压缩气体压缩前后状态(温度、压力和流量)的变化，可计算出压缩机需要提供的功，结合透平驱动压缩机的传递效率，计算透平需要提供的轴功，根据透平进口、抽汽和排汽的温度、压力，反算出压缩机透平的蒸汽流量。
(3)透平
乙烯装置中的透平都是蒸汽驱动的汽轮机。蒸汽对透平做功，驱动压缩机压缩气体，根据被压缩气体压缩前后状态(温度、压力和流量)的变化，可计算出压缩机需要提供的功，并结合透平驱动压缩机的传递效率，计算透平需要提供的轴功，根据透平进口、抽汽和排汽的温度、压力，反算出压缩机透平的蒸汽流量。
(4)换热器类
乙烯装置现场使用的换热器，大多数为管壳式换热器。制造厂提供了换热面积和管、壳的材质等相关参数，根据换热前后的温差，可由式Q＝KAΔT计算出换热量：其中，Q为换热量，K为传热系数，ΔT为换热前后的温差。得到换热量Q后，可根据蒸汽换热前后的温度变化，计算需要的蒸汽流量。由于换热对象换热前后的状态变化以及其流量等信息较少，因此，我们可根据阀开度信息来计算换热器的蒸汽流量。
大多数换热器的蒸汽流量都是由被加热对象出口温度来控制，这样就可以根据调节阀的流量特性曲线来计算换热器的蒸汽流量，调节阀的流量特性包括线性流量特性、等百分比流量特性和快开流量特性。只要知道温度调节阀的相关技术参数，如最大蒸汽流量、可调比等，就可以通过实时采集DCS上调节阀的阀开度来计算其蒸汽流量。
(5)减温减压器类
在乙烯装置的蒸汽管网中，大多数减温减压器没有测量蒸汽流量的仪表，但在DCS中有流量调节阀的阀开度信息，因此，可以根据调节阀的流量特性来计算蒸汽流量，其流量特性包括线性流量特性、等百分比流量特性和快开流量特性。
减温减压器是在每个等级蒸汽难以平衡时，通过直接降低高等级蒸汽的温度和压力来平衡低等级蒸汽管网的设备。我们主要根据调节阀的流量特性曲线来计算减温减压器的蒸汽流量，即在设计手册上查到调节阀的可调比等相关参数，从DCS上实时采集阀门的开度，实时计算通过阀门的蒸汽流量。
(6)泵类
乙烯装置中提供机械能的原动机有电机和透平，为泵提供机械能的透平，称为泵透平。泵透平进口蒸汽的温度、压力和出口蒸汽的温度压力是可测量的。因此，可以根据这些值，计算出泵透平的等熵效率；进而可以计算出单位流量蒸汽可以提供给泵的轴功。
26.识别各构成设备对象
依据步骤25.明确的所需建模的具体设备类，识别其所包含的具体设备，明确所需建模的具体设备对象：
裂解炉类共包括15个具体设备对象：BA105，BA106，BA107，BA108，BA109，BA110，BA111，BA112，BA113，BA114，BA115，BA111，BA1101，BA1102，BA1103，BA1104
压缩机类共包括6个具体设备对象：GB201,GB501，GB351，GB1201，GB551，GB601
透平类共包括6个具体设备对象：GT201、GT501、GT351、GT1201、GT551、GT601
换热器类共包括35个具体设备对象：EA-214、EA-301、EA-129、EA-129B、EA-1212、EA-1120、EA-1216、EA-1701/1702等
减温减压器类共包括4个具体设备对象：BH701、BH702、BH703、BH1701
泵类共包括16个具体设备对象：E-GT-1011、E-GT-102AN、E-GT1041、E-GT-1102A/B、E-GT-1104、E-GT-171AN、E-GT-210AN等
27.判定是否需要进行能源管网建模
不需要对燕山试点企业能源管网建模，故转步骤3)。
3)标识建模对象属性
基于步骤2)建模对象的识别结果，进一步明确各建模对象的属性，具体实现步骤如下：
31.判定是否需要明确装置基本属性；
依据步骤2)的建模对象识别结果，需要进一步标识乙烯装置建模对象的属性，故执行步骤32.至35.。
32.标识装置基本属性
所标识的乙烯装置基本属性包括；装置编码、所属车间等属性信息
33.标识各构成单元属性
依据步骤2)中步骤24.识别出的各构成单元，表示出燕山试点企业乙烯装置生产单元的基本属性，即：所属装置、构成单元名称、构成单元别名、构成单元编码、构成单元描述等信息。
34.标识各构成设备类属性
依据步骤2)中步骤25.识别出的乙烯装置关键产耗能设备类，进一步标识出各设备类的基本属性信息，具体如下：
裂解炉设备类：所属生产单元、裂解炉名称、裂解炉别名、裂解炉编码、生产日期、安装位置等信息；
压缩机设备类：所属生产单元、压缩机名称、压缩机别名、压缩机编码、机械效率、转速、安装位置等信息；
透平类设备类：所属生产单元、透平名称、透平别名、透平编码、透平类型、生产日期、安装位置等信息；
换热器设备类：所属生产单元、换热器名称、换热器别名、换热器编码、换热面积、热流介质、冷流介质、安装位置等信息；
减温减压器类：所属生产单元、减温减压器名称、减温减压器别名、减温减压器编码、减压阀类型、生产日期、安装位置等信息；
泵设备类：所属生产单元、泵名称、泵别名、泵编码、泵类型、扬程、设计流量、生产日期、安装位置等信息；
以上基本信息是各设备类的静态数据(主数据)属性信息；除此之外，为了满足燕化试点企业乙烯装置流程在线优化的计算需求，还识别出各设备类的动态参数(动态属性信息)，具体如下：
裂解炉设备类：投料负荷上下限、COT温度上限下限、稀释蒸汽上下限、TLE出口温度上限、炉内压力上下限、炉内温度上下限、可用状态
压缩机设备类：压缩比、等熵效率、可用状态
透平设备类：凝液量上下限、抽气量上下限、入口流量上下限、进气流量上下限、排汽流量上下限、
换热器设备类：进口温度、出口温度、散热面积、流量、可用状态
减温减压器设备类：
泵设备类：最大最小流量、最大最小压力、最大温度温度、可用状态
35.标识各构成单元及设备对象属性值
依据步骤2)中步骤26.识别出的各设备对象及步骤33.和34.的各构成单元及设备类基本属性，进一步获取各类设备对象的属性值；
36.判定是否需要识别能源管网属性
根据步骤2)的建模对象识别结果，不需要标识能源管网建模对象属性，转步骤41.；
基于步骤2)至步骤3)，实现了燕化试点企业构成乙烯装置的各类基础模型构建，进一步为了确保扩展后工厂模型的一致性；通过步骤4)，将所构建的各类模型融入于扩展后的工厂模型体系结构之中，同时形成燕山石化乙烯装置的总体逻辑结构(见附图4)。
4)建立关联关系
基于步骤3)对建模对象属性的标识结果，进一步建立建模装置、能源管网构成成分的关联关系，具体实现步骤如下：
41.判定是否需要关联装置构成
依据步骤3)进行标识的建模对象类别，需要进一步关联燕山试点企业乙烯装置的构成，执行步骤42.至45.。
42.识别装置构成隶属关系
依据燕山石化试点企业流程建模需求，及对燕山石化乙烯装置的结构分析，我们识别出了乙烯装置建模装置各构成成分间的隶属关系；
43.关联装置及各构成生产单元
根据步骤42.根据乙烯装置构成隶属关系识别结果，实现乙烯装置与其构成生产单元，即裂解、急冷、压缩和分离以及虚拟产能单元模型间的关联。
44.关联各构成生产单元及设备类
根据步骤42.根据乙烯装置构成隶属关系识别结果，实现乙烯装置各构成生产单元模型，与裂解炉、压缩机、透平换热器、减温减压器、泵这六类关键产耗能设备模型间的关联。
45.关联装置各构成设备类及设备对象
根据步骤42.根据乙烯装置构成隶属关系识别结果，实现裂解炉、压缩机、透平换热器、减温减压器、泵这六类关键产耗能设备模型与具体设备对象间的关联；
46.判定是否需要关联能源管网构成
依据燕山石化试点企业能源优化流程建模需求，不需要关联能源管网构成，故转步骤5)。
5)提供建模对象数据服务
51.划分建模对象服务类别
依据燕山试点企业乙烯装置流程建模及优化计算需求，我们需要如下三类建模对象服务：
-主数据服务提供乙烯装置各生产单元类和设备类的静态数据公用服务；
-动态数据服务提供乙烯装置各生产单元类和设备类的实时及历史数据公用服务；
-业务数据服务提供乙烯装置各生产单元类和设备类的各种统计指标业务数据公用服务；
52.判定是否需要提供主数据服务
根据步骤51.的划分结果，结合能源优化实际需求，需要提供乙烯装置的主数据服务,执行步骤53.；
53.提供主数据服务
提供乙烯装置裂解、急冷、压缩和分离以及产能五大单元及裂解炉、压缩机、透平、换热器、减温减压器和泵这六类设备的主数据服务。
54.判定是否需要提供动态数据服务
根据步骤51.的划分结果，结合能源优化实际需求，需要提供乙烯装置的动态数据服务，执行步骤55.。
55.提供动态数据服务
提供乙烯装置裂解、急冷、压缩和分离以及产能五大单元和透平、换热器、减温减压器、泵、压缩机和裂解炉六类关键产耗能设备的实时及历史数据服务。
56.判定是否需要提供业务数据服务
根据步骤51.的识别结果，需要提供乙烯装置的业务数据服务，执行步骤57.。
57.提供业务数据服务
提供乙烯装置收率、综合能耗、实物单耗等能源优先所需的业务数据服务
6)判断是否需要继续构建工厂模型
经判定，燕山试点企业乙烯装置工厂模型建模过程结束，无需进行迭代。
根据上述步骤所构建的燕山试点企业乙烯装置工厂模型，很好地支撑了燕山石化试点企业能源优化功能；通过进行能源优化，使得乙烯装置的综合能耗降低了1.85％，实现了燕山试点企业乙烯装置节能降耗的预期目标。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。