炼油厂工艺流程

炼油厂结构的分析模式

撰文/甄镭（本文来自《程序员》杂志2002年11期）

本文包括四个分析模式，这些模式描述了炼油厂的结构，包括：生产装置模式（Refinery Production Unit Pattern）描述了装置与装置组的结构以及它们之间的关系；油品储存模式（Oil Storage Pattern）描述了储罐与罐区以及它们之间的关系；油品运输模式（Oil Delivery Pattern）描述了与油品进出厂相关的码头、车站等储运单元；加工流程模式（Production Process Pattern）描述了加工流程的组成。

1. 引言

1.1 目的

笔者曾经参与开发了许多炼油厂的信息系统。这些系统几乎涉及到炼油厂的所有管理层次，既有供车间使用的装置单元操作系统，也有供领导使用的决策支持系统。在开发这些系统的过程中，技术人员常常会遇到一些与行业知识相关的障碍，例如，由于缺乏对炼油工艺基础知识的了解，使参与项目的软件工程师经常会混淆一些术语，虽然这些术语在字面是相同的，但其对于不同层次的用户而言含义往往不同。有人说，参与项目的工程师需要了解行业背景知识，但是为了开发一个信息系统，究竟了解多少才合适呢？

通常情况下，如果开发团队具备该领域的相关背景知识，会使应用软件的开发更加顺利。对于某些常见的应用系统，开发团队往往比较容易掌握有关背景知识，例如对于一般软件工程师来说，了解一个图书馆的管理过程就比较容易。但是由于炼油工程离普通人生活太远，在很多情况下，让软件工程师理解某些炼油工艺的术语是非常困难的，并且，让软件工程师掌握过多的炼油工艺知识，既无必要也会大大增加项目成本。因此，有必要开发一系列相关的分析模式，作为炼油厂信息系统的开发指南。本文的读者主要是系统分析员、

设计人员和程序员，这些模式可以帮助他们理解在开发项目中所需要的最基本的知识，并为他们提供一个通用的分析原型，从而使整个开发过程更有效率。

本文的模式主要描述炼油厂的结构。需要指出，这里的结构不仅仅是物理结构，还包括不同业务环境中的逻辑结构。

1.2 概述

1.2.1 炼厂的典型结构

图1

炼油厂的结构是非常复杂的，本文根据开发信息系统的需要对其进行了简化。图1是一个炼油厂的逻辑结构。一般情况下，可以将炼油厂分为三个系统，即运输系统、储存系统和生产系统。这三个系统中的实体和连接实体的管线构成了炼油加工流程。

生产系统将原油转化为成品。生产系统中包括多种生产装置，本文不考虑生产装置的类型，如蒸馏、焦化、催化等，而仅仅着眼于装置的物理结构。一个装置包括一个或多个物料的进口和多个出口，通常称为“侧线”。装置由设备组成，在业务中，常常把多个装置作为一个整体进行处理。

油品储存系统储存原油、成品油和半成品油。存储系统由储罐组成。储罐是实际存在的实体，在业务中，常常把多个储罐作为一组进行处理，称为罐区。

油品运输系统负责原油进厂和成品油的出厂。通常有多种运输方式，包括船运、管道、铁路运输、公路运输等。

整个炼厂的加工流程是由上述三个系统中的实体通过管线的连接而构成的。本文的四个模式就是针对以上三个系统和加工流程而设计的。

1.2.2 炼厂结构模式

图2

如图2所示，本文包括四个模式：生产装置模式（Refinery Production Unit Pattern）描述装置和装置组的结构；油品储存模式描述储罐和储罐组的结构（Oil Storage Pattern）；油品运输模式（Oil Delivery Pattern）描述油品输入输出单元的结构；加工流程模式（Production Process Pattern）描述加工流程的构成。

1.3 为什么仅描述静态关系？

目前已经有很多针对不同领域的分析模式，例如[Fer99]。这些模式主要描述业务过程，而本文则仅仅描述炼厂的静态结构，这是因为，在开发炼油厂信息系统的过程中，有许多分析中的错误是由于对炼厂结构不了解或者是误解所导致的。一方面，炼厂中几乎所有的业务过程都依赖于加工流程，加工流程由炼厂中的各种实体构成，如生产装置、储罐等；另一方面，每个业务过程又是根据各自的业务规则处理来自加工流程的各种数据，这就导致不同的业务过程有不同的加工过程视图。在业务分析和系统分析时，分析人员最先接触的总是这些视图，而隐含在这些视图背后的业务规则却往往会被忽略，而在涉及到多个业务过程的复杂系统时，就会发生不同子系统的分析结果互相矛盾的情况。

因此我们有必要建立描述炼油厂的结构分析模式。这里的结构不仅是指物理结构，还包括在不同业务环境中的逻辑结构。针对炼油厂的具体业务的分析模式将在以后的工作中逐步建立。

1.4 本文采用的描述方法

本文主要采用UML对模式进行描述。虽然本文描述的都是分析模式，但还是采用了某些设计模式中通常采用的描述方法。为了更清楚地描述该结构，本文采用了类似于化工过程流程图的表示方法。

2. 生产装置模式（Refinery Production Unit Pattern）

2.1 意图（Intent）

本模式描述装置和装置组的结构和装置组的类型。

2.2 相关情形（Context）

（注：Context、Forces、Consequences是模式书写的专用词，其中有一些隐含的意思，如果读者有更好的译法或建议，请给作者发邮件。）

生产装置是炼厂的基本加工单元，它们是由塔、炉、泵等设备组成。每个装置完成一个物理的或者化学的加工过程，如精馏、催化裂化、重整等。而装置组则存在于业务活动中，它们由装置组按照一定的业务规则组成。例如，在蒸馏车间主任的眼中，常减压装置有两个入口，这也是实际的入口数。而统计部门则仅仅关心整个装置的加工量，因此统计部门认为仅有一个入口。

构成装置组的业务规则常常是隐含的。在许多情况下，非常容易混淆装置与装置组，由此导致许多重要信息的丢失。因此需要一个概念模型对装置与装置组的结构进行描述。这个模型应适应不同的业务需要。

2.3 问题（Problem）

如何开发一个生产装置的概念模型以描述不同业务过程中的装置组？

2.4 难点与动因（Forces）

（注：Forces是模式书写的一个特点，这里是比喻的用法。作者的翻译不一定确切，这里把它在模式中的英文含义列出，供读者参考。“It describes Trade-offs,

goals+constraints, motivating factors/concerns, and tells why the problem is difficult.”）

概念模型必须反映不同业务环境中的装置结构。