电力企业信息化资料

电力企业信息化概述

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一、信息化

1、信息化是什么

信息化的概念：根据最新公布的2006-2020国家信息化发展战略，信息化是充分利用信息技术，开发利用信息资源，促进信息交流和知识共享，提高经济增长质量，推动经济社会发展转型的历史进程

自动化与信息化：自动化解决的问题–如何控制对象的执行

自动化是对对象的控制，自动化是信息化的基础

信息化解决的问题–如何决策

2信息化的基础

首先，各种创新的感应科技开始被嵌入各种物体和设施中，从而令物质世界被极大程度的数据化。

第二，随着网络的高度发达，人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络。

第三，先进的技术和超级计算机则可以对这些堆积如山的数据进行整理、加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察，并帮助人们做出正确的行动决策。

3信息化

自动搜集信息，并把繁杂的信息利用起来进行处理，归纳和合并，最后得出结论或决策的过程

信息化程度的指标：信息设备占用系统价值的比重

二、电力企业信息化的作用

电力企业信息化

电力企业信息化：指信息技术在电力企业中的应用，是电力企业的生产、调度、设计、计划、基建等环节应用信息技术全过程的统称，是电力企业在信息技术的驱动下由传统工业向高度集约化、高度知识化、高度技术化工业转变的过程，是电力企业规范管理、提高效率、赢得竞争优势、树立良好形象的有效手段。

电力企业信息化实现的障碍不在于技术，而是在于企业管理者的观念，在于企业管理者和信息技术工作者之间的有效沟通

三、我国电力企业信息化的现状

1）先进的自控系统VS滞后的管理系统

电力信息化包括电力生产、调度自动化和管理信息化两部分

电力行业管理信息系统的建设相对滞后，根源在于电力行业管理体制的不断调整；电力体制改革的深入，电力企业对管理信息系统的需求变得越来越强烈

2）复杂的系统VS空白的标准

电力信息化标准的空白也是管理信息系统滞后的重要原因

3）虚火的市场VS无序的竞争

标准的缺失不仅导致电力企业之间难以信息共享，还在一定程度上造成了电力信息化市场竞争的无序；电荒又在一定程度上转移了发电企业对信息化的注意力

4）繁重的任务VS软弱的组织

目前电力信息化的组织体系却难以承担如此繁重的任务；需要既懂业务又熟悉信息技术的“复合型”人才来负责与实施

5）规划的缺失VS系统的分裂

系统多数是在未经科学合理的整体规划下建成的，各系统之间缺乏联系，信息不能共享，业务不能协同开展，对企业管理决策的作用十分有限；缺乏总体数据规划、数据整合，存在或多或少的“信息孤岛”，部分数据不能融合到整个管理信息平台上。

电力行业，无论是发电企业还是电网企业，受行业自身生产特点所驱动，其信息化建设起步非常早，经过近10年的大投入，目前生产自动化及信息化水平均非常高，已建立了一套覆盖生产自动化监测、生产管理、OA、ERP等全面的信息化系统，目前的主要问题就是一方面系统之间相对孤立，随着集团化管理思想的不断推进，系统之间的信息互联已是必然趋势；另一方面随着新技术和网络的应用，新的监测需求不断出现，带来了新的信息化要求

四、电力企业信息化的建设方案

目标：集中技术与人员；制定标准；集成应用系统；综合各种资源，建设实用化、高效化、集约化运行系统

电力企业信息化的核心是电力企业信息化架构

整体解决方案：整个电力企业的总体目标为主要目标；采用先进的计算机技术，有机整合企业资源和业务流程；控制企业的成本和费用，提高企业的管理水平和工作效率；采用先进的设备管理软件增强设备的可靠性和安全性，使整个企业的资源得到最优配置

电力企业信息化架构

应用功能架构；信息资源架构；应用系统架构；系统平台架构；网络与基础设施架构；信息安全架构；信息化组织架构；电力企业信息化建设的策略

发电企业（电厂）：电企业的信息化建设重点不应该放在自动控制和生产系统上，而应该放在科学化、集约化、动态化和协同化的管理系统上

供电企业（电网）：营销管理系统的建设是重点；动态团队建设；协同化管理

五、智能电网的核心内涵和技术框架

内涵

1）自愈性：智能电网应能够对电网的脆弱性的安全性进行实时评估，当系统受到严重级联故障、自然灾害甚至恐怖袭击时，能自主地采取切机切负荷和主动解列等措施，保持电网的稳定运行，避免大面积停电等灾难性事故的发生，将受事故影响的负荷损失降低到最小程度，并在故障元件恢复后自主地将系统快速恢复到故障前的状态

2）用户互动性：智能电网应通过各种通信手段向用户发布实时电价信息，向用户提供多种可供选择的供电方案和控制手段，以实现需求侧响应(Demand Response，DR)，达到电网和用户的双赢

3）满足21世纪需求的电能质量：通过先进的电力电子技术和控制技术，消除与频率和电压相关的各种电能质问题，为用户提供多种可选择的电能质量和电价方案，以满足用户的各种需求

4）适应大量可再生能源接入和分布式储能：为各种分布式发电提供“即插即用”式(Plug and Play)的方便的接入和退出，补充集中式发电，通过微电网技术和电能变化技术将可再生能源发电和分布式储能融为一体，使各种清洁能源得到充分利用

5）成熟、强壮的电力市场：开放式电网和成熟的电力市场为所有的市场参与者提供透明、公平的竞争机会，通过市场的调节作用将电力系统的运行需求（调压、调频、稳定性）与用户的需求（廉价、可靠、清洁）紧密地联系在一起，消除输电阻塞

6）优化资产管理，提供电网运行效率：通过对电网资产的运行状态进行在线监测和潮流控制，提高设备利用率，实现重要设备的故障预警和状态检修，减小网损，提供电网的运行效率

智能电网的技术框架

智能电网主要由4部分组成：高级量测体系AMI（Advanced Metering Infrastructure ）；高级配电运行ADO（Advanced Distribution Operation)；高级输电运行ATO（Advanced Transmission Operation ）；高级资产管理AAM（Advanced Asset Management ）智慧

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信息技术基础

信号、数据和信息

一、基本概念

信号是传递消息的一种方式或媒介

数据是指任何描述物体、概念、情况或形势的图形、声音、数字、字母和符号；信息是一个广泛而抽象的概念，是世界上一切事物状态和特征的反映的描述形式。

信息论：研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理及应用的学科

信息技术：利用自动控制、电子技术、计算机和通信等手段实现信息的采集、识别、变换、传输、管理、集成、控制、分析和决策等应用技术的总称

信息系统：对组织的管理、决策和运行中产生的信息进行收集、传输、处理、存储、检索的一组相互关联的组件

电气信息技术：以信息论为基础，研究电气信号和其他与工业化有关的信息的采集、传输、转换、管理、使用、处理、集成、决策等方面的问题

数据库基础

数据(Data)：是数据库中存储的基本对象

数据的定义：描述事物的符号记录

数据的种类：文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等

数据的特点：数据与其语义是不可分的

数据库

定义：数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。

数据库的基本特征：数据按一定的数据模型组织、描述和储存；可为各种用户共享；冗余度较小；数据独立性较高；易扩展

数据库管理系统：数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的，用于管理数据的计算机软件，它的职能是有效地组织和存储数据、获取和管理数据，接受和完成用户提出的访问数据的各种请求。

关系模型：用二维表格作为基本的数据结构，通过公共的关键字段来实现不同二维表之间（或“关系”之间）的数据联系

在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。

关系术语：

关系—指一个二维表，一个关系就称为一个数据表

元组—指表中一行上的所有数据，一行称为一个记录

属性—指表中的一列，一列称为一个字段

域—指表中的取值范围。字段的取值范围称为一个字段的宽度

关键字—是指表中具有惟一标识的属性，具有惟一取值的字段称为关键字段

关系必须是规范化的，满足一定的规范条件

范式：“范式”是数据库设计过程中将要依据的准则，数据库结构必须满足这些准则，这些准则被称为规范化形式；在数据库设计过程中，对数据库进行检查和修改并使之符合范式的过程叫规范化。

范式按照规范化的级别分为5种：

第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、第四范式(4NF)、第一范式(5NF)。数据库设计过程中通常需要用到的是前三类范式

第一范式(1NF)：要求每个数据项都不能拆分两个或两个以上的数据项

第二范式(2NF)：如果一个数据表已满足1NF ，而且该数据表中的任何一个非主键字段的数据项都依赖该数据表的主键字段，则满足2NF 。

第三范式(3NF)：数据表已满足第2 范式，且其任何2 个非主键字段的数据之间不存在函数依赖关系。

电力调度中心信息化

电力企业信息化总体框架

除正常的运行状态外，就是非正常状态。在非正常的状态下，又可分成下面几种情况。警戒状态；紧急状态；崩溃状态；恢复状态。

电力系统调度控制的基本任务：保证电力系统运行的安全。保证电能质量。保证电力系统运行的经济性。

SCADA/EMS系统

数据采集与监视控制（Supervisory Control and Data Acquisition ，SCADA ）系统是以计算机为基础的分散控制系统与电力自动化监控系统

SCADA/EMS的主要作用：对电网安全运行状态实现监控；对电网运行实现经济调度；对电网运行实现安全分析和事故处理

子系统划分

支撑平台子系统：包括：数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统运行

管理等

SCADA 子系统：包括：数据采集、数据传输及处理、计算与控制、人机界面及告警处理等

PAS 子系统：包括：网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮流、静态安全分析、无功优化、故障分析及短期负荷预报等

AGC/EDC 子系统：自动发电控制和在线经济调度（AGC/EDC）

调度员仿真培训系统：包括：电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员控制机

调度员管理信息子系统（DMIS ）：属于办公自动化的一种业务管理系统，通常不归入SCADA/EMS系统，但与调度自动化系统关系非常密切。

功能：数据采集与传输；事故追忆功能；历史数据存储；报表功能；特殊运算功能

支撑平台主要由数据库、用户界面和系统管理三部分组成。SCADA/EMS支撑平台应具备以下特点。

遵循工业标准；支持多种平台；满足应用要求

电力市场交易系统

定义：是电力的买方和卖方相互作用以决定电价和电量的过程

基本特征：开放性、竞争性、网络性和协调性

总体目标：引入竞争机制，使电价形成机制合理，优化资源配置，提供优质服务，促进电力工业的可持续发展

电力系统与电力市场信息流：电力数据通信网主要由国家电力调度系统数据网络（SPDnet）和国家电力信息网（SPInet）组成

电力市场交易系统主要组成

能量管理系统（EMS ）；交易管理系统(Trade Management System ，TMS)

电能量计量系统(Tele Meter Reading System TMR) ；结算系统（Settlement & Billing System ，SBS ）；报价处理系统（Bidding Process System ，BPS ）；市场分析与预测系统（Market Analysis & Forecast System ，MAF ）；信息发布系统（Same-time Information System ，SIS ）等

电能量计量系统

TMR(Tele Meter Reading System)：实现对电网电能量的远程自动采集、电能量数据处理及电能量统计分析为一体的综合自动化数据平台；包含计量表计、电表采集处理终端、主站系统及相应的通讯通道和其他配套设备组成。

精度要求：以容量为基础

数据的安全性和可靠性：高可靠、高可用率

数据的唯一性：保证计量公正

可发展性

电量计量系统的基本功能系统自动对时功能：数据采集功能；数据处理；数据管理和信息服务；计费和考核等

继电保护和故障录波信息系统

继电保护故障信息系统则是提高继电保护运行管理水平的极为重要的措施之一；及时掌握电网及继电保护的运行状况和事故的演变过程；对事故中保护的动作行为进行综合分析、为提高事故分析水平提供可靠依据，为快速处理事故、恢复电网正常运行提供技术支持。

继电保护故障信息系统包含的内容：正常运行状态下的信息；事故后的动作信息；静态的继电保护信息；系统对站端信息采集的要求；

总要求：快速、准确、完整。

满足事故处理的需求；

满足事故分析的需求；

满足电网运行管理现代化的需求。

系统对站端信息的采集途径

微机保护提供的通信接口：微机保护提供的通信接口，有RS232、RS422、RS454，只对接口的电气特性作出规定

继电保护故障信息系统的总体结构

继电保护故障信息系统的信息传输和流向：子站信息系统通过Modem就进接入地区电力行政电话交换机，占用一条话路，通过拨号方式实现信息的传输。

子站和主站采用2M数据通道，通过电力数据通信网实现直接通信。

信息流向：主动信息和被动信息，绝大多数信息是从子站流向主站。

继电保护故障信息系统的组网方式

两种组网方式可供选择：省调主站——子站、省调主站——地调主站——子站；光纤+SDH+IP ；TCP/IP （传输控制协议/ 因特网协议）

系统主站的结构与模块功能智慧城市大讲堂：了解更多关于IBM 电力解决方案的信息。

信息主站的硬件组成：信息主站主要由通信服务器、数据服务器、WEB服务器和工程师工作站等构成。

主站的软件模块：主要由通信模块、故障信息管理模块、故障信息分析模块和设备控制模块四部分组成。

信息子站的硬件组成：包括管理机、变电站二次设备、全球卫星定位系统（GPS）、

串口转换器等

信息子站的软件模块：主要分为主程序模块和人机交互模块

调度生产管理系统

六部分功能：调度专业管理；继电保护专业管理；自动化专业管理；运行方式管理；通信管理；综合管理。

电力调度对MIS的特殊需求：满足24h实时运行；系统设计人员与专业管理人员要密切合作；互操作性；可拓展性；用户可参加开发。

功能和要求：管理信息系统的基本要求和建设重点是调度、运行、保护、通信、自动化五大专业运行和管理的计算机网络化

具体功能包含：生产数据信息的处理；生产信息的交换；生产流程控制；专业管理

软件系统：数据库系统；电子信息交换系统；数据处理系统；用户工作平台；信息采集、查询和发布系统；流程控制系统

安全体系：信息安全是首要；建设初期就必须设计好安全策略；信息安全、网络安全和防病毒等

措施：安全访问控制系统；设置防火墙。

硬件要求：高可靠性；可持续运行；可扩充性；开放性；等特性。

七、广域同步相量测量

广域测量系统（Wide Area Measurement System ）：采用同步相角测量技术，通过逐步布局全网关键测点的同步相角测量单元（PMU ），实现对全网同步相角及电网主要数据的实时高速率采集。采集数据通过电力调度数据网络实时传送到广域监测主站系统，从而提供对电网正常运行与事故扰动情况下的实时监测与分析计算，并及时获得并掌握电网运行的动态过程。 (作用)WAMS 作为电网动态测量系统，兼顾了SCADA 系统和故障录波系统的功能。其前置单元相量测量装置PMU 能够以数百Hz 的速率采集电流、电压信息，通过计算获得测点的功率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向主站发送。PMU 通过全球定位系统（GPS ）对时，能够保证全网数据的同步性，时标信息与数据同时存储并发送到主站。因此，WAMS 能够使调度人员实时监视到电网的动态过程。

系统构架 相量测量单元

PMU(变电站） 数据中心站（调度中心）

相量测量单元 PMU （发电厂）

调度通信网

GPS GPS

1 2

3 变电站 A

变电站 B

不同位置 同步性

快速性

中国WAMS 应用情况

PMU 的基本技术要求：同步测量，同步对时误差不超过1μs；相量测量，幅度误差0.2％，角度误差不超过0.2度；频率测量，45－55Hz ，误差不超过0.005Hz ；动态记录，连续记录，14天容量，最快100Hz ；自动守时，GPS 失锁60分钟，误差增大不超过55μs；实时通信，按照标准协议传送动态数据:25Hz, 50Hz, 100Hz ；发电机内电势直接测量功能

实时动态曲线监视 扰动识别与事故后分析 低频振荡检测、可视化

及广域阻尼控制技术 机组、负荷与线路参数识别

机组次同步振荡辨识

同步相量测量技术 电压不稳定辨识

计及P M U 信息的状态估计

基于广域信息的保护 技术

系统在线稳定评估与控制

PMU 的组成

PMU 标准

幅值：在额定频率时基波电压、电流相量幅值测量误差极限：0.2%，基波频率偏离额定值1Hz 时，要求幅值测量误差改变量小于额定频率时测量误差极限值的50%，基波频率偏离额定值3Hz 时，要求幅值测量误差改变量小于额定频率时测量误差极限值的100%智慧城市大讲堂：了解更多关于IBM 电力解决方案的信息。

相角：在额定频率时基波电压、电流相量相角相角误差极限为0.2°。基波频率偏离额定值1Hz 时，相角测量误差改变量小于等于0.5°；基波频率偏离额定值3Hz 时，相角测量误差改变量小于等于1°

频率：在45Hz ～55Hz 范围内，频率测量误差不大于0.005Hz

主站体系结构 GPS 授时单元 数据集中处理单元 GPS 天线

远方主站

本地调试笔记本

100M 光以太网交换机

机组键相信号

三相电压

三相电流

开入信号

机组辅助信号 同步相量采集单元

内电势测量装置 本地工作站

基本系统功能

发电企业信息化

概述

发电企业信息化的内涵：利用信息技术改造企业业务活动使之更加有效的过程

发电企业信息化的含义：综合利用计算机技术、网络技术、软件技术等现代信息技

术，融入先进的管理思想和技术策略，提高企业现代化管理水平，提高企业经济效益，提高企业市场竞争能力的目标

管控一体化，即发电企业管理信息化与生产过程控制自动化的有机结合。

理想模型：DCS SIS MIS

数字化电厂的概念

定义：将所有信号数字化，然后利用网络技术，实现可靠而准确的数字化信息交换、跨平台的资源实时共享，进而利用智能专家系统提供各种优化决策建设，为机组的操作提供科学指导

作用：降低发电成本、提高上网电量、减少设备故障，最终实现电厂的安全、经济运行和节能增效。

特点：应用系统一体化趋势明显；信息集成平台建设稳步推进；发电企业各有侧重地建设信息化；日益重视IT管理

发电企业信息化驱动因素：政策方面；业务方面；管控方面；发展环境方面；行业改革方面

存在问题

规划缺失导致信息化缺乏系统性；电力行业信息化缺乏统一的标准体系；发电企业的管理模式阻碍了信息化的快速发展；信息化组织建设滞后不利于信息化的推进；重硬轻软；企业信息系统孤立存在不能发挥整合效益

发电企业分散控制系统

分布式控制系统（Distributed Control System， DCS ）：分散控制，集中管理与显示；以微处理器及微型计算机为基础，融计算机技术、数据通信技术、CRT屏幕显示技术和自动控制技术为一体的计算机控制系统，它对生产过程进行集中操作管理和分散控制。

分级系统：过程级；监控级；管理级

DCS功能子系统

数据采集系统(Data Acquisition System, DAS) ：对设备的运行参数、状态进行检测，对检测结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行运算分析，并提供给运行指导的监视系统

协调控制系统 (Coordination Control System,CCS)：将锅炉—汽轮发电机组作为一个整体进行控制，通过控制回路协调锅炉汽轮机在自动状态下运行，给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令，以适应负荷变化的需要，尽最大可能发挥机组的调频、调峰能力

模拟量控制系统 (Modul Control System,MCS)：通过控制变量自动完成被控制变量调节的回路

顺序控制系统(Sequence Control System,SCS )：对火电机组的辅机及辅助系统，按照运行规律规定的顺序（输入信号条件顺序、动作顺序或时间顺序）实现启动或停止过程的自动控制系统

炉膛安全监控系统(Furnace Fire Safety Suppression System，FSSS )：对锅炉点火和油枪进行程序自动控制，防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压等原因引起爆炸（内爆或外爆）而采取的监视和控制措施的自动系统

电气设备监控系统(Electric Control System，ECS )：用于监控发电厂电气设备的安全运行，包括发电机系统、主变压器系统、低压工作变压器系统、照明系统、除尘系统、检修中心等各电器子系统的各项参数指标，完成发电厂运行状态的集中监视和控制，包括采集传感器的数据和数据入库等工作

DCS的特点：高可靠性；开放性；灵活性易于维护；协调性；控制功能齐全

三、发电企业厂级监控信息系统

厂级监控信息系统（Supervisory Information System, SIS）：火电厂厂级监控信息系统是主要为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产过程实时管理和监控的信息系统；以分散控制系统为基础，实现企业级生产数据的自动采集、存储、监视和查询，集中各单元机组的参数及设备状态信息；完成复杂的数据二次处理和优化分析；实现企业级生产过程的实时信息监控、调度，达到提高机组运行可靠性和经济性的目的。以市场运营为目标，突出信息的完整性、准确性和及时性，实现广泛的信息共享，形成以SIS和DCS互为依托的全厂“自动化”生产过程；核心是一套强大的实时数据库。

SIS主要功能智慧城市大讲堂：了解更多关于IBM 电力解决方案的信息。

实时数据处理与管理：信息集中在数据库中。传送信息给有关人员；支持性能计算、电厂负荷优化调度等一系列更高级的基础软件模块

全厂生产过程实时监控：采集电厂各生产过程控制系统根据SIS的网络需要，并按照企业信息系统标准发送有关实施生产数据，同时将数据存入企业级数据库中

厂级性能计算和分析：机组性能计算、设备性能计算

设备状态监视：根据采集到的参数变化情况，借助状态监测软件，自动对一些设备进行计算分析，将得出的信息反映到值长站和单元机组操作员站相应的流程图或画面中

四、发电企业管理信息系统

管理信息系统(Management Information Systems，MIS)：对组织进行系统化管理

的人机结合系统，它综合运用计算机及其网络技术、管理和决策方法，融合现代化的管理思想和手段，帮助管理人员进行信息管理和辅助决策。由人员、规程、数据库、计算机硬件和计算机软件五部分组成。硬件是管理信息系统的保障，软件是管理信息系统的灵魂

MIS应用软件系统功能

设备管理子系统：以设备的编码为主线，将设备的基础信息串联起来

检修管理子系统：以企业资产为中心，对资产的全生命周期进行管理

物质管理子系统：要包括基础信息管理、需求计划管理、物质采购管理、物资库存管理、物质资金及财务稽核管理和物质定额管理等功能模块

运行管理子系统：监控运行设备的实时信息，动态掌握、分析运行设备的健康状况，执行“两票三制”规定，监测设备状态，发现设备缺陷

生产技术管理子系统：包括技术监督管理和技术创新管理

安全监察管理子系统：包括安全计划管理、安全生产管理、安全技术管理、安全教育管理和事故管理等功能模块

实时信息管理子系统：范围覆盖了全厂生产过程，它通过网关与SIS相连，实现对全厂生产过程的经济指标监视及管理

燃料管理子系统：实现电厂的燃料进、耗、存信息传递的计算机网络化，进行燃煤核算，为动态成本管理提供该方面的数据支持

预算管理子系统：收入预算、燃料预算、物质预算、项目预算、费用预算、利润预算等

成本管理子系统：制定有竞争力的报价方案，获取更多的上网电量；辅助制定经济运行方案与成本控制方案，降低运行成本，从而提高企业的经济效益

协同办公管理子系统：包括公文管理、会议管理、车辆管理和电子邮件管理等功能模块

人力资源管理子系统

党群管理子系统

综合查询子系统

系统维护子系统：对整个电厂管理信息系统的权限、资料字典、代码、表格、系统日志等系统设定进行维护与管理智慧城市大讲堂：了解更多关于IBM 电力解决方案的信息。

五、发电企业资源规划系统

Enterprise Resource Planning ：(企业资源计划系统)采用计算机和网络通信技术的最新成就，是旨在对企业的多种资源进行计划和实现物流、资金流、信息流（“三流”）统一的操作平台和管理信息系统

(ERP与EAM的区别)

EAM(Enterprise Asset Management，企业资产管理)和ERP是互补性关系，可以这样描述它们的互补性：在一个企业中，ERP给出了要在某一时间开动某一设备从事某项生产加工活动，并且适时调遣来了相应的操作人员、必要的原材料和半成品、必要的辅助工具，但是到了规定的时刻，这台设备能否如期正常启动、投入工作，这是EAM的功