GB/T 44883-2024 流程生产能效管控系统 设计要求

ICS 25.040
CCS N 10
中华人民共和国国家标准
GB/T 44883—2024流程生产能效管控系统　设计要求
Energy efficiency control system in process production—Design requirements
2024-11-28 发布2025-06-01 实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发 布

目　　次
前言 ····································································································· Ⅲ
1 范围 ·································································································· 1
2 规范性引用文件 ······················································································ 1
3 术语和定义 ··························································································· 1
4 缩略语 ································································································ 2
5 流程生产能效管控系统架构 ·········································································· 2
5.1 流程生产能效管控系统定位 ····································································· 2
5.2 流程生产能效管控系统总体架构 ································································ 3
6 网络设计要求 ························································································· 4
7 功能分类与信息流 ···················································································· 4
7.1 功能分类 ························································································· 4
7.2 信息流 ··························································································· 5
8 能效模型应涉及的因素 ··············································································· 6
8.1 能源预测模型应涉及的因素 ····································································· 6
8.2 能源优化模型应涉及的因素 ····································································· 6
9 功能设计要求 ························································································· 7
9.1 计划 ······························································································ 7
9.1.1 　能效预测 ···················································································· 7
9.1.2 　能源计划 ···················································································· 7
9.2 执行 ······························································································ 7
9.2.1 　能效实绩管理 ··············································································· 7
9.2.2 　能效报表管理 ··············································································· 8
9.2.3 　能效综合监视 ··············································································· 8
9.2.4 　异常报警 ···················································································· 8
9.3 分析 ······························································································ 8
9.3.1 　能效指标管理 ··············································································· 8
9.3.2 　能效诊断分析 ··············································································· 8
9.3.3 　能效对标管理 ··············································································· 9
9.4 优化 ······························································································ 9
9.4.1 　用能优化 ···················································································· 9
9.4.2 　产能优化 ···················································································· 9
9.4.3 　调配优化 ···················································································· 9
10 接口设计要求 ······················································································· 9
参考文献 ································································································ 11
图1　流程生产能效管控系统在企业功能层级中的定位 ················································· 3
图2　流程生产能效管控系统总体架构 ·································································· 3
图3　流程生产能效管控系统网络拓扑图 ································································ 4
图4　功能分类 ··························································································· 5
图5　信息流图 ··························································································· 5
表1　流程生产能效管控系统各功能间的信息流 ························································· 6

前　　言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则　第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规
定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC 124）归口。
本文件起草单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、冶金自动化研究设计院有限公司、中冶
赛迪信息技术（重庆）有限公司、河南平原智能装备股份有限公司、西门子（中国）有限公司、重庆工
业智能技术研究院、北京仪综测业科技发展有限公司、浙江中控技术股份有限公司、特变电工科技投资
有限公司。
本文件主要起草人：牛鹏飞、孙彦广、盛刚、唐春娥、李志、王靖、史春燕、郑二磊、程广奇、
田元超、冯尚科、王洲、郭志喜、郭峻源、师露宁、来晓、姚华、刘利辉。

1　范围
本文件规定了流程生产能效管控系统的架构、网络设计要求、功能设计要求和接口设计要求，给出
了流程生产能效管控系统的功能分类与信息流、能效模型应涉及的因素。
本文件适用于冶金、石化等流程生产企业能效管控系统的设计。
2　规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3　术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
能源　energy
电、燃料、蒸汽、热力、压缩空气以及其他类似介质。
注1：在本文件中，能源包括可再生能源在内的各种形式，可被购买、贮存、处置，在设备或过程中使用以及被回
收利用。
注2：能源也被定义为一个系统产生外部活动或开展工作的动力。
[ 来源：GB/T 23331—2020, 3.5.1]
3.2
能耗　energy consumption
使用能源的量。
[ 来源：GB/T 23331—2020, 3.5.2，有修改]
3.3
能效　energy efficiency
输出的能源、产品、服务或绩效与输入的能源之比或其他数量关系。
示例：转换效率，能源需求/能源实际使用，输出/输入，理论运行的能源量/实际运行的能源量。
注：输入和输出需要在数量及质量方面进行详细说明，并且能测量。
[ 来源：GB/T 23331—2020, 3.5.3，有修改]
3.4
能效因子　energy efficiency factor
流程生产中影响节能目标、能源利用效率的因素或因子。
3.5
对标管理　benchmarking management
组织将产品、服务和实践与最强大的竞争对手或是行业领导者相比较，改进自身的持续过程。
注：对标管理是一个不断寻找和研究一流公司的最佳实践，以此为基础与本企业进行比较、分析、判断，从而使本
企业得到不断改进，进入赶超一流公司、创造优秀业绩的良性循环过程。
企业能效对标管理涉及两个基本要素：
─最佳节能实践，是指国际、国内同行业节能先进企业在生产、经营等活动中所推行的最有效的措施和
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方法；
─能效度量标准，指能真实、客观地反映生产、经营等活动绩效的一套指标体系及与之相应的、作为标杆的
一套基础数据，如单位产品综合能耗指标、重点工序能耗指标和关键设备控制条件或参数等。
3.6
能效对标　energy efficiency benchmarking
组织为提高能效水平，与先进能效指标进行对比分析，寻找差距，通过管理和技术措施持续改进、
提高能效水平的管理实践活动。
3.7
能效指标　energy efficiency indicator
能效的指示值。
3.8
能源管理　energy management
指导和控制实体能源使用的协调活动。
3.9
能效管控系统　energy efficiency control system
流程行业能源管理系统的一部分，涉及对用能单元、产能单元、生产线、生产工序、设备等能效的
管控，用于流程行业能效提升、节能减排、降低能耗。
4　缩略语
下列缩略语适用于本文件。
APP：应用程序（Application）
DCS：集散控制系统（Distributed Control System）
EMS：能源管理系统（Energy Management System）
ERP：企业资源计划（Enterprise Resource Planning）
KPI：关键性能指标（Key Performance Indicator）
MES：制造执行系统（Manufacturing Execution System）
MOM：制造运行管理（Manufacturing Operations Management）
OPC UA：OPC 统一架构（OPC Unified Architecture）
PLC：可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）
RTU：远端测控单元装置（Remote Terminal Unit）
SCADA：数据采集与监视控制（Supervisory Control and Data Acquisition）
5　流程生产能效管控系统架构
5.1　流程生产能效管控系统定位
流程生产能效管控系统是能源管理系统的子系统，遵从能源管理系统的相关规定。
流程生产能效管控系统与MOM、ERP 系统进行信息交互，流程生产能效管控系统在GB/T 20720.1—2019
的5.2.1 中所定义的企业功能层级中的定位见图1。
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图1　流程生产能效管控系统在企业功能层级中的定位
5.2　流程生产能效管控系统总体架构
流程生产能效管控系统总体架构宜划分为三层，包括控制层、服务层、业务层。系统总体架构如图2
所示。
图2　流程生产能效管控系统总体架构
各层级功能描述如下。
控制层：应由用能企业的水、电、气、汽等能源计量仪表、检测装置、执行机构和控制系统
（PLC、DCS等），以及与能源系统相关的音视频采集系统等组成。控制层应具备数据采集和
执行能力，实现能源设备的自动识别、感知和控制。
—
服务层：应实现能源数据的采集、计算和存储，为业务层提供业务分析与处理的数据支撑。数
据服务应包含数据集成、加工和储存等，业务数字化建模应包含元组件管理、数字建模和业务
模型管理等，计算与事件应包含计算规则编排和管理、事件配套和管理等，开发与运维应包含
工业组态、应用开发管理、工业报表、资源与运维管理功能等。
—
—业务层：是能效业务管理层，应实现能效数据的管理、分析及调配优化，包括能效预测、能源
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计划、能效实绩管理、能效报表管理、能效综合监视、异常报警、能效指标管理、能效诊断分
析、能效对标管理、用能优化、产能优化、调配优化等功能。
6　网络设计要求
流程生产能效管控系统网络拓扑应包括交换机、服务器、防火墙等组成单元，各组成单元的拓扑结
构如图3 所示。
图3　流程生产能效管控系统网络拓扑图
服务器宜采用本地化部署或云化部署，其中：
PLC、DCS、RTU等工业控制网数据通过工业以太网连接到I/O服务器集群，其他部分水表、
电表、汽表、燃气表、热量表、检测仪表等直接通过智能网关实现企业能源数据的采集；
—
工业控制网与企业能源网的I/O采集服务集群应通过工业防火墙进行安全隔离，确保工业控制
网络的安全性；
—
企业能源网应对能源信息进行采集、存储、处理、分析、展示，由I/O服务器集群和实时数据
服务器、历史数据服务器、能源APP服务器、能效APP服务器和应用服务器等组成。
—
7　功能分类与信息流
7.1　功能分类
流程生产能效管控系统功能应具备计划、执行、分析、优化四类功能，功能分类如图4 所示。
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图4　功能分类
其中各分类功能中包括的子功能如下：
—计划：应包括能效预测、能源计划功能；
—执行：应包括能效实绩管理、能效报表管理、能效综合监视和异常报警功能；
—分析：应包括能效指标管理、能效诊断分析、能效对标管理功能；
—优化：应包括用能优化、产能优化、调配优化功能。
7.2　信息流
流程生产能效管控系统各功能间信息流见图5。
图5　信息流图
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流程生产能效管控系统各功能间信息流的输入数据和输出数据见表1。
表1　流程生产能效管控系统各功能间的信息流
功能功能的输入数据功能的输出数据
能源计划
生产计划、检修计划、能源成本、物料成本、能效预测结果、
用能优化方案、产能优化方案、调配方案
生产计划、能源计划、
检修计划
能效预测生产计划、能源计划、检修计划能效预测结果
能效实绩管理能源数据、能源计划
能效实绩数据，生产、能耗、
设备等数据
能效指标管理能耗数据能效指标
能效诊断分析生产、能耗、设备等数据诊断结果、分析数据
能效对标管理能耗数据对标结果
用能优化生产计划、能源计划、检修计划、诊断结果、对标结果用能优化方案
产能优化
生产计划，能源计划，检修计划，诊断结果，生产、能耗、
设备等数据，对标结果
产能优化方案、能源计划
调配优化能源计划、生产数据、能耗数据、诊断结果、对标结果、能源预测结果调配方案
能效综合监视计量数据监视数据
异常报警监视数据报警结果数据
能效报表管理分析数据、报警结果数据、能效实绩数据能效报表
8　能效模型应涉及的因素
8.1　能源预测模型应涉及的因素
能源预测模型应结合能源产耗的工艺机理，在供应侧和需求侧应涉及以下因素：
—能源供应侧的供应量；
—生产计划；
—设备检修计划；
—历史能耗数据；
—生产和能源设备状态；
—能源介质参数（热值、温度、压力等）；
—能源介质转换系数；
—能源价格；
—环境要求；
—设备的运行状况；
—安全要求。
8.2　能源优化模型应涉及的因素
能源优化应涉及供应侧和需求侧等多方面的以下因素：
—能源计划；
—生产计划；
—设备检修计划；
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—设备能效指标；
—历史能耗数据；
—生产和能源设备状态；
—能源介质参数（热值、温度、压力等）；
—能源介质转换系数；
—能源缓冲设备容量、调节的上下限；
—需求侧用能要求（流量、温度、压力等）；
—能源价格；
—环境要求；
—安全要求。
9　功能设计要求
9.1　计划
9.1.1　能效预测
流程生产能效管控系统应根据流程生产采用的重点能源设备、设备机组和工序单元的设计参数，以
及生产运行能源产耗历史数据，通过能效模型自动分析并预测将来某段时间内重点能源设备、设备机组
和工序单元的能效，以及各项能源的产耗量。主要功能应包括：
—预测某段时间内重点能源设备的能效和能源产耗；
—预测某段时间内主要能源设备机组的能效和能源产耗；
—预测某段时间内工序单元的能效和能源产耗。
9.1.2　能源计划
流程生产能效管控系统应基于流程生产过程的生产计划和检修计划，结合基准单耗和能源预测，自
动生成能源计划，包括能源月计划、能源日计划，并自动将能源日计划平衡状态信息反馈给调度侧，支
撑生产计划编制人员对生产计划进行优化调整，实现能源计划从制定、审核、审批到下达的全过程管
理。主要功能应包括：
根据流程生产计划和能源预测模型，计算能源的供需平衡关系，编制能源年度需求计划、能源
年度生产计划和外购计划；
—
—根据年度用能/产能计划，逐级分解形成月度和日用能/产能计划；
根据企业的实际生产及需求情况，结合重点能源设备、机组和工序单元的能效，将能源定额细
化到各流程生产工序及生产设备。
—
9.2　执行
9.2.1　能效实绩管理
流程生产能效管控系统应基于流程生产过程中从能源管控系统和其他智能化系统中获取到的能源产
耗实际值，实现对水、电、气、汽等各种能源介质在不同工序、产线、重点能源设备、设备机组等层级
不同时间段能效的统计和管理，并提供多层次数据分析，为能效指标、能效报表等提供能效实绩数据支
撑。主要功能应包括：
—不同种类设备能效的实绩指标选择及对应计算方法配置；
—设备运行指标的实时计算与动态监测；
—按工序、产线、机组多层级能效实绩统计。
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9.2.2　能效报表管理
流程生产能效管控系统应基于流程生产采用的重点能源设备、设备机组和工序单元的能效实绩、指
标、产量、物料消耗等数据，通过自定义模板配置不同时间、介质、区域等多维度能效管理报表，包括
班报、日报、月报、年报，报表页面应包含报表的维护、归档、导出、打印、在线显示等功能。主要功
能应包括：
—汇集能效实绩、指标、产量、物料消耗等数据，形成数据高度融合的多元化在线表格；
—按时间、设备、区域配置多维度能效管理报表。
9.2.3　能效综合监视
流程生产能效管控系统应对流程生产中各能源介质在重点能源设备、设备机组和工序单元等不同层
级的生产—输入—配送—消耗各环节能效进行实时跟踪监控。内容应包括重点能源设备和机组的运行状
态、运行参数、能效参数，工序单元的生产运行状况、产品规格、产量、能效参数等。主要功能应
包括：
对影响重点 能源设备、机组的重点能效因子实时跟踪监视，含重点能源设备和机组的运行状
态、运行参数、能效参数；
—
对影响工序单元的重点能效因子实时跟踪监视，含工序单元的生产运行状况、产品规格、产
量、能效参数等。
—
9.2.4　异常报警
流程生产能效管控系统应对流程生产重点耗能工序和重点耗能设备、机组的能效情况按需进行测
算，并对异常或超标进行报警。主要功能宜包括：
重点耗能工序能效超标报警，分时段、分工况设置不同的报警策略，当能效异常时，系统自动
报警；
—
设备和机组用能超负荷报警，对于高能耗设备和机组，宜根据用能峰平谷，以及设备运行时段
的要求，设置不同的报警策略，对于超负荷进行自动报警。
—
9.3　分析
9.3.1　能效指标管理
流程生产能效管控系统应针对流程生产的工厂、车间、设备的能效指标进行管理，主要功能宜
包括：
—指标定义、属性、计算公式、计算周期；
—行业能效的指标库；
—指标的实时监视。
9.3.2　能效诊断分析
流程生产能效管控系统应针对流程生产能源的产生、转换和使用特点，提供能效诊断分析的功能，
识别能源浪费和流程生产能效瓶颈环节，主要功能宜包括：
能效影响因子：构建能效影响因子库，包括影响因子基准值、因子变化量对能效指标的影响
量等；
—
能效诊断分析：根据能效指标计算，识别能源浪费的环节和低效的操作，支持设备和系统能效
的评估，找出潜在的改进措施；
—
—分析报告：提供改进措施的建议，包括技术、管理和运营方面的建议。
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9.3.3　能效对标管理
流程生产能效管控系统应基于大数据平台，汇总企业、国家及行业标杆企业能耗及能效指标数据，
进行统计及对标分析，找出企业生产工艺、设备运行中的高能耗或能耗异常、不合理的环节，以及能源
管理的薄弱点，发现节能机会，制定相应的节能改造目标，进行设备及工艺的改造、管理流程的调整。
主要功能宜包括：
—针对同一企业进行不同时段的对标；
—建立设备级、过程级和系统级不同粒度的能效指标体系；
与同业标杆企业的对标，掌握企业能耗与先进水平的差距，为企业优化工艺、改造设备提供参
考建议；
—
—对具体的节能量进行计算、评估，主要包括：节水量、节电量、节约蒸汽量、节约燃料等；
—通过国家能耗限额对标、行业对标、生产工艺历史对标等，对节能潜力进行分析、论证。
9.4　优化
9.4.1　用能优化
流程生产能效管控系统应根据用能设备能源消耗动态变化，建立典型设备、生产过程的能耗模型，
配置能源动态调控优化策略,使能源供应和能源消耗动态平衡，保障系统稳定运行。主要功能宜包括：
—能耗模型的导入导出；
—能耗模型的参数配置；
—模型测试和验证；
—模型调配策略配置；
—模型的验证评价和调优。
9.4.2　产能优化
流程生产能效管控系统应根据产能设备能源产出情况及设备能效，建立能源生产单元的能源生产模
型，配置不同的生产模式下的调优策略，使产能单元在不同模型下能效最大。
—产能模型的导入导出；
—能源生产模型的参数配置；
—能源产能模式的配置；
—模型验证和评价。
9.4.3　调配优化
流程生产能效管控系统在生产计划阶段应提供根据不同的原料、工艺自动选择能效最优的设备组合
方案，在生产过程中根据工况动态的变化，提供能效最优后续加工处理路径，保证最小能源使用量。主
要功能宜包括：
—静态能效最优的用能计划；
—能效最优后续生产路径；
—能效调配选择及方案评价。
10　接口设计要求
流程生产能效管控系统为能源管控系统的有机组成部分，其信息的来源和结果的输出应通过能源管
控系统实现。
能效管控系统与生产管控系统交互的主要内容应包括：
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—生产计划、作业计划、能源平衡计划、检修计划；
生产实绩、各生产工序能耗关键数据（含能源介质流量、压力、温度、用电量等）、耗能设备
的运行状态等。
—
流程生产能效管控系统与ERP 系统交互的主要内容应包括：生产成本、能源成本、物料成本等。
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参　考　文　献
[1]　GB/T 20720.1—2019　企业控制系统集成　第1 部分：模型和术语
[2]　GB/T 23331—2020　能源管理体系　要求及使用指南