1 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的概念

    生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacture Exeeute System，簡(jiǎn)稱MES)是來源于制造業(yè)的一個(gè)管理信息化概念。生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)輔助工廠貫徹和執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃，是以過程數(shù)學(xué)模型為核心，連接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫或非實(shí)時(shí)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、診斷和控制，在生產(chǎn)過程層(而不是管理層)進(jìn)行物料平衡，安排生產(chǎn)計(jì)劃，實(shí)施調(diào)度、排產(chǎn)及優(yōu)化。MESA(MES國際聯(lián)合會(huì))總結(jié)歸納了11個(gè)主要的MES功能模塊，包括工序詳細(xì)調(diào)度，資源分配和狀態(tài)管理，生產(chǎn)單元分配，過程管理，人力資源管理，維護(hù)管理。質(zhì)量管理，文檔控制，產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理，性能分析和數(shù)據(jù)采集。物料管理等模塊。煤炭行業(yè)中MES系統(tǒng)應(yīng)用包括以下九個(gè)方面：作業(yè)績(jī)效管理、生產(chǎn)作業(yè)管理、設(shè)備停機(jī)管理、生產(chǎn)質(zhì)量管理、物料跟蹤管理、作業(yè)計(jì)劃管理、作業(yè)知識(shí)管理、設(shè)備維護(hù)接口、生產(chǎn)成本管理，這九方面功能可根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況分步實(shí)施。

2 煤炭生產(chǎn)企業(yè)實(shí)施生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的必要性及可行性

    長(zhǎng)期以來，我國煤炭企業(yè)的管理層級(jí)呈現(xiàn)礦務(wù)局(集團(tuán)公司)、礦、井(區(qū))、隊(duì)、班組這一塔式結(jié)構(gòu)。局(公司)負(fù)責(zé)整體生產(chǎn)布局，生產(chǎn)發(fā)展中、長(zhǎng)期規(guī)劃，生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善，設(shè)備更新改造等工作；礦生產(chǎn)管理部門負(fù)責(zé)生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃、生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善的實(shí)施和日常生產(chǎn)組織管理工作。圍繞這一塔式布局，煤炭企業(yè)信息化建設(shè)模式一般為：首先發(fā)展以實(shí)時(shí)監(jiān)控為核心的自動(dòng)化控制系統(tǒng)(過程控制系統(tǒng)PCS、PLC系統(tǒng)等)；然后建設(shè)以ERP為代表的管理信息系統(tǒng)。然而，在過程自動(dòng)化與管理信息化之間存在數(shù)字鴻溝，導(dǎo)致無法將管理同生產(chǎn)緊密結(jié)合，ERP等管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果大打折扣。生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)正是打通這一瓶頸不可或缺的手段，其主要作為可以概括為：MES系統(tǒng)銜接下層PCS系統(tǒng)與上層ERP系統(tǒng)，采集并存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)其梳理、統(tǒng)計(jì)、分析后形成有助于揭示現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況的信息，融合、貫通上下層的實(shí)時(shí)信息與管理信息，通過信息集成形成優(yōu)化控制、優(yōu)化調(diào)度和優(yōu)化決策等的判斷和指令，幫助實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程安全、穩(wěn)定、均衡、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗等目標(biāo)。生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)同ERP系統(tǒng)及PCS系統(tǒng)的關(guān)系如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)及PCS系統(tǒng)的關(guān)系

    2.1 煤炭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的特點(diǎn)

    (1)由于煤層地質(zhì)與水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，會(huì)影響設(shè)備工況、煤質(zhì)及生產(chǎn)計(jì)劃與運(yùn)行。

    (2)煤炭生產(chǎn)工藝流程基本不變，采掘、運(yùn)輸、選運(yùn)整個(gè)過程工序緊密，連續(xù)運(yùn)行不間斷，生產(chǎn)過程剛性較強(qiáng)，不可預(yù)期的物料延誤及關(guān)鍵設(shè)備故障等，會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)過程。

    (3)選煤工藝生產(chǎn)過程是一個(gè)典型的設(shè)備密集型生產(chǎn)過程，生產(chǎn)設(shè)備安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)低成本、高利潤(rùn)的關(guān)鍵。

    (4)設(shè)備價(jià)值高且采購周期長(zhǎng)，同時(shí)，由于生產(chǎn)強(qiáng)度大，設(shè)備維修頻次高且使用壽命較短，必須持續(xù)優(yōu)化設(shè)備購置選型策略并及早預(yù)見到設(shè)備能力缺口。

    (5)煤礦的生產(chǎn)過程涉及采掘、通風(fēng)、提升運(yùn)輸、排水、供電、調(diào)度通信等多種技術(shù)，專業(yè)面廣，需各學(xué)科、多工種相互配合。

    2.2 神東公司實(shí)施MES系統(tǒng)的主要經(jīng)驗(yàn)

    (1)建立和完善科學(xué)合理的煤炭生產(chǎn)與設(shè)備運(yùn)行管理指標(biāo)體系，根據(jù)管理目標(biāo)和操作任務(wù)的需要，采集、抽取、清理、驗(yàn)證和分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合應(yīng)用工廠模型、時(shí)間利用模型、故障原因矩陣等工具和分析方法，全方位監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行和作業(yè)實(shí)績(jī)，防止瞞報(bào)、遲報(bào)、篡改各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，使生產(chǎn)與設(shè)備運(yùn)行處于透明受控狀態(tài)。

    (2)通過準(zhǔn)確記錄生產(chǎn)中停機(jī)事件的現(xiàn)象、故障原因、處置措施，計(jì)算不同系統(tǒng)、不同設(shè)備的可靠性指標(biāo)、故障頻次及影響時(shí)間，對(duì)計(jì)劃內(nèi)、外的停機(jī)事件及低效運(yùn)行的設(shè)備做出報(bào)告。通過量化的指標(biāo)體系進(jìn)行深入分析以發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，幫助管理者制訂更有針對(duì)性的設(shè)備維護(hù)的優(yōu)先級(jí)、新設(shè)備選型購置策略并改進(jìn)操作流程，同時(shí)指導(dǎo)編制設(shè)備維修計(jì)劃。

    (3)通過加強(qiáng)對(duì)設(shè)備綜合效率的管理來提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和設(shè)備利用率，使故障停機(jī)時(shí)間與計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間之和最小，增加有效生產(chǎn)時(shí)間，提高產(chǎn)能利用率，降低運(yùn)營和維護(hù)成本，協(xié)助公司進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)。

    上述情況表明，生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)企業(yè)實(shí)施是可行的、有益的，對(duì)已實(shí)施了ERP系統(tǒng)并建立較為完善的底層控制系統(tǒng)的企業(yè)，其實(shí)施收益將更為可觀。

3 在A公司推廣生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的初步設(shè)想

    目前，A公司的工作中心除了持續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模外，還將更多的注意力投入到提高回采率，提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低設(shè)備能耗水平，降低運(yùn)作成本上的精細(xì)化生產(chǎn)運(yùn)營上。由此帶來的企業(yè)管理方式將從粗放型向精益化轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)“用數(shù)據(jù)說話”“依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行決策”，把原來一些難以測(cè)量和評(píng)價(jià)的工作質(zhì)量和過程質(zhì)量，通過科學(xué)合理地設(shè)計(jì)關(guān)鍵指針體系，借助信息技術(shù)獲得準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為易于理解且使用的信息，從而找出最關(guān)鍵的因素幫助企業(yè)獲得改進(jìn)機(jī)會(huì)，進(jìn)行整體優(yōu)化，使生產(chǎn)過程更加有效率，產(chǎn)量穩(wěn)定并逐步提高。

    3.1 實(shí)施生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)

    (1)輔助ERP系統(tǒng)將企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃制定得更細(xì)致，定義得更準(zhǔn)確，同時(shí)也具有更好的可操作性，可以提高生產(chǎn)過程的作業(yè)效率。

    (2)輔助ERP系統(tǒng)將企業(yè)成本管理做實(shí)，為原煤、商品煤成本的統(tǒng)計(jì)提供真實(shí)、準(zhǔn)確、及時(shí)的原始數(shù)據(jù)。

    (3)注重提高設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，增加設(shè)備可靠性，減少設(shè)備空轉(zhuǎn)時(shí)間，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)。

    (4)降低生產(chǎn)運(yùn)營成本，特別是改變以往成本核算模糊分?jǐn)偟那闆r，實(shí)現(xiàn)按班組等更細(xì)顆粒度的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。

    (5)通過監(jiān)控和對(duì)比設(shè)備維修的頻次、時(shí)間和故障情況，制定或優(yōu)化設(shè)備維修模式，防止設(shè)備出現(xiàn)過維修、欠維修的現(xiàn)象。

    (6)通過MES實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)過程的知識(shí)積累，事故與故障歷史記錄和處理知識(shí)可在全公司范圍傳播，有利于減少故障診斷時(shí)間，提高指揮調(diào)度水平。

    3.2 重點(diǎn)推動(dòng)的幾個(gè)方面

    (1)建立基于生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的A公司生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度管理系統(tǒng)。在公司層面建立礦井資源管理及生產(chǎn)流程模型，覆蓋全公司的生產(chǎn)主計(jì)劃及輔助生產(chǎn)計(jì)劃過程，并將整個(gè)計(jì)劃與執(zhí)行回饋體系結(jié)合起來，將全公司的總調(diào)、礦井、選煤廠調(diào)度統(tǒng)一納入到系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的協(xié)同安排，提高計(jì)劃的編制效率，合理利用生產(chǎn)資源，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化。

    (2)建立設(shè)備運(yùn)行及效能管理系統(tǒng)。礦井從綜放工作面→順槽→大巷→主井→上倉，每個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備故障都會(huì)引起整個(gè)生產(chǎn)流程的停產(chǎn)、停運(yùn)。通過對(duì)計(jì)劃內(nèi)和計(jì)劃外的生產(chǎn)中斷事件及低效運(yùn)行的設(shè)備做出報(bào)告，從而能夠?qū)Πl(fā)生生產(chǎn)中斷的原因進(jìn)行全面的分析，對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行基于風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，科學(xué)評(píng)價(jià)礦井生產(chǎn)能力，通過量化的指標(biāo)體系發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，從而制定設(shè)備維護(hù)的優(yōu)先級(jí)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，延長(zhǎng)正常生產(chǎn)時(shí)間，提高產(chǎn)能利用率，增加產(chǎn)量，降低運(yùn)營和維護(hù)成本。

    (3)加強(qiáng)生產(chǎn)成本管理。自下而上各個(gè)管理職能部門(班長(zhǎng)、車間主任、廠長(zhǎng)、生產(chǎn)副總)乃至集團(tuán)公司總部對(duì)生產(chǎn)的投入和產(chǎn)出一覽無余，幫助提高生產(chǎn)決策水平，減少手工統(tǒng)計(jì)錄入時(shí)間。

    (4)加強(qiáng)維修管理。通過在生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)中記錄設(shè)備故障原因、處置措施、原因分析，不斷積累維修經(jīng)驗(yàn)，逐步建立一套完整的設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)支持系統(tǒng)，提高維保技能。維修分為預(yù)防性維修、計(jì)劃性維修、故障維修、點(diǎn)檢、設(shè)備潤(rùn)滑管理等，設(shè)備維修活動(dòng)的記錄是設(shè)備管理工作的重要一環(huán)。MES需要與ERP中的EAM系統(tǒng)共同配合完成設(shè)備維修工單管理(工單觸發(fā)、內(nèi)容驗(yàn)證、工單統(tǒng)計(jì)分析)使得設(shè)備維修管理更加高效。使用生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)時(shí)，需要建立并維護(hù)一套完整的設(shè)備維修業(yè)務(wù)流程，通過這個(gè)固化的標(biāo)準(zhǔn)流程指導(dǎo)設(shè)備維護(hù)工作符合管理過程的要求。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，調(diào)度或操作人員通過生產(chǎn)監(jiān)控畫面或客戶端設(shè)備停機(jī)管理界面發(fā)現(xiàn)停機(jī)事件時(shí)，使用客戶端界面提交維修請(qǐng)求。而設(shè)備機(jī)電維護(hù)部門的人員看到請(qǐng)求后指派維修人員進(jìn)行維修動(dòng)作。當(dāng)維修完成后，由設(shè)備維護(hù)部門對(duì)維修記錄進(jìn)行完善并確認(rèn)。

    3.3 經(jīng)濟(jì)效益

    (1)提高企業(yè)對(duì)生產(chǎn)全過程的監(jiān)督與控制能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的問題，將生產(chǎn)安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

    (2)提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，最大限度地幫助企業(yè)有效使用現(xiàn)有生產(chǎn)資源。

    (3)提高生產(chǎn)安全性。通過大量使用工業(yè)控制設(shè)備與系統(tǒng)，減少人工差錯(cuò)與干預(yù)，依靠技術(shù)手段提高安全性。

    (4)細(xì)化管理，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。通過各種信息技術(shù)的使用，減少人工需求，降低人員成本。另外，應(yīng)用系統(tǒng)為管理者提供良好的工具，來改進(jìn)和優(yōu)化管理，降低成本消耗。

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本文標(biāo)題：煤炭生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的思路初探

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