0 引言

    隨著企業(yè)信息化技術(shù)的全面發(fā)展，打造“數(shù)字化工廠”已成為衡量每個企業(yè)能否跟上現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展的重要標桿。在以往的企業(yè)信息化建設(shè)中，經(jīng)營管理平臺和生產(chǎn)過程控制之間缺乏緊密聯(lián)系，不能及時掌握實際的生產(chǎn)狀況，缺乏對物料和能耗的控制、生產(chǎn)工藝質(zhì)量的管理、數(shù)據(jù)之間一致性等必要決策手段。由于MES系統(tǒng)(生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng))是企業(yè)信息化中的一個中間環(huán)節(jié)，向上對經(jīng)營管理平臺起著數(shù)據(jù)支撐的作用，向下連接過程控制層。它的實施為企業(yè)生產(chǎn)建立了核心數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一了工廠模型，規(guī)范了生產(chǎn)流程，優(yōu)化了生產(chǎn)調(diào)度，統(tǒng)一了業(yè)務(wù)集成和業(yè)務(wù)協(xié)同，最終達到了日平衡、旬確認、月結(jié)算，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息在經(jīng)營管理層和生產(chǎn)業(yè)務(wù)層以及過程控制層之間的數(shù)據(jù)信息共享。

1 MES系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊

    在實際的企業(yè)生產(chǎn)過程中，MES業(yè)務(wù)需求分為兩個主線：物料管理和能源管理。圖1是MES系統(tǒng)中主要的業(yè)務(wù)需求模塊。

1.1 物料管理

    在物料管理中對每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)、每一個生產(chǎn)動態(tài)都采用實時追蹤，從原料產(chǎn)品進廠到裝置加工和投入產(chǎn)出以及產(chǎn)品儲存和收付動態(tài)到最后成品出廠，每個事件的動態(tài)都實行全部監(jiān)控。根據(jù)業(yè)務(wù)層次的不同，在物料管理中主要包含進出廠、煉油裝置、灌區(qū)管理、倉儲管理、調(diào)度生產(chǎn)平衡和統(tǒng)計平衡等業(yè)務(wù)需求。

    進出廠：進出廠模塊主要是對汽車、火車、管輸?shù)冗M出廠方式的計量單、裝卸單進行管理，體現(xiàn)了進出廠業(yè)務(wù)操作的全過程，推動從人工分散管理方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r集成管理的方式，其業(yè)務(wù)范圍涉及裝置、灌區(qū)等相關(guān)進出廠業(yè)務(wù)。

    計量是業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，所有計量的數(shù)據(jù)和進出廠班量都將作為調(diào)度平衡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而進出廠計量單則為統(tǒng)計平衡提供數(shù)據(jù)支持。

圖1 MES系統(tǒng)中業(yè)務(wù)需求模塊

    煉油裝置：在每個班次的6：00和18：00時刻，MES裝置操作人員開始從實時數(shù)據(jù)庫自動采集各個裝置的物料側(cè)線儀表數(shù)據(jù)，按事先配置好的側(cè)線模型計算公式獲取物料側(cè)線的原始量，根據(jù)所采用的加工方案投入產(chǎn)出模型，對裝置投人產(chǎn)出的數(shù)據(jù)能夠進行自動校正。這樣可以消除由于計量儀表所產(chǎn)生的顯著誤差，使投入產(chǎn)出的數(shù)據(jù)量符合實際生產(chǎn)狀況，從而對某一裝置達到初始平衡。同時還要記錄裝置相關(guān)側(cè)線的收付操作類型、收付雙方的移動節(jié)點名稱以及收付雙方的開始和結(jié)束時間。

    灌區(qū)管理：在灌區(qū)業(yè)務(wù)中主要是通過實時數(shù)據(jù)庫和LIMS數(shù)據(jù)庫提供的灌計量數(shù)據(jù)和化驗分析數(shù)據(jù)按班次進行各種罐檢尺、灌收付等相關(guān)業(yè)務(wù)，同時還擁有灌的收撥存記錄臺帳等管理業(yè)務(wù)。在生產(chǎn)平衡中它提供了每個班次的儲收付和檢尺數(shù)據(jù)，統(tǒng)計平衡中則提供了灌庫存在統(tǒng)計周期內(nèi)的盤點數(shù)據(jù)。

    倉儲管理：通過網(wǎng)絡(luò)化方式管理倉儲物流，對倉儲管理進行總體設(shè)計，實現(xiàn)最優(yōu)化組合，提供各種收付的基礎(chǔ)信息，能夠讓生產(chǎn)調(diào)度部門可以及時掌握化工成品庫的庫存數(shù)據(jù)，以及出入庫和庫內(nèi)操作情況。

    調(diào)度平衡：該業(yè)務(wù)流程主要是對裝置、灌區(qū)和進出廠所提及的各種操作記錄進行移動模型解析，形成生產(chǎn)平衡所需數(shù)據(jù)。根據(jù)這一數(shù)據(jù)，通過各種平衡計算方法進行數(shù)據(jù)平衡，如算法庫和模型求解器等，在調(diào)度生產(chǎn)這個級別完成數(shù)據(jù)平衡。并且利用平衡工具，可以對生產(chǎn)平衡節(jié)點之間的移動關(guān)系以及節(jié)點量的檢查，這樣能夠降低平衡周期，提高平衡效率。最后根據(jù)平衡后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)生成調(diào)度日報，滿足企業(yè)調(diào)度生產(chǎn)的需要。

    統(tǒng)計平衡：通過調(diào)度生產(chǎn)平衡后的數(shù)據(jù)，以進出廠、灌區(qū)和互供計量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并且全面參考固體和氣體等數(shù)據(jù)，最后達到廠級的統(tǒng)計平衡。從而為上層經(jīng)營管理平臺提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)支持，滿足計劃部門的業(yè)務(wù)需求。

1.2 能源管理

    通過訪問實時數(shù)據(jù)庫，MES系統(tǒng)獲取能源計量儀表的實時數(shù)據(jù)，由操作管理人員對所取數(shù)據(jù)進行確認，按所需求的計量時間，通過計算得到每個公用工程測量點的能源消耗數(shù)據(jù)，經(jīng)過平衡確認，利用接口將數(shù)據(jù)輸送到ERP系統(tǒng)，根據(jù)能源介質(zhì)輸出日報、旬報、月報等各類報表。

2 MES系統(tǒng)體系架構(gòu)

    MES系統(tǒng)采用的SOA(面向服務(wù)的架構(gòu))框架模型技術(shù)是以業(yè)務(wù)驅(qū)動服務(wù)，然后服務(wù)驅(qū)動技術(shù)的一種架構(gòu)。操作用戶可以通過企業(yè)服務(wù)總線ESB模式轉(zhuǎn)換后發(fā)送消息來調(diào)用服務(wù)，這樣可以支持相互獨立的異構(gòu)環(huán)境中的消息、服務(wù)、事件之間的交互。它將MES系統(tǒng)中不同功能單元抽象為服務(wù)，通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來，這使得MES系統(tǒng)具有用戶操作界面、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的公共服務(wù)組件和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口。按照系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)總體上分為四層，即Web層、MES業(yè)務(wù)邏輯層、MES核心數(shù)據(jù)層以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層。圖2是MES系統(tǒng)的體系架構(gòu)。

圖2 MES系統(tǒng)體系架構(gòu)

    Web層是人機交互頁面，主要是由瀏覽器作為web客戶端，通過界面控件庫為操作用戶提供了友好的操作界面，方便用戶使用該系統(tǒng)，是Web頁面向服務(wù)器發(fā)送請求，并獲得反饋信息的交互過程，用戶在系統(tǒng)中進行的數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)提交和數(shù)據(jù)查詢等各種業(yè)務(wù)操作，都是由web層來表現(xiàn)出來。

    業(yè)務(wù)邏輯層集成了MES系統(tǒng)中的主要業(yè)務(wù)邏輯處理，它位于MES系統(tǒng)的服務(wù)端，當用戶在Web層調(diào)用數(shù)據(jù)時，首先向MES服務(wù)端提出調(diào)用申請，然后由該層對所調(diào)用數(shù)據(jù)進行業(yè)務(wù)處理，最后Web層將數(shù)據(jù)展示給用戶，它在很大程度上決定了軟件系統(tǒng)的健壯性、靈活性。業(yè)務(wù)邏輯層包括業(yè)務(wù)流程層、業(yè)務(wù)組件層和業(yè)務(wù)實體層，業(yè)務(wù)流程層負責(zé)處理所有的業(yè)務(wù)流程，是整個系統(tǒng)的核心，業(yè)務(wù)組件層用于存放系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)交換時所調(diào)用的組件，包括倉儲、裝卸臺、移動記錄和移動節(jié)點等組件，業(yè)務(wù)實體層指的是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的載體，用于數(shù)據(jù)之間的傳遞，包括原料、生產(chǎn)單元、產(chǎn)品、庫存等。

    核心數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)服務(wù)層和Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，負責(zé)對MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行管理，根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層的調(diào)度指令對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行業(yè)務(wù)處理，例如寫入、查詢、修改等操作，MES系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)搭建，將多臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成一個邏輯數(shù)據(jù)庫，這樣它具有負載均衡、所有節(jié)點服務(wù)器之間數(shù)據(jù)同步、容錯和高可用性等功能，在數(shù)據(jù)層中還包括歷史數(shù)據(jù)庫和測試數(shù)據(jù)庫。

    基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層：在MES系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和過程控制貫徹始終，數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的根本所在，這些數(shù)據(jù)都是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層中實現(xiàn)的，它集成了RTDB、LIMS等服務(wù)接口組件，統(tǒng)一了接口標準。在煉油企業(yè)中，使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以提取到所有車間裝置中的計量儀表的實時數(shù)據(jù)，這樣MES系統(tǒng)就只需要通過實時接口提取實時數(shù)據(jù)庫中的所需數(shù)據(jù)。進出廠所需的數(shù)據(jù)也可以通過Web Services從計量管理系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)，通過標準接口采集LIMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

3 MES系統(tǒng)協(xié)同應(yīng)用

    MES系統(tǒng)作為煉化企業(yè)信息中一個承上啟下的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，并不僅僅是一個孤立的系統(tǒng)，它是一個面向生產(chǎn)管理的集成、協(xié)同、數(shù)據(jù)共享的平臺，為企業(yè)的其它信息系統(tǒng)輸送唯一的、同步的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這樣形成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性高，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。MES系統(tǒng)向下集成了RTDB(實時數(shù)據(jù)庫)、LIMS等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；向上為ERP、總部生產(chǎn)運營指揮系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)了進出廠、灌區(qū)、倉儲以及生產(chǎn)裝置的業(yè)務(wù)協(xié)同和集成，并且和0RION、PIMS、計量管理等系統(tǒng)形成了數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，這也是MES系統(tǒng)的一個重要的核心目標之一，而這些需求功能都是由Web Services標準接口來實現(xiàn)的。例如MES系統(tǒng)為了及時、準確、完整地實現(xiàn)物料平衡，就必須由計量管理系統(tǒng)為其提供進出廠的計量單數(shù)據(jù)，這就需要一個名為SmtInOutBillIf的Web Services接口實現(xiàn)，當通過Web Services向MES系統(tǒng)寫入計量單數(shù)據(jù)時可以由返回的信息編碼來判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功，如00表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功，01表示用戶權(quán)限不足，02表示進出廠點不存在，03表示進出廠點物料不匹配，等等。表1是SmtInOutBillIf接口的輸入輸出參數(shù)。

表1 SmtlnOutBiillf接口的輸入輸出參數(shù)

4 結(jié)語

    MES系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)由以往的依賴人工經(jīng)驗向系統(tǒng)精細化管理的轉(zhuǎn)變，梳理了業(yè)務(wù)流程，解決了物料和能源的全程跟蹤問題，實現(xiàn)了“日平衡、旬確認、月結(jié)算”，并通過超差報警優(yōu)化了調(diào)度生產(chǎn)，提供了ERP數(shù)據(jù)支撐，保證了企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定均衡。同時與其它信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)集成，使企業(yè)信息化建設(shè)由“點”及“面”，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，形成了生產(chǎn)管理一體化綜合應(yīng)用平臺�？傊�，MES系統(tǒng)的應(yīng)用對煉化企業(yè)增強行業(yè)競爭力和打造“數(shù)字化工廠”有著重要意義。

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本文標題：基于煉化企業(yè)的MES/ERP應(yīng)用與實現(xiàn)

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