甕福集團(tuán)是集磷礦采選、磷復(fù)肥、磷煤化工、氟碘化工生產(chǎn)貿(mào)易和國(guó)際工程總承包為一體的國(guó)有大型磷化工企業(yè)，主體是磷礦采選和磷工業(yè)加工，主要業(yè)務(wù)包括磷生產(chǎn)中的運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)、工程管理、貿(mào)易服務(wù)以及相關(guān)的安全質(zhì)量與成本管理等。磷肥工業(yè)生產(chǎn)裝置屬典型的流程生產(chǎn)工藝，具有高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、連續(xù)、流程長(zhǎng)而且控制復(fù)雜的特點(diǎn)，并且上下游裝置的聯(lián)系非常緊密。因此，實(shí)施專業(yè)化的制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)十分必要。
MES系統(tǒng)是位于上層的ERP系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的信息管理系統(tǒng)，是工業(yè)綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，主要用于對(duì)車間的生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)設(shè)備及材料等方面進(jìn)行詳細(xì)的作業(yè)計(jì)劃、實(shí)時(shí)信息反饋和數(shù)據(jù)分析。MES直接支持車間一線生產(chǎn)人員的工作，為操作和管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤和所有資源(人、設(shè)備、物料)的當(dāng)前狀態(tài)。甕福集團(tuán)各生產(chǎn)裝置采用了DCS和PLC以及調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控等硬件設(shè)施，為MES系統(tǒng)的實(shí)施提供了相應(yīng)的硬件支持。筆者就甕福集團(tuán)公司MES系統(tǒng)的具體實(shí)施過(guò)程作簡(jiǎn)要介紹。
1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題
甕福集團(tuán)的信息化部專門(mén)負(fù)責(zé)信息資源的收集、歸檔和管理。雖然生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)(如DCS和PLC)都運(yùn)行正常，集團(tuán)局域網(wǎng)也作了升級(jí)和規(guī)劃，物質(zhì)備件計(jì)劃K3系統(tǒng)、金碟財(cái)務(wù)系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OA)也在獨(dú)立使用，但由于沒(méi)有建立信息化管理平臺(tái)，存在信息孤島問(wèn)題。管理部門(mén)需要的數(shù)據(jù)采集由人工完成，不僅工作效率低，而且容易出錯(cuò)，給各級(jí)管理人員實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況及生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)等信息都帶來(lái)很大不便。
1.1 管理結(jié)構(gòu)
甕福集團(tuán)公司的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)大體分為公司層、廠礦層、分廠層和車間層，而且地域分散——甕福集團(tuán)總部與磷肥廠、磷業(yè)公司和磷礦相距100km，磷肥廠距磷礦約40km，每個(gè)廠又有多個(gè)分廠和生產(chǎn)裝置，不但生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且設(shè)備數(shù)量多、種類雜，實(shí)施信息化管理比較困難。
1.2 信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)
辦公網(wǎng)和生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，沒(méi)有連接。新建和改建的新裝置沒(méi)有上調(diào)度系統(tǒng)，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接和通訊。大部分控制系統(tǒng)是上世紀(jì)90年代配置的，設(shè)備老化，不同設(shè)備的數(shù)據(jù)接口和格式也不相同，設(shè)備信息不能集中共享，形成了很多信息孤島。
1.3 數(shù)據(jù)錄入
公司內(nèi)部網(wǎng)頁(yè)上的生產(chǎn)和設(shè)備日?qǐng)?bào)表的很多數(shù)據(jù)由人工輸入，如原材料消耗、計(jì)量數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行時(shí)間等，而節(jié)假日工作人員少，容易把數(shù)據(jù)抄錯(cuò)或漏抄，導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不全和失真。
2 實(shí)施目標(biāo)
甕福集團(tuán)于2011年引入MES系統(tǒng)，把上層計(jì)劃和下層生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，形成一個(gè)整體優(yōu)化的信息管理系統(tǒng)，即：
a．通過(guò)對(duì)各種相關(guān)信息的收集，形成及時(shí)、準(zhǔn)確、真實(shí)和清晰的企業(yè)信息，建立一套快速、靈活、準(zhǔn)確的反應(yīng)體系，使企業(yè)處于最佳化運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)：
b．借助MES系統(tǒng)支持設(shè)備管理工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修單的自動(dòng)生成、備件定額的生成以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況歷史數(shù)據(jù)的可追溯性。包括儀表參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、停機(jī)時(shí)間記錄及可靠性計(jì)算等；
c．實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和計(jì)劃的集成，具有對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析的功能，如生產(chǎn)完成情況、同期生產(chǎn)情況及趨勢(shì)分析等，同時(shí)自動(dòng)生成各種生產(chǎn)報(bào)表并傳送給相關(guān)部門(mén)；
d．通過(guò)本系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)與業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化，進(jìn)一步降低成本。
3 實(shí)施方案
MES系統(tǒng)能夠給上層管理系統(tǒng)(如ERP)提供設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制層(如DCS)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的優(yōu)化集成，達(dá)到信息共享和數(shù)據(jù)分析。把未進(jìn)入控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或未進(jìn)入調(diào)度系統(tǒng)的裝置納入系統(tǒng)內(nèi)，個(gè)別安裝位置較遠(yuǎn)而無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)的，用無(wú)線傳感器接入就近的控制系統(tǒng)中。同時(shí)，盡量減少人工輸入數(shù)據(jù)量。
甕福集團(tuán)MES系統(tǒng)(圖1)采用B/S架構(gòu)，配置14臺(tái)網(wǎng)關(guān)機(jī)，采集磷礦、肥廠、磷業(yè)公司和藍(lán)天公司的13套DCS/PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)(4套橫河DCS、4套浙江中控DCS、一套歐陸DCS、兩套AB-ROCKWELL PLC、西門(mén)子和施耐德PLC等)。調(diào)度室與控制裝置DCS/PLC之間通過(guò)光纖連接，接入生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)PI服務(wù)器，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在以磷肥廠為中心把網(wǎng)絡(luò)連接在一起，其它的通過(guò)電信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送往磷肥廠的服務(wù)器中，磷肥廠的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過(guò)電信網(wǎng)絡(luò)接入Internet，集團(tuán)總部通過(guò)Internet瀏覽服務(wù)器數(shù)據(jù)并下達(dá)生產(chǎn)指令。PI服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與MES服務(wù)器通訊，將數(shù)據(jù)信息傳送給MES進(jìn)行信息交換和處理。MES服務(wù)器采用IBM3850，4CPU 1.8GByte，集成雙千兆網(wǎng)卡，冗余電源。操作系統(tǒng)選用Server2003。
圖1 MES系統(tǒng)配置
MES通過(guò)VS2010進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度、能源、設(shè)備、采集、分析、庫(kù)存及采購(gòu)等管理。配置3臺(tái)防火墻保證網(wǎng)絡(luò)的安全：第1臺(tái)配置在磷礦數(shù)據(jù)往外發(fā)布的地方；第2臺(tái)配置在數(shù)據(jù)往服務(wù)器輸送的地方；第3臺(tái)配置在服務(wù)器往外發(fā)布數(shù)據(jù)的地方。并在每套DCS與服務(wù)器之間配置網(wǎng)關(guān)機(jī)，對(duì)服務(wù)器和DCS進(jìn)行隔離，保障DCS的安全性。公司、廠(礦)、分廠和車間各級(jí)生產(chǎn)管理人員可以通過(guò)分配的權(quán)限。瀏覽和索取自己的信息。
4 應(yīng)用效果
甕福集團(tuán)裝置較多、地域分布廣，信息量大，訪問(wèn)量也大，MES系統(tǒng)投運(yùn)后實(shí)現(xiàn)了以下功能：
a．提高了工作效率，極大地方便了各級(jí)管理人員了解生產(chǎn)運(yùn)行情況、產(chǎn)品質(zhì)量控制、原材料消耗及安全環(huán)保等生產(chǎn)信息；
b．生產(chǎn)數(shù)據(jù)都進(jìn)入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以監(jiān)督一線操作人員認(rèn)真負(fù)責(zé)地在崗操作；
c．系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息相對(duì)完善，節(jié)省了人力，減少了紙上作業(yè)，降低了生產(chǎn)資源、成本以及生產(chǎn)過(guò)程中的錯(cuò)誤率；
d．所有數(shù)據(jù)形成了一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，為管理層作出決策提供了科學(xué)的依據(jù)；
e．有效地對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，避免了事故和意外事件的發(fā)生，并可對(duì)設(shè)備的開(kāi)/停車時(shí)間和可靠性進(jìn)行分析；
f．為生產(chǎn)管理提供了有效的平臺(tái)，使工作流程進(jìn)一步優(yōu)化，工作響應(yīng)速度大幅提升，企業(yè)管理效率進(jìn)一步提高。
MES系統(tǒng)投運(yùn)過(guò)程中，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，操作方便，而且系統(tǒng)的可擴(kuò)展性良好。
5 結(jié)束語(yǔ)
MES系統(tǒng)的實(shí)施，給管理層提供了及時(shí)、準(zhǔn)確、真實(shí)和清晰的信息，保證與生產(chǎn)密切相關(guān)的部門(mén)及時(shí)、有效地了解到各方面的信息，使企業(yè)的各項(xiàng)生產(chǎn)調(diào)度和決策信息及時(shí)下達(dá)到生產(chǎn)第一線，使之有效貫徹和執(zhí)行。生產(chǎn)更加平穩(wěn)、成本進(jìn)一步降低、事故率也大幅減少。
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本文標(biāo)題：MES系統(tǒng)在磷化工中的應(yīng)用
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