面對世界石油化工業(yè)日益激烈的競爭，全方位降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益已成為企業(yè)的目標(biāo)。當(dāng)前企業(yè)管理方面主要問題還有以下幾方面：①業(yè)務(wù)流程與溝通機(jī)制不暢：在運行管理上是職能驅(qū)動而不是流程驅(qū)動，缺乏結(jié)合流程進(jìn)行清晰合理的職責(zé)和權(quán)力的界定，沒有建立快速暢通的各類信息的匯總與處理體系；②調(diào)度缺乏優(yōu)化、憑調(diào)度員經(jīng)驗進(jìn)行、調(diào)度難度大、任務(wù)重；③現(xiàn)場生產(chǎn)管理粗放，生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確，不及時，不能準(zhǔn)確分析裝置生產(chǎn)的運行狀況；④物料移動缺乏跟蹤管理、生產(chǎn)成本難以計算，考核指標(biāo)的權(quán)威性缺乏足夠的數(shù)據(jù)支持；⑤物料難以平衡；⑥生產(chǎn)是一個多投入、多產(chǎn)出的過程，尤其是企業(yè)在實施ERP系統(tǒng)，ERP的物料、資金流、信息流三流合一的功能受到制約，成為企業(yè)生產(chǎn)管理需要迫切解決的問題；⑦信息分散、標(biāo)準(zhǔn)不一，企業(yè)的信息無法共享，生產(chǎn)過程的自動化，生產(chǎn)管理仍然是人工作業(yè)；⑧局部優(yōu)化了，全局不優(yōu)，制約了生產(chǎn)效率和效益進(jìn)一步提升。因此，采用生產(chǎn)過程集成管理體機(jī)制對企業(yè)現(xiàn)有資源進(jìn)行整合，可實現(xiàn)企業(yè)管理現(xiàn)代化與自動化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，解決了企業(yè)復(fù)雜生產(chǎn)管理問題。

1 MES的解決方案

    1.1 MES定義

    生產(chǎn)運行系統(tǒng)的英文全稱是Manufacturing Execution System，簡稱MES，是美國管理界20世紀(jì)90年代提出的新概念。MESA（國際聯(lián)合會）對MES的定義是：“MES能通過信息傳遞對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理�！�

    MES強(qiáng)調(diào)控制和協(xié)調(diào)，是使計劃系統(tǒng)能落實到實處的執(zhí)行系統(tǒng)，在石化企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益控制中有很高的應(yīng)用價值。MES在控制計劃執(zhí)行中的價值如圖1所示。

圖1 MES在控制計劃執(zhí)行中的價值

    1.2 MES工作基本原理

    MES面向生產(chǎn)執(zhí)行，連續(xù)實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和診斷、單元整合、模擬和優(yōu)化，并進(jìn)行物料平衡、生產(chǎn)計劃、調(diào)度、排產(chǎn)等操作管理。

    MES作為連接控制層與管理層的一個中間紐帶，完成從生產(chǎn)命令下達(dá)到生產(chǎn)統(tǒng)計的整個生產(chǎn)過程的管理，并實時地將生產(chǎn)過程信息反饋給ERP及其他信息系統(tǒng)，從而將生產(chǎn)活動信息與管理活動信息有效集成。因而，在企業(yè)信息化系統(tǒng)中，MES起著承上啟下的作用（見圖2）。

圖2 MES在企業(yè)信息化建設(shè)中的作用

    MES系統(tǒng)由11個模塊組成，以滿足4個層面的生產(chǎn)過程控制和查詢的需求，如圖3所示。

圖3 MES系統(tǒng)架構(gòu)

2 MES在煉油生產(chǎn)中的應(yīng)用

    2.1 全面集成企業(yè)信息

    MES系統(tǒng)將分散的企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)集中起來，儲存在數(shù)據(jù)庫中，為企業(yè)搭建一個信息平臺。通過MES系統(tǒng)建設(shè)，集成覆蓋煉油廠各生產(chǎn)車間裝置信息、罐區(qū)信息、公用工程信息的實時數(shù)據(jù)中心，為生產(chǎn)管理部門的各種專業(yè)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。該數(shù)據(jù)平臺提供裝置管理、化驗數(shù)據(jù)管理、罐區(qū)管理、公用工程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、統(tǒng)計管理的數(shù)據(jù)平臺，生產(chǎn)相關(guān)部門可利用MES系統(tǒng)的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。

    2.2 傳遞信息的樞紐

    MES系統(tǒng)是處于控制層和企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）之間的信息傳遞樞紐，與上層的ERP等業(yè)務(wù)系統(tǒng)和底層的DCS等生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)協(xié)同工作，提供聯(lián)結(jié)現(xiàn)場層、提高生產(chǎn)經(jīng)營效益的功能。另外，監(jiān)控控制層的運行狀態(tài)，采集物料、工藝、質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、計算與處理，并將生產(chǎn)狀態(tài)傳遞給ERP層，為ERP系統(tǒng)真正實現(xiàn)物流、資金流、信息流三流合一提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

    2.3 報表開發(fā)和數(shù)據(jù)挖掘

    利用MES系統(tǒng)信息平臺，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從中提取信息開發(fā)各種應(yīng)用報表，為企業(yè)生產(chǎn)決策和優(yōu)化服務(wù)�；�于MES各業(yè)務(wù)模塊的生產(chǎn)報表和生產(chǎn)信息查詢平臺，提供豐富的信息展示手段為各級管理層提供了直觀的數(shù)據(jù)報表，使生產(chǎn)管理人員及時了解企業(yè)生產(chǎn)運行狀況、及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的安全隱患、有效的提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)運行效率。

    2.4 物料平衡

    煉油企業(yè)中的物料平衡通常指原料與產(chǎn)品之間的平衡（或者物料中某個組分的進(jìn)出量之間的平衡），原料與產(chǎn)品（或者是某個組分的進(jìn)出料）兩者之間的差異為損失。損失可能是由于儀表測量不準(zhǔn)確造成的，可能是物料泄漏造成的，也可由廢氣、廢水和廢渣的排放造成的。實施MES后，模型將站在全廠的角度進(jìn)行平衡，從原料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠，對各生產(chǎn)裝置、罐區(qū)等進(jìn)行評價與平衡，平衡整定后的數(shù)據(jù)可用來跟蹤、分析裝置的運營狀態(tài)。物料平衡模型可根據(jù)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行整定，找出儀表顯著誤差供計量部門進(jìn)行校表提供指導(dǎo)；可以為生產(chǎn)管理部門根據(jù)差異查找泄漏點提供較可靠的依據(jù)。

    2.5 調(diào)度方案優(yōu)化

    調(diào)度對企業(yè)安全穩(wěn)定生產(chǎn)舉足輕重，調(diào)度指令的不合理會給企業(yè)帶來損失，同時調(diào)度管理具有復(fù)雜性、制定過程中靈活性和執(zhí)行過程中的強(qiáng)制性等特征。用生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化來指導(dǎo)裝置生產(chǎn)操作，使生產(chǎn)方案更加切合實際，實現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)。

    2.6 生產(chǎn)運行管理

    煉油廠使用MES系統(tǒng)實現(xiàn)跟蹤物流，及時發(fā)現(xiàn)問題并提升管理。通過流程圖和生產(chǎn)監(jiān)控手段，生產(chǎn)調(diào)度實現(xiàn)物流跟蹤可視化、及時掌握整個煉油的生產(chǎn)過程、及時發(fā)現(xiàn)操作中存在的問題和生產(chǎn)瓶頸；在跟蹤生產(chǎn)作業(yè)計劃的執(zhí)行情況的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)裝置與罐區(qū)之間生產(chǎn)關(guān)系，合理安排物料，保障企業(yè)安全平穩(wěn)生產(chǎn)。如對全廠瓦斯系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，及時進(jìn)行調(diào)節(jié)，全年沒有瓦斯排放事件發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，2008年比2007年少排放瓦斯683噸。

    運行監(jiān)控管理。MES系統(tǒng)可以監(jiān)控、記錄生產(chǎn)裝置的工藝指標(biāo)偏差，判斷運行指標(biāo)是否滿足目前的操作參數(shù)與工藝指標(biāo)并對比，超出范圍報警，操作人員對偏差分析其原因，便于管理人員查詢和管理；收集報警多的控制點，對過程控制的性能進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，提高裝置的安全性及可靠性。

    液體罐區(qū)管理。MES中的罐區(qū)管理模塊詳細(xì)采集區(qū)的收付操作、實現(xiàn)罐區(qū)狀態(tài)監(jiān)測、進(jìn)行庫存盤點和罐內(nèi)物料量計算、采集質(zhì)量信息、記錄罐等各種操作并完成操作記錄、實現(xiàn)罐區(qū)收付臺帳等數(shù)據(jù)管理業(yè)務(wù)，規(guī)范和提升企業(yè)的罐區(qū)管理。

    2.7 化驗室管理

    MES系統(tǒng)可以根據(jù)每個車間的化驗重點來確定具體的質(zhì)量分析任務(wù)，按照各裝置生產(chǎn)過程中的不同的原料和產(chǎn)品、不同的方案和加工時間，相應(yīng)確定從原料、半成品和成品中采樣的不同的周期，由系統(tǒng)自動調(diào)度樣品分析計劃，并提供統(tǒng)計和對比分析功能，便于生產(chǎn)崗位和管理人員及時了解產(chǎn)品質(zhì)量信息，產(chǎn)品質(zhì)量變化趨勢，及時調(diào)整相應(yīng)操作，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少不合格產(chǎn)品。

    2.8 公用工程管理

    MES系統(tǒng)公用工程管理模塊可以解決部分車間計量條件不理想、數(shù)據(jù)采集手段不先進(jìn)、以人工抄表或單位報量的方式進(jìn)行管理的效率和準(zhǔn)確性不高、由于數(shù)據(jù)量大導(dǎo)致公用工程的平衡困難、影響車間生產(chǎn)成本準(zhǔn)確核算的問題。

3 效果評價

    通過MES的實施，實現(xiàn)了生產(chǎn)信息共享，生產(chǎn)數(shù)據(jù)保證數(shù)出一門，無二義性，能夠為基層管理人員、各級領(lǐng)導(dǎo)提供相應(yīng)的綜合查詢與分析信息，特別是能及時、準(zhǔn)確地為領(lǐng)導(dǎo)及主管部門提供有關(guān)生產(chǎn)裝置運行方面的綜合查詢與分析信息，提供決策支持，提高了生產(chǎn)管理水平。

    1）流程優(yōu)化與管理規(guī)范化。涵蓋了煉油廠生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程優(yōu)化和操作管理規(guī)范化，在適應(yīng)生產(chǎn)經(jīng)營管理運作要求的同時，基于先進(jìn)的管理模式，有效規(guī)范了生產(chǎn)管理工作流程，從而幫助企業(yè)實現(xiàn)高度實時性和規(guī)范化運作。

    2）提高業(yè)務(wù)透明度。由于生產(chǎn)數(shù)據(jù)都由系統(tǒng)所管理，嚴(yán)格執(zhí)行業(yè)務(wù)流程式審核過程，減少了人為因素造成誤差情況，避免管理不規(guī)范，管理人員也能隨時了解生產(chǎn)裝置的運行情況，便于監(jiān)督和管理，使生產(chǎn)管理活動受控水平提高。

    3）為其他應(yīng)用系統(tǒng)提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺。系統(tǒng)搭建了先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理平臺，并采用標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口，為公司將來要上的ERP等煉油與化工企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)提供豐富的數(shù)據(jù)源，為公司的現(xiàn)代化管理奠定基礎(chǔ)。

    4）該系統(tǒng)的使用，不但使生產(chǎn)管理中事務(wù)處理工作的勞動強(qiáng)度大大降低，解放了勞動力，提高了工作效率和工作質(zhì)量，理順了生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)流程，還增強(qiáng)了生產(chǎn)管理人員的管理能力，提高了管理水平，真正走向了現(xiàn)代化管理。

    5）系統(tǒng)查詢設(shè)計合理，具有通用查詢功能，方式靈活，信息全面、準(zhǔn)確、及時。

    6）系統(tǒng)充分利用網(wǎng)絡(luò)和ORACLE數(shù)據(jù)庫提供的安全保密措施，建立了系統(tǒng)的用戶管理機(jī)制，數(shù)據(jù)備份、保存設(shè)備先進(jìn)，從而保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性與保密性。

4 實施MES效益

    MES的實施和應(yīng)用，提高了煉油廠生產(chǎn)管理水平，給生產(chǎn)管理工作帶來許多方便和益處，使各生產(chǎn)裝置的非計劃停車和以往相比下降了很多，給煉油廠帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

    4.1 經(jīng)濟(jì)效益

    4.1.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

    實施MES系統(tǒng)后，生產(chǎn)操作得到優(yōu)化，有效降低了質(zhì)量損失，通過位號監(jiān)控提高裝置運行平穩(wěn)率，通過化驗數(shù)據(jù)分析工具，掌握裝置運行變化趨勢，提前進(jìn)行相應(yīng)操作，減少了裝置波動或產(chǎn)品質(zhì)量變化。根據(jù)國外權(quán)威咨詢公司的測算，煉油企業(yè)可以降低每桶原油的加工成本5美分左右。據(jù)2008年原油加工量580.02萬噸，由此推算出MES實施后的潛在效益如下：

    580.02×10000×7.4（桶/噸）×0.05×6.8≈1459.3萬元

    節(jié)省瓦斯效益：683×85元/噸=58.055萬元

    合計1517.3萬元

    4.1.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

    1）提高企業(yè)人員的業(yè)務(wù)能力和工作效率

    MES系統(tǒng)實施后，極大推動企業(yè)生產(chǎn)運行中各項專項業(yè)務(wù)的完成能力，例如：調(diào)度排產(chǎn)業(yè)務(wù)、物料平衡業(yè)務(wù)等，因企業(yè)生產(chǎn)中的各項業(yè)務(wù)大都有以下特點：數(shù)據(jù)的收集及整理需要花費大量的時間，而業(yè)務(wù)的完成多依靠人員的經(jīng)驗及估計，成為限制生產(chǎn)效率提高的重要因素。而專業(yè)的信息系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約其業(yè)務(wù)完成的時間，更能通過模型化、數(shù)學(xué)化的運算功能幫助業(yè)務(wù)人員高速、高質(zhì)地完成業(yè)務(wù)工作。

    2）提升企業(yè)管理能力

    MES的核心目標(biāo)就是通過集成化的信息系統(tǒng)，幫助管理人員更好的完成生產(chǎn)管理工作。MES系統(tǒng)實施后，生產(chǎn)信息的采集、整理、傳遞更加快速，數(shù)據(jù)質(zhì)量更加可靠，縮短了一些經(jīng)營數(shù)據(jù)的時效周期，企業(yè)應(yīng)對變化能力增強(qiáng)。數(shù)據(jù)質(zhì)量的全面提高，為企業(yè)經(jīng)營管理提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保障，使企業(yè)提高競爭能力，實現(xiàn)精細(xì)化管理成為可能。

    3）促進(jìn)企業(yè)信息化建設(shè)

    MES系統(tǒng)涉及到企業(yè)絕大多數(shù)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，向下其涉及到企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、裝置自控系統(tǒng)，向上又與各類專業(yè)系統(tǒng)及應(yīng)用、ERP系統(tǒng)有著密切的聯(lián)系，對企業(yè)信息化建設(shè)的硬件、軟件和應(yīng)用等方面都有著較大的影響。MES系統(tǒng)的實施與應(yīng)用對企業(yè)信息化建設(shè)，提高信息化管理水平有著舉足輕重的影響。

    4.2 社會效益

    MES系統(tǒng)是煉化企業(yè)重要的應(yīng)用信息系統(tǒng)，其實施與應(yīng)用將整體提高企業(yè)的生產(chǎn)運營能力，完全符合國家利用信息化帶動工業(yè)化的政策，并帶來較大的社會效益。

    MES系統(tǒng)提供的實時監(jiān)控功能、過程記錄功能，使操作人員能更加快速準(zhǔn)確識別生產(chǎn)中的危險情況并規(guī)范一線人員的生產(chǎn)操作，幫助操作人員形成安全習(xí)慣。MES系統(tǒng)的應(yīng)用使企業(yè)安全生產(chǎn)更加有保障，為員工、企業(yè)和社會帶來較大的安全效益。

    MES系統(tǒng)的實施，還可以促進(jìn)企業(yè)的節(jié)能減排工作。企業(yè)管理人員通過該系統(tǒng)可以及時得到生產(chǎn)裝置的能耗及公用工程數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題做出快速的應(yīng)對，間接促進(jìn)企業(yè)在低能耗、低排放的運行，為企業(yè)帶來一定的環(huán)保效益。

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本文標(biāo)題：MES信息集成技術(shù)在生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

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