制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacturing Execution System)是20世紀(jì)90年代由美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)(AMR)提出并使用的一種新型的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。MES國際聯(lián)合會(huì)對(duì)MES的定義是：MES能通過信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。MES是一個(gè)常駐工廠層的信息系統(tǒng)，介于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的計(jì)劃系統(tǒng)與主生產(chǎn)過程的直接工業(yè)控制系統(tǒng)之間，它以當(dāng)前視角向操作人員、管理人員提供生產(chǎn)過程中全部資源(包括人員、設(shè)備、材料、工具和客戶要求等)的數(shù)據(jù)和信息，是連接生產(chǎn)與計(jì)劃的信息紐帶。

    隨著中國煉化企業(yè)基礎(chǔ)自動(dòng)化建設(shè)與改造基本完成，在連續(xù)化的過程生產(chǎn)企業(yè)，信息化技術(shù)逐漸與企業(yè)生產(chǎn)過程融合，并發(fā)揮著越來越重要的作用。但是。由于煉化企業(yè)生產(chǎn)過程中的大量不確定性，使管理計(jì)劃常常和生產(chǎn)實(shí)際相脫節(jié)，導(dǎo)致管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用效果不夠理想，MES的發(fā)展和應(yīng)用有效解決了這一問題。企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)(ERP)作為業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，過程控制系統(tǒng)(PCS)進(jìn)行過程控制，而MES則作為生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，為ERP和PCS提供關(guān)鍵聯(lián)接，將兩者的信息有效連接起來，建立無縫對(duì)接的信息平臺(tái)，其關(guān)系見圖1。

    在產(chǎn)品從指令下達(dá)到成品產(chǎn)出的整個(gè)過程中，MES扮演生產(chǎn)活動(dòng)的“信息傳遞者”角色，可以自動(dòng)傳達(dá)生產(chǎn)指令，及時(shí)收集、上傳和處理生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息，從收集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中提取ERP所需的正確信息，聯(lián)接現(xiàn)場(chǎng)層和經(jīng)營層。在這一信息流動(dòng)過程中，涉及了企業(yè)計(jì)劃任務(wù)、物料流動(dòng)、庫存跟蹤、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制、能源管理等各個(gè)業(yè)務(wù)流程，為企業(yè)的管理者和生產(chǎn)者提供生產(chǎn)過程中全部資源的數(shù)據(jù)和信息，解決了企業(yè)生產(chǎn)與計(jì)劃之間的“斷層”問題，達(dá)到了以最優(yōu)化生產(chǎn)過程獲取最大效益的目的。

圖1 MES與ERP、PCS的關(guān)系

1 MES在煉油廠的應(yīng)用情況

    煉油廠應(yīng)用MES系統(tǒng)旨在通過對(duì)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合和充分利用，以最經(jīng)濟(jì)的方式，實(shí)現(xiàn)煉化企業(yè)生產(chǎn)過程和業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化，指導(dǎo)企業(yè)合理配置資源、找出潛在的效益增長點(diǎn)或制約因素，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)運(yùn)行計(jì)劃，使煉化生產(chǎn)處于最佳化運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

    1.1 MES的結(jié)構(gòu)框架

    煉油廠MES系統(tǒng)主要應(yīng)用于各生產(chǎn)裝置和罐區(qū)，由PHD／APP、OM、PB、LIMS等幾個(gè)模塊構(gòu)成，主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、物料信息查詢、運(yùn)行管理、裝置用戶應(yīng)用、罐區(qū)用戶應(yīng)用、生產(chǎn)調(diào)度報(bào)表等幾個(gè)主要功能，具體功能結(jié)構(gòu)框架見圖2。MES各基礎(chǔ)子系統(tǒng)的實(shí)施，保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性傳遞；與實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程各種數(shù)據(jù)的集成管理；相關(guān)業(yè)務(wù)報(bào)表的自動(dòng)生成，為各級(jí)管理者提供了直觀的生產(chǎn)綜合信息，為生產(chǎn)操作的宏觀監(jiān)控和生產(chǎn)過程的精細(xì)化管理創(chuàng)造了條件。

圖2 MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖

    1.2 PHD／APP模塊

    PHD是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的簡稱，用于存儲(chǔ)和管理實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，以及長期的歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，是其它模塊的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件對(duì)各種來源、各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理組織，將全部的實(shí)時(shí)及相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)集成在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，以標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，既保證了數(shù)據(jù)的完整性、一致性，又方便數(shù)據(jù)查詢和應(yīng)用。

    PHD／APP是基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的一組附加的面向生產(chǎn)執(zhí)行層面用戶的應(yīng)用模塊，是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的一個(gè)上層應(yīng)用，為工廠各生產(chǎn)管理部門提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)處理平臺(tái)，對(duì)生產(chǎn)操作進(jìn)行監(jiān)控，分析生產(chǎn)條件，對(duì)事件進(jìn)行預(yù)警和處理。生產(chǎn)裝置DCS控制系統(tǒng)的廣泛普及，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確可靠，為MES系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了充分保障。PHD／APP以流程圖、趨勢(shì)圖的形式將各裝置的現(xiàn)場(chǎng)操作數(shù)據(jù)展示給各級(jí)管理人員，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。通過各裝置流程圖，可以直觀地掌握流量、壓力、溫度、液位等控制參數(shù)的執(zhí)行情況；通過參數(shù)的歷史趨勢(shì)圖，可以同時(shí)查看一個(gè)或多個(gè)指定工藝參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)比參數(shù)執(zhí)行、分析現(xiàn)場(chǎng)操作。不同級(jí)別的管理人員可以在同一時(shí)間，獲取全部蕈要工藝參數(shù)、操作平穩(wěn)率數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程。

    同時(shí)，PHD／APP具有自動(dòng)生成基于裝置生產(chǎn)操作實(shí)際的統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。通過合理配置考核參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每一個(gè)考核參數(shù)在考核期內(nèi)執(zhí)行情況的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，完成崗位、班組、裝置、工廠四級(jí)平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)；對(duì)于平穩(wěn)率低于100％的指標(biāo)，顯示每一次偏差的數(shù)值和具體原因，統(tǒng)計(jì)結(jié)果真實(shí)、可靠，便于日�？己斯芾�。自動(dòng)采集生成崗位記錄，通過選取設(shè)定，可以自動(dòng)記錄DCS上所有操作數(shù)據(jù)，避免了手工記錄數(shù)據(jù)少、筆誤、頻次低的問題，使崗位記錄的內(nèi)容更加全面準(zhǔn)確，為進(jìn)行操作分析積累原始數(shù)據(jù)。這些報(bào)表，一方面，可以直觀的反應(yīng)裝置生產(chǎn)情況，為上層管理者宏觀掌握裝置運(yùn)行提供準(zhǔn)確信息；另一方面，使各級(jí)管理者對(duì)裝置生產(chǎn)考核更加準(zhǔn)確和客觀，促進(jìn)工廠精細(xì)化管理水平的提高。

    1.3 OM模塊

    OM是運(yùn)行管理模塊，按照生產(chǎn)計(jì)劃，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的整個(gè)過程進(jìn)行管理和監(jiān)控，包括操作指導(dǎo)、操作監(jiān)控和操作日志管理三項(xiàng)功能。

    在煉化生產(chǎn)過程中，工藝指標(biāo)的受控是實(shí)現(xiàn)裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)的關(guān)鍵，OM的操作監(jiān)控功能，通過班長和運(yùn)行工程師實(shí)時(shí)錄入工藝指標(biāo)的偏差原因，監(jiān)控裝置的平穩(wěn)運(yùn)行；當(dāng)生產(chǎn)方案切換或者工藝指標(biāo)變更時(shí)，通過操作指令的創(chuàng)建、審批和傳遞，由班組執(zhí)行；通過趨勢(shì)圖查看監(jiān)控點(diǎn)在一個(gè)班次時(shí)間內(nèi)的趨勢(shì)走向，直觀方便。

    OM按照事先提供的裝置工藝卡片指標(biāo)要求，對(duì)工藝條件執(zhí)行自動(dòng)判斷，并及時(shí)提示超標(biāo)現(xiàn)象、自動(dòng)累計(jì)偏差時(shí)間，使工藝條件始終處于受控管理狀態(tài)，提供了重要控制參數(shù)的監(jiān)控記錄趨勢(shì)圖，為裝置操作分析積累了原始資料。OM還實(shí)現(xiàn)了操作員交接班日志的電子化，方便查詢和調(diào)用，其應(yīng)用，極大方便了公司、工廠、車間各級(jí)管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)情況和生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行，規(guī)范并固化了操作管理。

    1.4 PB模塊

    PB(物料平衡)提供了裝置的物料質(zhì)量綜合信息查詢平臺(tái)，根據(jù)全廠日物料平衡信息可及時(shí)進(jìn)行盈虧分析，并為ERP實(shí)施打下基礎(chǔ)。PB建立了統(tǒng)一的物流信息平臺(tái)，通過信息采集和修正，進(jìn)行收率計(jì)算，顯示工廠各生產(chǎn)單元的物料平衡數(shù)據(jù)，為改進(jìn)生產(chǎn)流程和工藝參數(shù)提供依據(jù)。

    PB使生產(chǎn)數(shù)據(jù)的覆蓋范圍更廣、數(shù)據(jù)頻度更高、數(shù)據(jù)粒度更細(xì)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更高。通過統(tǒng)一規(guī)范各種數(shù)據(jù)的取時(shí)，保證了物料平衡數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)一致，更符合實(shí)際，利用內(nèi)置的計(jì)算公式生成報(bào)表，避免了人為計(jì)算產(chǎn)生的錯(cuò)誤。從這些質(zhì)量數(shù)據(jù)，可以直觀了解當(dāng)日各儲(chǔ)罐的物料名稱、罐存、收付油方向等信息，了解裝置各產(chǎn)品質(zhì)量、收率等信息。PB及時(shí)反映了工廠生產(chǎn)過程的物流信息及各階段的產(chǎn)品產(chǎn)量等生產(chǎn)現(xiàn)狀，從而可快速組織和調(diào)整生產(chǎn)，并使建立于物料平衡基礎(chǔ)上的生產(chǎn)排產(chǎn)和計(jì)劃下達(dá)的準(zhǔn)確性大大提高，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、生產(chǎn)、經(jīng)營過程的整體優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

    1.5 LIMS系統(tǒng)

    LIMS是實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的簡稱，主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量檢驗(yàn)信息進(jìn)行管理，并為生產(chǎn)執(zhí)行及時(shí)提供質(zhì)檢報(bào)告。

    LIMS系統(tǒng)，規(guī)范了分析檢測(cè)工作流程，提高了分析數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化水平和可靠性，提高了實(shí)驗(yàn)室管理水平。原料、餾出口產(chǎn)品、成品等的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)是正確指導(dǎo)裝置生產(chǎn)操作和優(yōu)化調(diào)整的關(guān)鍵，LIMS實(shí)現(xiàn)了分析檢驗(yàn)任務(wù)網(wǎng)上調(diào)度，實(shí)行分析過程的操作員、組長、技術(shù)員、主任逐級(jí)審批管理；自動(dòng)采集化驗(yàn)儀器數(shù)據(jù)、快速發(fā)布，分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，通過PHD與裝置相連，達(dá)到信息共享；分析報(bào)告自動(dòng)生成，并與產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)不合格品，進(jìn)行操作調(diào)整；記錄采樣分析過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作人員、檢驗(yàn)設(shè)備、消耗品庫存管理和資源的分配和跟蹤。

    在LIMS的使用界面，可以及時(shí)直觀的了解生產(chǎn)所需的全部分析數(shù)據(jù)，包括日?qǐng)?bào)瀏覽、成品臺(tái)帳、臨時(shí)加樣報(bào)表、成品不合格臺(tái)帳、原料臺(tái)帳等信息，方便了各級(jí)管理人員對(duì)不同分析數(shù)據(jù)的管理需求，實(shí)現(xiàn)了分析檢驗(yàn)工作與生產(chǎn)組織管理的良好融合。

2 結(jié)束語

    MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是一點(diǎn)錄入，多點(diǎn)共享，強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過程的整體優(yōu)化，是石化企業(yè)信息化建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。從MES系統(tǒng)在煉油廠的應(yīng)用情況看，系統(tǒng)的優(yōu)越性已充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，促進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化管理水平的提高。

    以敏捷化、智能化和集成化為重要發(fā)展趨勢(shì)的MES系統(tǒng)，在石化企業(yè)信息化建設(shè)中發(fā)揮著承上啟下的作用，幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時(shí)化的ERP／MES／PCS信息體系，全面提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平，為企業(yè)提高效益打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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本文標(biāo)題：制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)在煉油廠的應(yīng)用

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