MES系統(tǒng)在化工行業(yè)的應(yīng)用

盧瑜

[摘 要]生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）是現(xiàn)代化企業(yè)信息化建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是連接生產(chǎn)系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的紐帶.本文主要介紹生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）的概念、MES作用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)總體架構(gòu)以及如何提高企業(yè)的管理水平、管理效益和經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]MES、操作管理、數(shù)據(jù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：F426.7；F270.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）09-0071-01

引言

在全球一體化競(jìng)爭(zhēng)的趨勢(shì)下，越來(lái)越多的企業(yè)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，而忽視了生產(chǎn)執(zhí)行管理的信息化建設(shè)，各分廠或車間數(shù)據(jù)孤立，生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源得不到有效的、充分的利用，企業(yè)信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重。企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行、管理一直沿襲幾十年不變的管理方法和習(xí)慣，相對(duì)于現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的理念和手段遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。

1 MES作用

在生產(chǎn)管理方面，以企業(yè)資源計(jì)劃ERP為核心的經(jīng)營(yíng)管理信息系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的供應(yīng)鏈優(yōu)化。在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化方面，通過(guò)實(shí)施集散控制系統(tǒng)DCS、可編程邏輯控制系統(tǒng)PLC、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA等實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制的優(yōu)化。生產(chǎn)的復(fù)雜性要求企業(yè)必須對(duì)內(nèi)外環(huán)境的各種變化作出快速恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，方可在全球性激烈的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)。企業(yè)行為必須從單項(xiàng)、局部的改善向著綜合、集成的優(yōu)化轉(zhuǎn)變，必須更加注重計(jì)劃、組織、控制三大職能的整體優(yōu)化，通過(guò)信息融合實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的全面集成。

2 MES系統(tǒng)設(shè)計(jì)

MES體系結(jié)構(gòu)特別是功能模型的研究對(duì)于系統(tǒng)可集成性至關(guān)重要?；て髽I(yè)作為典型的流程工業(yè)企業(yè)，其生產(chǎn)過(guò)程存在如下特點(diǎn)：物料流和能量流連續(xù)，產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)工藝包含各種物理、化學(xué)變化，機(jī)理復(fù)雜并表現(xiàn)出連續(xù)性、不確定性、強(qiáng)非線性和強(qiáng)耦合性，生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息量和處理難度都比較大，再加上企業(yè)決策、經(jīng)營(yíng)銷售、計(jì)劃調(diào)度、物資供應(yīng)、庫(kù)存運(yùn)輸、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的環(huán)環(huán)相扣關(guān)系，使得企業(yè)在生產(chǎn)組織和執(zhí)行時(shí)面臨著超強(qiáng)的難度。這就要求MES具有很強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。

本文介紹化工企業(yè)MES的設(shè)計(jì)，主要以行業(yè)上中下游業(yè)務(wù)為應(yīng)用背景，采用基于集成平臺(tái)和業(yè)務(wù)模塊構(gòu)架的MES系統(tǒng)架構(gòu)，形成以MES集成平臺(tái)為核心、綜合集成計(jì)劃層和控制層，并提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制的整體解決方案。

3 總體業(yè)務(wù)流程

MES系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程橫向涉及生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)、生產(chǎn)管理和設(shè)備管理等，縱向涉及數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層。重點(diǎn)考慮數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理兩條主線，從而提高企業(yè)生產(chǎn)管理效率。

系統(tǒng)作業(yè)層面主要涉及生產(chǎn)裝置、罐區(qū)原料的存儲(chǔ)情況，通過(guò)生產(chǎn)裝置的投入產(chǎn)出管理、罐區(qū)原料的進(jìn)出管理及產(chǎn)成品出廠管理，為調(diào)度層面的調(diào)度平衡提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。調(diào)度人員基于物料移動(dòng)和企業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)則，完成調(diào)度級(jí)物料平衡計(jì)算，為ERP等外部數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)支撐，并為生產(chǎn)管理的各個(gè)層面提供可組態(tài)的報(bào)表和查詢功能。并以此作為管理工具，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程存在的問(wèn)題并進(jìn)行分析和解決，提升企業(yè)管理精細(xì)化水平。

4 系統(tǒng)總體框架

4.1 數(shù)據(jù)平臺(tái)

數(shù)據(jù)采集是將生產(chǎn)全過(guò)程（包括DCS系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)等）中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、分類。數(shù)據(jù)采集是控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)之間的信息紐帶，是MES的基礎(chǔ)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集為MES提供全面、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程操作、生產(chǎn)過(guò)程管理和經(jīng)營(yíng)管理層的數(shù)據(jù)共享。

4.2 操作管理

操作管理包括：操作監(jiān)控、操作指令和操作日志三個(gè)部分，各部分的詳細(xì)功能如下：

操作監(jiān)控，可以監(jiān)控工廠的工藝指標(biāo)，任何指標(biāo)出現(xiàn)超標(biāo)都會(huì)及時(shí)記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，同時(shí)操作人員或工藝人員可以對(duì)這些超標(biāo)指標(biāo)進(jìn)行原因分析和注釋。操作監(jiān)控指標(biāo)分為操作類、產(chǎn)品類、質(zhì)量類、環(huán)保類和廠控類指標(biāo)等，對(duì)廠控類指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（即工藝卡片指標(biāo)），嚴(yán)格按照工藝卡片管理流程進(jìn)行設(shè)定、修改，出現(xiàn)超標(biāo)后填寫(xiě)超標(biāo)原因，實(shí)現(xiàn)工藝卡片的動(dòng)態(tài)化管理。

操作指令，幫助調(diào)度人員和計(jì)劃人員將計(jì)劃目標(biāo)精確地下達(dá)到各分廠，使得分廠操作人員及時(shí)采取行動(dòng)，并通過(guò)操作監(jiān)視進(jìn)行目標(biāo)值與實(shí)際值的比較。

操作日志，幫助操作人員快速地獲取各種不同信息。操作日志可以作為電子記事本，記錄下操作人員的各種意見(jiàn)及建議、操作過(guò)程中發(fā)生的事件及活動(dòng)、操作參數(shù)及關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)電子化交接班記錄。

4.3 關(guān)鍵指標(biāo)動(dòng)態(tài)展示

關(guān)鍵指標(biāo)動(dòng)態(tài)展示是將每日的裝置運(yùn)行關(guān)鍵指標(biāo)通過(guò)圖形或圖標(biāo)的方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，讓管理層能夠及時(shí)、直觀、全面地了解到裝置的運(yùn)行狀況，為生產(chǎn)管理決策或生產(chǎn)指令的制定提供及時(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

關(guān)鍵指標(biāo)動(dòng)態(tài)展示中的生產(chǎn)指標(biāo)主要是化工企業(yè)考核的有關(guān)指標(biāo)項(xiàng)，有關(guān)裝置生產(chǎn)進(jìn)度，裝置平穩(wěn)率/開(kāi)停工統(tǒng)計(jì)，罐區(qū)庫(kù)存信息，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

4.4 生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理

4.4.1 裝置物料、化工原材料數(shù)據(jù)管理

此模塊主要是對(duì)裝置的加工、生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以班組為單位，記錄各班組的某一裝置的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行裝置平衡運(yùn)算，以自動(dòng)計(jì)算損失及收益?；ぴ牧蠑?shù)據(jù)是以月為單位統(tǒng)計(jì)，包括期初庫(kù)存、期末庫(kù)存、收入、消耗等數(shù)據(jù)。

4.4.2 全廠生產(chǎn)物料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

全廠生產(chǎn)物料數(shù)據(jù)管理包括每日及每月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)上由各分廠進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，后上報(bào)于計(jì)劃科，計(jì)劃科對(duì)全廠數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，形成全廠生產(chǎn)物料報(bào)表數(shù)據(jù)。

4.4.3 公用工程消耗數(shù)據(jù)

公用工程消耗統(tǒng)計(jì)模塊主要是對(duì)水、電、汽等公用工程的產(chǎn)耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由各分廠將裝置的各公用工程數(shù)據(jù)上報(bào)生產(chǎn)科節(jié)能組，然后對(duì)全廠進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)。

4.5 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤

工藝流程監(jiān)視，通過(guò)WEB方式瀏覽裝置流程圖，實(shí)時(shí)查詢和監(jiān)視主要生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵數(shù)據(jù)、同時(shí)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)查詢功能。

* 罐區(qū)數(shù)據(jù)監(jiān)視，實(shí)時(shí)監(jiān)視各罐區(qū)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)變化。

* 工藝指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)視各類指標(biāo)。

* 裝置開(kāi)停工監(jiān)視，通過(guò)流量、溫度、壓力等判斷條件，實(shí)時(shí)監(jiān)視各主要裝置的運(yùn)行情況。

4.6 設(shè)備管理

設(shè)備管理主要針對(duì)設(shè)備日常運(yùn)行過(guò)程中的基準(zhǔn)、運(yùn)行及檢修過(guò)程進(jìn)行管理，涵蓋業(yè)務(wù)功能包括設(shè)備基準(zhǔn)管理、日常點(diǎn)檢管理、運(yùn)行狀態(tài)管理、設(shè)備檢修管理以及特種設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、備品備件、設(shè)備KPI指標(biāo)等方面。通過(guò)設(shè)備管理信息系統(tǒng)建設(shè)將企業(yè)設(shè)備管理的各個(gè)方面集成為一個(gè)規(guī)范、透明的體系，建立集各類動(dòng)靜態(tài)全過(guò)程數(shù)據(jù)為一體的信息共享平臺(tái)。

設(shè)備管理最終將在系統(tǒng)中形成設(shè)備管理完整的過(guò)程管理數(shù)據(jù)，所有涉及設(shè)備狀態(tài)的各類信息為公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策、管理提供有力的支撐；實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化點(diǎn)檢管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)和診斷信息共享。

5 MES價(jià)值

MES解決方案能為企業(yè)帶來(lái)真正的業(yè)績(jī)，能更好地了解整個(gè)供應(yīng)鏈中的信息，提高了生產(chǎn)的敏捷性，減少了運(yùn)營(yíng)資本，并有助于優(yōu)化生產(chǎn)操作。MES整體解決方案其價(jià)值表現(xiàn)在統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，整合數(shù)據(jù)信息、生產(chǎn)優(yōu)化、生產(chǎn)的敏捷性、減輕員工工作量及提高工作效率等方面。

結(jié)論

生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）可極大提高企業(yè)信息管理水平，從而實(shí)現(xiàn)更加高效和優(yōu)化的生產(chǎn)。應(yīng)用實(shí)踐表明系統(tǒng)具有良好的可重構(gòu)性、可集成性和敏捷性，在化工企業(yè)中與原有的信息系統(tǒng)相互支持，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)信息的合理有效集成，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)透明度，提高了工作效率。系統(tǒng)在企業(yè)的成功實(shí)施，對(duì)于企業(yè)的信息化建設(shè)具有重大的指導(dǎo)和借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 王宏安，榮岡，馮梅，張朝俊，化工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，化學(xué)工業(yè)出版社，2007.