MES系統(tǒng)在石化企業(yè)的應用及展望

孫浩

[摘? ? 要] 文章介紹了MES系統(tǒng)在某石化企業(yè)的應用情況，并詳細闡述了某石化企業(yè)根據(jù)各個生產(chǎn)管理部門提出的實際需求，充分發(fā)揮MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)核心作用的方式方法，介紹了某石化企業(yè)已經(jīng)完成和計劃完成的MES深度擴展應用項目，同時對MES未來的應用發(fā)展方向做了深入的思考。

[關(guān)鍵詞] MES;生產(chǎn)運行管理平臺;信息化;擴展應用

0? ? ? 引? ? 言

制造執(zhí)行系統(tǒng) （Manufacturing Execution System，簡稱“MES”）是直接應用于生產(chǎn)經(jīng)營，為企業(yè)數(shù)字化、智能化管理提供支撐的信息系統(tǒng)[1]。在制造業(yè)信息化體系中介于企業(yè)資源規(guī)劃層ERP和過程控制系統(tǒng)層PCS之間，起到承上啟下的作用[2]。公司MES系統(tǒng)主要包含物料平衡、平穩(wěn)率、流程圖（PHD）、工藝臺賬、工藝技術(shù)、操作管理、LIMS、WPKS等8個模塊，為公司生產(chǎn)經(jīng)營、技術(shù)分析及后期的擴展開發(fā)提供了寶貴的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1? ? ? MES應用情況

MES 系統(tǒng)主要用于對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行采集，并對數(shù)據(jù)整合應用，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全流程受控[3]。同時提供數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計工具，方便生產(chǎn)管理人員找到在生產(chǎn)過程中潛在的效益增長點或制約因素，及時調(diào)整生產(chǎn)運行計劃，保障公司各個裝置處于最優(yōu)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（1）物料平衡模塊（PB）。物料平衡模塊是裝置的物料質(zhì)量綜合信息查詢平臺，主要包含裝置計算和罐量計算兩個子模塊，通過自動采集和手動錄入相結(jié)合的方式，實現(xiàn)裝置收率自動計算、全公司物料統(tǒng)計日平衡，為與ERP 數(shù)據(jù)共享打下了基礎(chǔ)。物料平衡能夠及時反映工廠生產(chǎn)過程的物料信息及各階段不同裝置的產(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)，提高生產(chǎn)排產(chǎn)和計劃下達的準確性，實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營全過程整體優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（2）平穩(wěn)率模塊。平穩(wěn)率模塊能夠?qū)ρb置生產(chǎn)操作實際情況進行統(tǒng)計。通過結(jié)合操作管理模塊（OM）中的操作指標，實現(xiàn)對每一個考核參數(shù)在運行期間內(nèi)執(zhí)行情況的自動統(tǒng)計，完成公司、分廠、車間三級平穩(wěn)率統(tǒng)計;對于平穩(wěn)率低于 100% 的指標，顯示每一次偏差的數(shù)值，并要求操作員或工程師寫明具體原因，平穩(wěn)率模塊統(tǒng)計結(jié)果真實、可靠，便于日?？己斯芾?。

（3）工藝臺賬模塊。工藝臺賬模塊能夠按照生產(chǎn)管理人員配置實現(xiàn)DCS 上所有操作數(shù)據(jù)自動采集，并生成崗位記錄。避免了手工記錄頻率低、數(shù)據(jù)量少、準確率低、查詢應用困難的問題，使崗位記錄的內(nèi)容更加全面準確，為生產(chǎn)技術(shù)分析提供了寶貴的數(shù)據(jù)。這些報表，一方面，可以直觀地反映裝置生產(chǎn)情況，為上層管理者宏觀掌握裝置運行提供準確信息;另一方面，使各級管理者對裝置生產(chǎn)考核更加準確和客觀，促進工廠精細化管理水平的提高。

（4）實時流程圖模塊（PHD）。實時流程圖模塊能夠以流程圖、趨勢圖的形式將各裝置的現(xiàn)場操作數(shù)據(jù)展示給各級管理人員，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置自動進行數(shù)據(jù)更新。通過應用實時流程圖模塊，生產(chǎn)管理人員可以直觀地掌握流量、壓力、溫度、液位等控制參數(shù)的實時狀態(tài)，實現(xiàn)調(diào)取任意參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行對比分析。

（5）工藝技術(shù)管理模塊。工藝技術(shù)管理模塊建立了企業(yè)技術(shù)資料庫。一是實現(xiàn)平穩(wěn)率臺賬、工藝腐蝕臺賬、工藝報警臺賬等工藝技術(shù)資料的集中電子化管理，并實現(xiàn)通過時間、關(guān)鍵字等方式方法對工藝技術(shù)文檔資料進行全文檢索。二是實現(xiàn)工藝技術(shù)資料審批流程在線化，實現(xiàn)操作變動、操作卡執(zhí)行監(jiān)控等煉化生產(chǎn)工藝技術(shù)管理的流程化、表單化，規(guī)范生產(chǎn)工藝管理。

（6）操作管理模塊（OM）。操作管理模塊能夠?qū)崟r監(jiān)控關(guān)鍵的工藝參數(shù)，并對工藝指標執(zhí)行自動判斷，及時提示超標現(xiàn)象，自動累計偏差時間，要求操作員實時錄入工藝指標的偏差原因，方便生產(chǎn)技術(shù)人員對生產(chǎn)運行的整個過程進行管理，保證裝置的平穩(wěn)運行。

（7）實驗室信息管理模塊（LIMS）。實驗室信息管理模塊主要是對實驗室的質(zhì)量檢驗信息進行管理，并為生產(chǎn)執(zhí)行及時提供質(zhì)檢報告。實驗室信息管理模塊規(guī)范了分析檢測工作流程，提高了分析數(shù)據(jù)采集自動化水平和可靠性，提高了實驗室管理水平。同時裝置操作員及工程師在 LIMS 的使用界面，可以及時直觀地了解生產(chǎn)所需的全部分析數(shù)據(jù)，包括原料產(chǎn)品分析報表、臨時加樣報表、環(huán)保水質(zhì)分析報表等信息，方便了各級管理人員對不同分析數(shù)據(jù)的管理需求，實現(xiàn)了分析檢驗工作與生產(chǎn)組織管理的良好融合。

（8）WPKS。WPKS是MES各個模塊的主要載體，它能將不同MES業(yè)務模塊集成起來，完成MES各個模塊之間的數(shù)據(jù)、信息的實時交互，為整個MES系統(tǒng)提供統(tǒng)一的展示、統(tǒng)一的平臺、統(tǒng)一的報表等。同時能夠?qū)崿F(xiàn)對不同的業(yè)務人員，定制不同的訪問權(quán)限和訪問內(nèi)容。

2? ? ? 深度擴展應用情況

企業(yè)堅持“業(yè)務導向，信息引領(lǐng)”的信息化實施原則，根據(jù)各個生產(chǎn)管理部門提出的實際需求，充分發(fā)揮MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)核心作用，圍繞MES系統(tǒng)進行深度擴展應用，應用情況如下。

（1）目前已經(jīng)完成的擴展應用

①生產(chǎn)短信報警平臺。生產(chǎn)短信報警平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對全公司所有關(guān)鍵工藝位號進行實時監(jiān)控，當位號報警時，該平臺能夠自動識別，并記錄報警持續(xù)時間，應用短信和郵件的方式，根據(jù)報警持續(xù)時間的長短將報警信息發(fā)送給不同層級的生產(chǎn)管理人員，達到減少長時間報警，保障裝置平穩(wěn)運行的目的。

②高管駕駛艙。 根據(jù)生產(chǎn)管理人員需求，基于MES系統(tǒng)開發(fā)定制數(shù)據(jù)直觀展示界面，實現(xiàn)對當期和歷史產(chǎn)品產(chǎn)量、進出廠、庫存、各裝置計劃、產(chǎn)量、收率等數(shù)據(jù)進行圖表化查詢、分析、對比和統(tǒng)計，是為公司各級管理人員提供分析、決策的有效工具。

③生產(chǎn)報表電子化。根據(jù)生產(chǎn)一線生產(chǎn)管理的需求，基于MES數(shù)據(jù)接口，開發(fā)出一套能夠由生產(chǎn)管理人員自由組態(tài)的電子化報表系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)記錄、物料平衡、裝置能耗、經(jīng)濟效益核算等50余份報表的自動生成，大大減輕了生產(chǎn)一線的工作量，提高了工作效率和管理水平。

④設(shè)備異常報警平臺。設(shè)備異常報警平臺以公司21臺特護機組為試點，通過MES接口，將數(shù)據(jù)提取到設(shè)備異常報警平臺中，實現(xiàn)對機組油溫、油壓、位移、出入口壓力等關(guān)鍵指標進行實時監(jiān)控，當指標進入預設(shè)的報警范圍后，該平臺能夠自動識別，應用短信或郵件等形式，將報警位號發(fā)送給不同層級的設(shè)備管理人員，達到及時提醒相關(guān)部門采取相應措施，保障機組平穩(wěn)運行的目的。

（2）下一步擴展應用計劃

①實現(xiàn)生產(chǎn)記錄表單電子化。開發(fā)電子操作大記錄、班組核算、交接班日記、工藝管理等應用模塊。在減輕基層操作員和工程師工作強度的同時，實現(xiàn)裝置運行狀況、生產(chǎn)記錄、技術(shù)經(jīng)濟指標、庫存數(shù)據(jù)、罐區(qū)存量、裝置生產(chǎn)計劃、物料平衡、能源平衡等信息的直觀展示及歷史查詢，為公司各級管理人員分析、決策使用。

②推進實施生產(chǎn)調(diào)度信息化管理。建立氫氣、蒸汽、循環(huán)水、除鹽水、瓦斯等公用工程系統(tǒng)平衡總圖，當系統(tǒng)出現(xiàn)波動時，通過查看公用工程系統(tǒng)平衡總圖，能直觀檢查各裝置用量情況進行調(diào)整平衡，縮短波動時間。建立完善的調(diào)度指令模塊可以通過調(diào)度指令模塊實現(xiàn)指令的下發(fā)、審批、執(zhí)行及反饋，最終形成生產(chǎn)指揮全流程閉環(huán)管理。

③建立生產(chǎn)報警管理模塊。通過MES提取DCS中全部報警數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析挖掘。通過對不同裝置、不同報警類型的分類統(tǒng)計，形成可視化分析展示，將單位時間內(nèi)多次報警或長時間報警的工藝位號篩選出來，分析原因，并督促相關(guān)部門采取合理的解決措施，降低裝置報警率，為裝置的長周期平穩(wěn)運行打下堅實的基礎(chǔ)。

④開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)分析模塊。通過該系統(tǒng)生產(chǎn)管理人員能夠根據(jù)特定工藝分析需求，任意調(diào)取相關(guān)工藝參數(shù)、實驗室分析、能耗物耗等數(shù)據(jù)，提供多種數(shù)據(jù)分析工具，實現(xiàn)以圖表、趨勢線等方式組合比對分析，方便快速準確地對異常情況進行定位分析。

⑤開發(fā)裝置運行情況體檢模塊。將各關(guān)鍵參數(shù)、質(zhì)量指標、能耗指標等數(shù)據(jù)的當前值與設(shè)計操作值（也可為工藝卡值或24小時平均值）進行對比，并將偏差較大的數(shù)據(jù)突出顯示，方便技術(shù)管理人員和交接班人員一目了然掌握當前裝置運行是否正常。

3? ? ? 總? ? 結(jié)

結(jié)合石化企業(yè)信息化發(fā)展需要，未來MES的發(fā)展主要有以下三個方面：

（1）提高MES數(shù)據(jù)采集的能力。通過提高系統(tǒng)性能、對采集的數(shù)據(jù)進行篩查校驗、增加生產(chǎn)裝置數(shù)據(jù)采集點等方式，提高MES數(shù)據(jù)采集的實時性、準確性和完整性，為其他信息系統(tǒng)和模塊提供更加及時、準確、全面的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，方便生產(chǎn)管理人員對生產(chǎn)運行全過程進行管控。

（2）建設(shè)以MES系統(tǒng)為核心的生產(chǎn)管理系統(tǒng)集群。充分利用MES系統(tǒng)采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，圍繞MES系統(tǒng)建設(shè)生產(chǎn)管理集群，根據(jù)實際生產(chǎn)業(yè)務需求，促進生產(chǎn)管理流程與信息平臺系統(tǒng)相匹配，推進各類生產(chǎn)系統(tǒng)的應用集成和數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)生產(chǎn)工藝、設(shè)備、安全環(huán)保等多種專業(yè)業(yè)務在系統(tǒng)內(nèi)有效開展。

（3）推進MES與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的深入融合[4]。充分利用人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)，對MES采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時自動分析，實現(xiàn)工藝預警、操作優(yōu)化、設(shè)備預知性維修等多種功能，達到提高裝置生產(chǎn)平穩(wěn)率、減少非計劃停工次數(shù)、節(jié)能降耗、降本增效的目的。

主要參考文獻

[1]王華.煉油化工MES功能與架構(gòu)研究[J].計算機與應用化學，2010（10）：1437-1439.

[2]劉剛，諶湘臨，張少寧.石化生產(chǎn)執(zhí)行制造系統(tǒng)智能化功能提升及應用[J].化工進展，2017，36（7）：2714-2722.

[3]吳雷，煉油企業(yè)中的MES系統(tǒng)應用[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2013，42（10）：64-66.

[4]索寒生，吳蔚，段然，等.石化行業(yè)MES發(fā)展及展望[J].計算機與應用化學，2018，35（6）：515-520.