1 生產執行系統(MES)的概念
生產執行系統(Manufacture Exeeute System，簡稱MES)是來源于制造業的一個管理信息化概念。生產執行系統輔助工廠貫徹和執行生產計劃，是以過程數學模型為核心，連接實時數據庫或非實時的關系數據庫，對生產過程進行實時監視、診斷和控制，在生產過程層(而不是管理層)進行物料平衡，安排生產計劃，實施調度、排產及優化。MESA(MES國際聯合會)總結歸納了11個主要的MES功能模塊，包括工序詳細調度，資源分配和狀態管理，生產單元分配，過程管理，人力資源管理，維護管理。質量管理，文檔控制，產品跟蹤和產品清單管理，性能分析和數據采集。物料管理等模塊。煤炭行業中MES系統應用包括以下九個方面：作業績效管理、生產作業管理、設備停機管理、生產質量管理、物料跟蹤管理、作業計劃管理、作業知識管理、設備維護接口、生產成本管理，這九方面功能可根據企業實際情況分步實施。
2 煤炭生產企業實施生產執行系統的必要性及可行性
長期以來，我國煤炭企業的管理層級呈現礦務局(集團公司)、礦、井(區)、隊、班組這一塔式結構。局(公司)負責整體生產布局，生產發展中、長期規劃，生產系統改造完善，設備更新改造等工作；礦生產管理部門負責生產發展規劃、生產系統改造完善的實施和日常生產組織管理工作。圍繞這一塔式布局，煤炭企業信息化建設模式一般為：首先發展以實時監控為核心的自動化控制系統(過程控制系統PCS、PLC系統等)；然后建設以ERP為代表的管理信息系統。然而，在過程自動化與管理信息化之間存在數字鴻溝，導致無法將管理同生產緊密結合，ERP等管理系統的應用效果大打折扣。生產執行系統正是打通這一瓶頸不可或缺的手段，其主要作為可以概括為：MES系統銜接下層PCS系統與上層ERP系統，采集并存儲現場實時數據，對其梳理、統計、分析后形成有助于揭示現場生產情況的信息，融合、貫通上下層的實時信息與管理信息，通過信息集成形成優化控制、優化調度和優化決策等的判斷和指令，幫助實現煤炭企業生產過程安全、穩定、均衡、優質、高產、低耗等目標。生產執行系統同ERP系統及PCS系統的關系如圖1所示。
圖1 生產執行系統與ERP系統及PCS系統的關系
2.1 煤炭企業生產經營的特點
(1)由于煤層地質與水文地質條件復雜多變，會影響設備工況、煤質及生產計劃與運行。
(2)煤炭生產工藝流程基本不變，采掘、運輸、選運整個過程工序緊密，連續運行不間斷，生產過程剛性較強，不可預期的物料延誤及關鍵設備故障等，會影響整個生產過程。
(3)選煤工藝生產過程是一個典型的設備密集型生產過程，生產設備安全、穩定、長周期、滿負荷、優質運行是實現低成本、高利潤的關鍵。
(4)設備價值高且采購周期長，同時，由于生產強度大，設備維修頻次高且使用壽命較短，必須持續優化設備購置選型策略并及早預見到設備能力缺口。
(5)煤礦的生產過程涉及采掘、通風、提升運輸、排水、供電、調度通信等多種技術，專業面廣，需各學科、多工種相互配合。
2.2 神東公司實施MES系統的主要經驗
(1)建立和完善科學合理的煤炭生產與設備運行管理指標體系，根據管理目標和操作任務的需要，采集、抽取、清理、驗證和分析現場實時數據，結合應用工廠模型、時間利用模型、故障原因矩陣等工具和分析方法，全方位監控生產運行和作業實績，防止瞞報、遲報、篡改各項統計數據，確保數據準確，使生產與設備運行處于透明受控狀態。
(2)通過準確記錄生產中停機事件的現象、故障原因、處置措施，計算不同系統、不同設備的可靠性指標、故障頻次及影響時間，對計劃內、外的停機事件及低效運行的設備做出報告。通過量化的指標體系進行深入分析以發現薄弱環節，幫助管理者制訂更有針對性的設備維護的優先級、新設備選型購置策略并改進操作流程，同時指導編制設備維修計劃。
(3)通過加強對設備綜合效率的管理來提高設備運行的可靠性和設備利用率，使故障停機時間與計劃檢修時間之和最小，增加有效生產時間，提高產能利用率，降低運營和維護成本，協助公司進行持續改進，進而實現精益生產。
上述情況表明，生產執行系統在煤炭生產企業實施是可行的、有益的，對已實施了ERP系統并建立較為完善的底層控制系統的企業，其實施收益將更為可觀。
3 在A公司推廣生產執行系統的初步設想
目前，A公司的工作中心除了持續擴大生產規模外，還將更多的注意力投入到提高回采率，提高設備運行效率，降低設備能耗水平，降低運作成本上的精細化生產運營上。由此帶來的企業管理方式將從粗放型向精益化轉變，強調“用數據說話”“依據數據進行決策”，把原來一些難以測量和評價的工作質量和過程質量，通過科學合理地設計關鍵指針體系，借助信息技術獲得準確、實時的數據并將其轉化為易于理解且使用的信息，從而找出最關鍵的因素幫助企業獲得改進機會，進行整體優化，使生產過程更加有效率，產量穩定并逐步提高。
3.1 實施生產執行系統的側重點
(1)輔助ERP系統將企業的實際生產作業計劃制定得更細致，定義得更準確，同時也具有更好的可操作性，可以提高生產過程的作業效率。
(2)輔助ERP系統將企業成本管理做實，為原煤、商品煤成本的統計提供真實、準確、及時的原始數據。
(3)注重提高設備運行時間，增加設備可靠性，減少設備空轉時間，達到提高生產效率的目標。
(4)降低生產運營成本，特別是改變以往成本核算模糊分攤的情況，實現按班組等更細顆粒度的實時統計。
(5)通過監控和對比設備維修的頻次、時間和故障情況，制定或優化設備維修模式，防止設備出現過維修、欠維修的現象。
(6)通過MES實現煤炭生產過程的知識積累，事故與故障歷史記錄和處理知識可在全公司范圍傳播，有利于減少故障診斷時間，提高指揮調度水平。
3.2 重點推動的幾個方面
(1)建立基于生產執行系統的A公司生產計劃與調度管理系統。在公司層面建立礦井資源管理及生產流程模型，覆蓋全公司的生產主計劃及輔助生產計劃過程，并將整個計劃與執行回饋體系結合起來，將全公司的總調、礦井、選煤廠調度統一納入到系統，實現生產計劃的協同安排，提高計劃的編制效率，合理利用生產資源，最終實現生產效益的最大化。
(2)建立設備運行及效能管理系統。礦井從綜放工作面→順槽→大巷→主井→上倉，每個環節設備故障都會引起整個生產流程的停產、停運。通過對計劃內和計劃外的生產中斷事件及低效運行的設備做出報告，從而能夠對發生生產中斷的原因進行全面的分析，對設備和系統的可靠性進行基于風險的評估，科學評價礦井生產能力，通過量化的指標體系發現薄弱環節，從而制定設備維護的優先級，提高系統運行的可靠性，延長正常生產時間，提高產能利用率，增加產量，降低運營和維護成本。
(3)加強生產成本管理。自下而上各個管理職能部門(班長、車間主任、廠長、生產副總)乃至集團公司總部對生產的投入和產出一覽無余，幫助提高生產決策水平，減少手工統計錄入時間。
(4)加強維修管理。通過在生產執行系統中記錄設備故障原因、處置措施、原因分析，不斷積累維修經驗，逐步建立一套完整的設備維修經驗支持系統，提高維保技能。維修分為預防性維修、計劃性維修、故障維修、點檢、設備潤滑管理等，設備維修活動的記錄是設備管理工作的重要一環。MES需要與ERP中的EAM系統共同配合完成設備維修工單管理(工單觸發、內容驗證、工單統計分析)使得設備維修管理更加高效。使用生產執行系統時，需要建立并維護一套完整的設備維修業務流程，通過這個固化的標準流程指導設備維護工作符合管理過程的要求。當設備發生故障后，調度或操作人員通過生產監控畫面或客戶端設備停機管理界面發現停機事件時，使用客戶端界面提交維修請求。而設備機電維護部門的人員看到請求后指派維修人員進行維修動作。當維修完成后，由設備維護部門對維修記錄進行完善并確認。
3.3 經濟效益
(1)提高企業對生產全過程的監督與控制能力，及時發現生產過程中存在的問題，將生產安全隱患消滅在萌芽狀態。
(2)提高企業的生產效率，最大限度地幫助企業有效使用現有生產資源。
(3)提高生產安全性。通過大量使用工業控制設備與系統，減少人工差錯與干預，依靠技術手段提高安全性。
(4)細化管理，降低企業生產成本。通過各種信息技術的使用，減少人工需求，降低人員成本。另外，應用系統為管理者提供良好的工具，來改進和優化管理，降低成本消耗。
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本文標題：煤炭生產企業建設生產執行系統的思路初探
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