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 是一個常駐工廠層的信息系統(tǒng)，介于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的計劃系統(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)與計劃的信息紐帶。

    隨著中國煉化企業(yè)基礎(chǔ)自動化建設(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，煉化企業(yè)生產(chǎn)過程中的大量不確定性，使管理計劃常常和生產(chǎn)實際相脫節(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，建立無縫對接的信息平臺，其關(guān)系見圖1。

圖1 MES 與ERP、PCS 的關(guān)系

    在產(chǎn)品從指令下達(dá)到成品產(chǎn)出的整個過程中，MES 扮演生產(chǎn)活動的“信息傳遞者”的角色，可以自動傳達(dá)生產(chǎn)指令，及時收集、上傳和處理生產(chǎn)現(xiàn)場的信息，從收集的實時數(shù)據(jù)中提取ERP 所需的正確信息，聯(lián)接現(xiàn)場層和經(jīng)營層。這一信息流動過程涉及了企業(yè)計劃任務(wù)、物料流動、庫存跟蹤、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制、能源管理等各個業(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。

1 MES 在煉廠的應(yīng)用情況

    煉油廠應(yīng)用MES 系統(tǒng)旨在對生產(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或制約因素，及時調(diào)整生產(chǎn)運行計劃，使煉化生產(chǎn)處于最佳化運轉(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 等幾個模塊構(gòu)成，主要包括實時數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、物料信息查詢、運行管理、裝置用戶應(yīng)用、罐區(qū)用戶應(yīng)用、生產(chǎn)調(diào)度報表等功能，具體功能結(jié)構(gòu)框架見圖2。MES 各基礎(chǔ)子系統(tǒng)的實施，保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性傳遞；與實驗室信息管理系統(tǒng)的結(jié)合，實現(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)報表的自動生成，為各級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 結(jié)構(gòu)框架圖

1.2 PHD/APP 模塊

    PHD 是實時數(shù)據(jù)庫的簡稱，用于存儲和管理實時生產(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)。通過實時數(shù)據(jù)庫軟件對各種來源、各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理組織，將全部的實時及相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)集成在一個統(tǒng)一的平臺，以標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲于實時數(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 是基于實時數(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，是實時數(shù)據(jù)的一個上層應(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，對生產(chǎn)操作進(jìn)行監(jiān)控，分析生產(chǎn)條件，對事件進(jìn)行預(yù)警和處理。

    生產(chǎn)裝置DCS 控制系統(tǒng)的廣泛普及，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確可靠，為MES 系統(tǒng)的正常運行提供了充分保障。PHD/APP 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(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)的歷史數(shù)據(jù)，對比參數(shù)執(zhí)行，分析現(xiàn)場操作。不同級別的管理人員可以在同一時間獲取全部重要工藝參數(shù)、操作平穩(wěn)率數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時監(jiān)控生產(chǎn)過程。

    同時，PHD/APP 具有自動生成基于裝置生產(chǎn)操作實際的統(tǒng)計報表功能。通過合理配置考核參數(shù)，實現(xiàn)了對每一個考核參數(shù)在考核期內(nèi)執(zhí)行情況的自動統(tǒng)計，完成崗位、班組、裝置、工廠四級平穩(wěn)率統(tǒng)計；對于平穩(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)計結(jié)果真實、可靠，便于日常考核管理。自動采集生成崗位記錄，通過選取設(shè)定，可以自動記錄DCS 上所有操作數(shù)據(jù)，避免了手工記錄數(shù)據(jù)少、筆誤、品次低的問題，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(zhǔn)確信息；另一方面，使各級管理者對裝置生產(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 是運行管理模塊，按照生產(chǎn)計劃，對生產(chǎn)運行的整個過程進(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功能。

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

    OM 按照事先提供的裝置工藝卡片指標(biāo)要求，對工藝條件執(zhí)行自動判斷，并及時提示超標(biāo)現(xiàn)象，自動累計偏差時間，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)控記錄趨勢圖，為裝置操作分析積累了原始資料。OM 還實現(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)用極大方便了公司各級管理人員實時監(jiān)控裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)情況和生產(chǎn)計劃執(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，根據(jù)全廠日物料平衡信息可及時進(jìn)行盈虧分析，并為ERP 實施打下了基礎(chǔ)。PB 建立了統(tǒng)一的物流信息平臺，通過信息采集和修正，進(jìn)行收率計算，顯示公司各生產(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，保證了物料平衡數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)一致，更符合實際，利用內(nèi)置的計算公式生成報表，避免了人為計算產(chǎn)生的錯誤。從這些質(zhì)量數(shù)據(jù)，可以直觀了解當(dāng)日各儲罐的物料名稱、罐存、收復(fù)油方向等信息，了解裝置各產(chǎn)品質(zhì)量、收率等信息。PB及時反映了工廠生產(chǎn)過程的物料信息及各階段的產(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)和計劃下達(dá)的準(zhǔn)確性大大提高，實現(xiàn)計劃生產(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 是實驗室信息管理系統(tǒng)的簡稱，主要是對實驗室的質(zhì)量檢驗信息進(jìn)行管理，并為生產(chǎn)執(zhí)行及時提供質(zhì)檢報告。

    LIMS 系統(tǒng)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。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實現(xiàn)了分析檢驗任務(wù)網(wǎng)上調(diào)度，實行分析過程的操作員、組長、技術(shù)員、主任逐級審批管理；自動采集化驗儀器數(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；分析報告自動生成，并與產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)對比，可以第一時間發(fā)現(xiàn)不合格品，進(jìn)行操作調(diào)整；記錄采樣分析過程，實現(xiàn)對操作人員、檢驗設(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，可以及時直觀地了解生產(chǎn)所需的全部分析數(shù)據(jù)，包括日報瀏覽、成品臺賬、臨時加樣報表、成品不合格臺賬、原料臺賬等信息，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。

2 結(jié)語

    MES 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是一點錄入，多點共享，強調(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)用來開，系統(tǒng)的優(yōu)越性已充分發(fā)揮，實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的實時監(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)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實時化的MRP/MES/PCS 信息體系，全面提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平，為企業(yè)提高效益打下堅實的基礎(chǔ)。

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本文標(biāo)題：煉油企業(yè)中的MES/ERP系統(tǒng)應(yīng)用

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