甕福集團是集磷礦采選、磷復肥、磷煤化工、氟碘化工生產(chǎn)貿(mào)易和國際工程總承包為一體的國有大型磷化工企業(yè)，主體是磷礦采選和磷工業(yè)加工，主要業(yè)務包括磷生產(chǎn)中的運行管理、設備維護、工程管理、貿(mào)易服務以及相關的安全質(zhì)量與成本管理等。磷肥工業(yè)生產(chǎn)裝置屬典型的流程生產(chǎn)工藝，具有高溫、高壓、強腐蝕、連續(xù)、流程長而且控制復雜的特點，并且上下游裝置的聯(lián)系非常緊密。因此，實施專業(yè)化的制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)十分必要。
MES系統(tǒng)是位于上層的ERP系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的信息管理系統(tǒng)，是工業(yè)綜合自動化技術發(fā)展的關鍵，主要用于對車間的生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)設備及材料等方面進行詳細的作業(yè)計劃、實時信息反饋和數(shù)據(jù)分析。MES直接支持車間一線生產(chǎn)人員的工作，為操作和管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤和所有資源(人、設備、物料)的當前狀態(tài)。甕福集團各生產(chǎn)裝置采用了DCS和PLC以及調(diào)度系統(tǒng)實時監(jiān)控等硬件設施，為MES系統(tǒng)的實施提供了相應的硬件支持。筆者就甕福集團公司MES系統(tǒng)的具體實施過程作簡要介紹。
1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與存在的問題
甕福集團的信息化部專門負責信息資源的收集、歸檔和管理。雖然生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)(如DCS和PLC)都運行正常，集團局域網(wǎng)也作了升級和規(guī)劃，物質(zhì)備件計劃K3系統(tǒng)、金碟財務系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)(OA)也在獨立使用，但由于沒有建立信息化管理平臺，存在信息孤島問題。管理部門需要的數(shù)據(jù)采集由人工完成，不僅工作效率低，而且容易出錯，給各級管理人員實時了解設備的運行狀況及生產(chǎn)運行參數(shù)等信息都帶來很大不便。
1.1 管理結構
甕福集團公司的生產(chǎn)組織結構大體分為公司層、廠礦層、分廠層和車間層，而且地域分散——甕福集團總部與磷肥廠、磷業(yè)公司和磷礦相距100km，磷肥廠距磷礦約40km，每個廠又有多個分廠和生產(chǎn)裝置，不但生產(chǎn)組織結構復雜，而且設備數(shù)量多、種類雜，實施信息化管理比較困難。
1.2 信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡
辦公網(wǎng)和生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)獨立運行，沒有連接。新建和改建的新裝置沒有上調(diào)度系統(tǒng)，沒有網(wǎng)絡連接和通訊。大部分控制系統(tǒng)是上世紀90年代配置的，設備老化，不同設備的數(shù)據(jù)接口和格式也不相同，設備信息不能集中共享，形成了很多信息孤島。
1.3 數(shù)據(jù)錄入
公司內(nèi)部網(wǎng)頁上的生產(chǎn)和設備日報表的很多數(shù)據(jù)由人工輸入，如原材料消耗、計量數(shù)據(jù)及設備運行時間等，而節(jié)假日工作人員少，容易把數(shù)據(jù)抄錯或漏抄，導致數(shù)據(jù)統(tǒng)計不全和失真。
2 實施目標
甕福集團于2011年引入MES系統(tǒng)，把上層計劃和下層生產(chǎn)設備的實時數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，形成一個整體優(yōu)化的信息管理系統(tǒng)，即：
a．通過對各種相關信息的收集，形成及時、準確、真實和清晰的企業(yè)信息，建立一套快速、靈活、準確的反應體系，使企業(yè)處于最佳化運轉(zhuǎn)狀態(tài)：
b．借助MES系統(tǒng)支持設備管理工作，實現(xiàn)預防性維修單的自動生成、備件定額的生成以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設備運轉(zhuǎn)狀況歷史數(shù)據(jù)的可追溯性。包括儀表參數(shù)、設備運行時間、停機時間記錄及可靠性計算等；
c．實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和計劃的集成，具有對生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)進行存儲和分析的功能，如生產(chǎn)完成情況、同期生產(chǎn)情況及趨勢分析等，同時自動生成各種生產(chǎn)報表并傳送給相關部門；
d．通過本系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)生產(chǎn)過程和生產(chǎn)與業(yè)務流程的優(yōu)化，進一步降低成本。
3 實施方案
MES系統(tǒng)能夠給上層管理系統(tǒng)(如ERP)提供設備的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)控制層(如DCS)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的優(yōu)化集成，達到信息共享和數(shù)據(jù)分析。把未進入控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或未進入調(diào)度系統(tǒng)的裝置納入系統(tǒng)內(nèi)，個別安裝位置較遠而無法進入系統(tǒng)的，用無線傳感器接入就近的控制系統(tǒng)中。同時，盡量減少人工輸入數(shù)據(jù)量。
甕福集團MES系統(tǒng)(圖1)采用B/S架構，配置14臺網(wǎng)關機，采集磷礦、肥廠、磷業(yè)公司和藍天公司的13套DCS/PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)(4套橫河DCS、4套浙江中控DCS、一套歐陸DCS、兩套AB-ROCKWELL PLC、西門子和施耐德PLC等)。調(diào)度室與控制裝置DCS/PLC之間通過光纖連接，接入生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)PI服務器，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在以磷肥廠為中心把網(wǎng)絡連接在一起，其它的通過電信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)送往磷肥廠的服務器中，磷肥廠的數(shù)據(jù)服務器通過電信網(wǎng)絡接入Internet，集團總部通過Internet瀏覽服務器數(shù)據(jù)并下達生產(chǎn)指令。PI服務器通過網(wǎng)絡與MES服務器通訊，將數(shù)據(jù)信息傳送給MES進行信息交換和處理。MES服務器采用IBM3850，4CPU 1.8GByte，集成雙千兆網(wǎng)卡，冗余電源。操作系統(tǒng)選用Server2003。
圖1 MES系統(tǒng)配置
MES通過VS2010進行組態(tài)，實現(xiàn)調(diào)度、能源、設備、采集、分析、庫存及采購等管理。配置3臺防火墻保證網(wǎng)絡的安全：第1臺配置在磷礦數(shù)據(jù)往外發(fā)布的地方；第2臺配置在數(shù)據(jù)往服務器輸送的地方；第3臺配置在服務器往外發(fā)布數(shù)據(jù)的地方。并在每套DCS與服務器之間配置網(wǎng)關機，對服務器和DCS進行隔離，保障DCS的安全性。公司、廠(礦)、分廠和車間各級生產(chǎn)管理人員可以通過分配的權限。瀏覽和索取自己的信息。
4 應用效果
甕福集團裝置較多、地域分布廣，信息量大，訪問量也大，MES系統(tǒng)投運后實現(xiàn)了以下功能：
a．提高了工作效率，極大地方便了各級管理人員了解生產(chǎn)運行情況、產(chǎn)品質(zhì)量控制、原材料消耗及安全環(huán)保等生產(chǎn)信息；
b．生產(chǎn)數(shù)據(jù)都進入到計算機系統(tǒng)中，可以監(jiān)督一線操作人員認真負責地在崗操作；
c．系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息相對完善，節(jié)省了人力，減少了紙上作業(yè)，降低了生產(chǎn)資源、成本以及生產(chǎn)過程中的錯誤率；
d．所有數(shù)據(jù)形成了一個關系數(shù)據(jù)庫，為管理層作出決策提供了科學的依據(jù)；
e．有效地對設備運行狀態(tài)和運行參數(shù)進行監(jiān)控，避免了事故和意外事件的發(fā)生，并可對設備的開/停車時間和可靠性進行分析；
f．為生產(chǎn)管理提供了有效的平臺，使工作流程進一步優(yōu)化，工作響應速度大幅提升，企業(yè)管理效率進一步提高。
MES系統(tǒng)投運過程中，運行穩(wěn)定、可靠，維護簡單，操作方便，而且系統(tǒng)的可擴展性良好。
5 結束語
MES系統(tǒng)的實施，給管理層提供了及時、準確、真實和清晰的信息，保證與生產(chǎn)密切相關的部門及時、有效地了解到各方面的信息，使企業(yè)的各項生產(chǎn)調(diào)度和決策信息及時下達到生產(chǎn)第一線，使之有效貫徹和執(zhí)行。生產(chǎn)更加平穩(wěn)、成本進一步降低、事故率也大幅減少。
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本文標題：MES系統(tǒng)在磷化工中的應用
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