面對世界石油化工業日益激烈的競爭，全方位降低成本，提高經濟效益已成為企業的目標。當前企業管理方面主要問題還有以下幾方面：①業務流程與溝通機制不暢：在運行管理上是職能驅動而不是流程驅動，缺乏結合流程進行清晰合理的職責和權力的界定，沒有建立快速暢通的各類信息的匯總與處理體系；②調度缺乏優化、憑調度員經驗進行、調度難度大、任務重；③現場生產管理粗放，生產數據采集不準確，不及時，不能準確分析裝置生產的運行狀況；④物料移動缺乏跟蹤管理、生產成本難以計算，考核指標的權威性缺乏足夠的數據支持；⑤物料難以平衡；⑥生產是一個多投入、多產出的過程，尤其是企業在實施ERP系統，ERP的物料、資金流、信息流三流合一的功能受到制約，成為企業生產管理需要迫切解決的問題；⑦信息分散、標準不一，企業的信息無法共享，生產過程的自動化，生產管理仍然是人工作業；⑧局部優化了，全局不優，制約了生產效率和效益進一步提升。因此，采用生產過程集成管理體機制對企業現有資源進行整合，可實現企業管理現代化與自動化系統聯結，解決了企業復雜生產管理問題。
1 MES的解決方案
1.1 MES定義
生產運行系統的英文全稱是Manufacturing Execution System，簡稱MES，是美國管理界20世紀90年代提出的新概念。MESA（國際聯合會）對MES的定義是：“MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理�！�
MES強調控制和協調，是使計劃系統能落實到實處的執行系統，在石化企業經濟效益控制中有很高的應用價值。MES在控制計劃執行中的價值如圖1所示。
圖1 MES在控制計劃執行中的價值
1.2 MES工作基本原理
MES面向生產執行，連續實時數據庫和關系數據庫，對生產過程進行監視、控制和診斷、單元整合、模擬和優化，并進行物料平衡、生產計劃、調度、排產等操作管理。
MES作為連接控制層與管理層的一個中間紐帶，完成從生產命令下達到生產統計的整個生產過程的管理，并實時地將生產過程信息反饋給ERP及其他信息系統，從而將生產活動信息與管理活動信息有效集成。因而，在企業信息化系統中，MES起著承上啟下的作用（見圖2）。
圖2 MES在企業信息化建設中的作用
MES系統由11個模塊組成，以滿足4個層面的生產過程控制和查詢的需求，如圖3所示。
圖3 MES系統架構
2 MES在煉油生產中的應用
2.1 全面集成企業信息
MES系統將分散的企業生產數據集中起來，儲存在數據庫中，為企業搭建一個信息平臺。通過MES系統建設，集成覆蓋煉油廠各生產車間裝置信息、罐區信息、公用工程信息的實時數據中心，為生產管理部門的各種專業應用提供數據支撐。該數據平臺提供裝置管理、化驗數據管理、罐區管理、公用工程管理、生產調度管理、統計管理的數據平臺，生產相關部門可利用MES系統的強大的數據平臺進行業務處理。
2.2 傳遞信息的樞紐
MES系統是處于控制層和企業資源計劃系統（ERP）之間的信息傳遞樞紐，與上層的ERP等業務系統和底層的DCS等生產設備控制系統協同工作，提供聯結現場層、提高生產經營效益的功能。另外，監控控制層的運行狀態，采集物料、工藝、質量、設備狀態數據，經過分析、計算與處理，并將生產狀態傳遞給ERP層，為ERP系統真正實現物流、資金流、信息流三流合一提供重要基礎數據。
2.3 報表開發和數據挖掘
利用MES系統信息平臺，對數據進行分析和處理，從中提取信息開發各種應用報表，為企業生產決策和優化服務�；贛ES各業務模塊的生產報表和生產信息查詢平臺，提供豐富的信息展示手段為各級管理層提供了直觀的數據報表，使生產管理人員及時了解企業生產運行狀況、及時發現生產中的安全隱患、有效的提升產品質量和生產運行效率。
2.4 物料平衡
煉油企業中的物料平衡通常指原料與產品之間的平衡（或者物料中某個組分的進出量之間的平衡），原料與產品（或者是某個組分的進出料）兩者之間的差異為損失。損失可能是由于儀表測量不準確造成的，可能是物料泄漏造成的，也可由廢氣、廢水和廢渣的排放造成的。實施MES后，模型將站在全廠的角度進行平衡，從原料進廠到產品出廠，對各生產裝置、罐區等進行評價與平衡，平衡整定后的數據可用來跟蹤、分析裝置的運營狀態。物料平衡模型可根據數據中心的數據進行整定，找出儀表顯著誤差供計量部門進行校表提供指導；可以為生產管理部門根據差異查找泄漏點提供較可靠的依據。
2.5 調度方案優化
調度對企業安全穩定生產舉足輕重，調度指令的不合理會給企業帶來損失，同時調度管理具有復雜性、制定過程中靈活性和執行過程中的強制性等特征。用生產調度優化來指導裝置生產操作，使生產方案更加切合實際，實現優化生產。
2.6 生產運行管理
煉油廠使用MES系統實現跟蹤物流，及時發現問題并提升管理。通過流程圖和生產監控手段，生產調度實現物流跟蹤可視化、及時掌握整個煉油的生產過程、及時發現操作中存在的問題和生產瓶頸；在跟蹤生產作業計劃的執行情況的基礎上協調裝置與罐區之間生產關系，合理安排物料，保障企業安全平穩生產。如對全廠瓦斯系統進行監控，及時進行調節，全年沒有瓦斯排放事件發生。據統計，2008年比2007年少排放瓦斯683噸。
運行監控管理。MES系統可以監控、記錄生產裝置的工藝指標偏差，判斷運行指標是否滿足目前的操作參數與工藝指標并對比，超出范圍報警，操作人員對偏差分析其原因，便于管理人員查詢和管理；收集報警多的控制點，對過程控制的性能進行持續改進，提高裝置的安全性及可靠性。
液體罐區管理。MES中的罐區管理模塊詳細采集區的收付操作、實現罐區狀態監測、進行庫存盤點和罐內物料量計算、采集質量信息、記錄罐等各種操作并完成操作記錄、實現罐區收付臺帳等數據管理業務，規范和提升企業的罐區管理。
2.7 化驗室管理
MES系統可以根據每個車間的化驗重點來確定具體的質量分析任務，按照各裝置生產過程中的不同的原料和產品、不同的方案和加工時間，相應確定從原料、半成品和成品中采樣的不同的周期，由系統自動調度樣品分析計劃，并提供統計和對比分析功能，便于生產崗位和管理人員及時了解產品質量信息，產品質量變化趨勢，及時調整相應操作，提高產品質量，減少不合格產品。
2.8 公用工程管理
MES系統公用工程管理模塊可以解決部分車間計量條件不理想、數據采集手段不先進、以人工抄表或單位報量的方式進行管理的效率和準確性不高、由于數據量大導致公用工程的平衡困難、影響車間生產成本準確核算的問題。
3 效果評價
通過MES的實施，實現了生產信息共享，生產數據保證數出一門，無二義性，能夠為基層管理人員、各級領導提供相應的綜合查詢與分析信息，特別是能及時、準確地為領導及主管部門提供有關生產裝置運行方面的綜合查詢與分析信息，提供決策支持，提高了生產管理水平。
1）流程優化與管理規范化。涵蓋了煉油廠生產業務流程優化和操作管理規范化，在適應生產經營管理運作要求的同時，基于先進的管理模式，有效規范了生產管理工作流程，從而幫助企業實現高度實時性和規范化運作。
2）提高業務透明度。由于生產數據都由系統所管理，嚴格執行業務流程式審核過程，減少了人為因素造成誤差情況，避免管理不規范，管理人員也能隨時了解生產裝置的運行情況，便于監督和管理，使生產管理活動受控水平提高。
3）為其他應用系統提供生產數據平臺。系統搭建了先進的數據管理平臺，并采用標準的OPC接口，為公司將來要上的ERP等煉油與化工企業應用系統提供豐富的數據源，為公司的現代化管理奠定基礎。
4）該系統的使用，不但使生產管理中事務處理工作的勞動強度大大降低，解放了勞動力，提高了工作效率和工作質量，理順了生產管理業務流程，還增強了生產管理人員的管理能力，提高了管理水平，真正走向了現代化管理。
5）系統查詢設計合理，具有通用查詢功能，方式靈活，信息全面、準確、及時。
6）系統充分利用網絡和ORACLE數據庫提供的安全保密措施，建立了系統的用戶管理機制，數據備份、保存設備先進，從而保證生產數據的安全性與保密性。
4 實施MES效益
MES的實施和應用，提高了煉油廠生產管理水平，給生產管理工作帶來許多方便和益處，使各生產裝置的非計劃停車和以往相比下降了很多，給煉油廠帶來了可觀的經濟效益和社會效益。
4.1 經濟效益
4.1.1 直接經濟效益
實施MES系統后，生產操作得到優化，有效降低了質量損失，通過位號監控提高裝置運行平穩率，通過化驗數據分析工具，掌握裝置運行變化趨勢，提前進行相應操作，減少了裝置波動或產品質量變化。根據國外權威咨詢公司的測算，煉油企業可以降低每桶原油的加工成本5美分左右。據2008年原油加工量580.02萬噸，由此推算出MES實施后的潛在效益如下：
580.02×10000×7.4（桶/噸）×0.05×6.8≈1459.3萬元
節省瓦斯效益：683×85元/噸=58.055萬元
合計1517.3萬元
4.1.2 間接經濟效益
1）提高企業人員的業務能力和工作效率
MES系統實施后，極大推動企業生產運行中各項專項業務的完成能力，例如：調度排產業務、物料平衡業務等，因企業生產中的各項業務大都有以下特點：數據的收集及整理需要花費大量的時間，而業務的完成多依靠人員的經驗及估計，成為限制生產效率提高的重要因素。而專業的信息系統，不僅可以節約其業務完成的時間，更能通過模型化、數學化的運算功能幫助業務人員高速、高質地完成業務工作。
2）提升企業管理能力
MES的核心目標就是通過集成化的信息系統，幫助管理人員更好的完成生產管理工作。MES系統實施后，生產信息的采集、整理、傳遞更加快速，數據質量更加可靠，縮短了一些經營數據的時效周期，企業應對變化能力增強。數據質量的全面提高，為企業經營管理提供了強大的數據保障，使企業提高競爭能力，實現精細化管理成為可能。
3）促進企業信息化建設
MES系統涉及到企業絕大多數的業務領域，向下其涉及到企業的網絡建設、裝置自控系統，向上又與各類專業系統及應用、ERP系統有著密切的聯系，對企業信息化建設的硬件、軟件和應用等方面都有著較大的影響。MES系統的實施與應用對企業信息化建設，提高信息化管理水平有著舉足輕重的影響。
4.2 社會效益
MES系統是煉化企業重要的應用信息系統，其實施與應用將整體提高企業的生產運營能力，完全符合國家利用信息化帶動工業化的政策，并帶來較大的社會效益。
MES系統提供的實時監控功能、過程記錄功能，使操作人員能更加快速準確識別生產中的危險情況并規范一線人員的生產操作，幫助操作人員形成安全習慣。MES系統的應用使企業安全生產更加有保障，為員工、企業和社會帶來較大的安全效益。
MES系統的實施，還可以促進企業的節能減排工作。企業管理人員通過該系統可以及時得到生產裝置的能耗及公用工程數據，對生產過程中出現的問題做出快速的應對，間接促進企業在低能耗、低排放的運行，為企業帶來一定的環保效益。
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本文標題：MES信息集成技術在生產管理中的應用
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