制造執行系統MES(Manufacturing Execution System)是20世紀90年代由美國先進制造研究機構(AMR)提出并使用的一種新型的企業生產管理系統。MES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是一個常駐工廠層的信息系統，介于企業領導層的計劃系統與主生產過程的直接工業控制系統之間，它以當前視角向操作人員、管理人員提供生產過程中全部資源(包括人員、設備、材料、工具和客戶要求等)的數據和信息，是連接生產與計劃的信息紐帶。
隨著中國煉化企業基礎自動化建設與改造基本完成，在連續化的過程生產企業，信息化技術逐漸與企業生產過程融合，并發揮著越來越重要的作用。但是。由于煉化企業生產過程中的大量不確定性，使管理計劃常常和生產實際相脫節，導致管理信息系統的應用效果不夠理想，MES的發展和應用有效解決了這一問題。企業資源規劃系統(ERP)作為業務管理系統，過程控制系統(PCS)進行過程控制，而MES則作為生產執行系統，為ERP和PCS提供關鍵聯接，將兩者的信息有效連接起來，建立無縫對接的信息平臺，其關系見圖1。
在產品從指令下達到成品產出的整個過程中，MES扮演生產活動的“信息傳遞者”角色，可以自動傳達生產指令，及時收集、上傳和處理生產現場的信息，從收集的實時數據中提取ERP所需的正確信息，聯接現場層和經營層。在這一信息流動過程中，涉及了企業計劃任務、物料流動、庫存跟蹤、數據采集、質量控制、能源管理等各個業務流程，為企業的管理者和生產者提供生產過程中全部資源的數據和信息，解決了企業生產與計劃之間的“斷層”問題，達到了以最優化生產過程獲取最大效益的目的。
圖1 MES與ERP、PCS的關系
1 MES在煉油廠的應用情況
煉油廠應用MES系統旨在通過對生產過程數據進行采集、整合和充分利用，以最經濟的方式，實現煉化企業生產過程和業務流程的優化，指導企業合理配置資源、找出潛在的效益增長點或制約因素，及時調整生產運行計劃，使煉化生產處于最佳化運轉狀態。
1.1 MES的結構框架
煉油廠MES系統主要應用于各生產裝置和罐區，由PHD／APP、OM、PB、LIMS等幾個模塊構成，主要包括實時數據庫應用、物料信息查詢、運行管理、裝置用戶應用、罐區用戶應用、生產調度報表等幾個主要功能，具體功能結構框架見圖2。MES各基礎子系統的實施，保證了生產數據的實時性和準確性傳遞；與實驗室信息管理系統的結合，實現了生產過程各種數據的集成管理；相關業務報表的自動生成，為各級管理者提供了直觀的生產綜合信息，為生產操作的宏觀監控和生產過程的精細化管理創造了條件。
圖2 MES系統結構框架圖
1.2 PHD／APP模塊
PHD是實時數據庫的簡稱，用于存儲和管理實時生產過程數據，以及長期的歷史生產數據，是其它模塊的數據基礎。通過實時數據庫軟件對各種來源、各種類型的數據進行合理組織，將全部的實時及相關應用數據集成在一個統一的平臺，以標準化的數據結構存儲于實時數據庫中，既保證了數據的完整性、一致性，又方便數據查詢和應用。
PHD／APP是基于實時數據的一組附加的面向生產執行層面用戶的應用模塊，是實時數據的一個上層應用，為工廠各生產管理部門提供統一的業務處理平臺，對生產操作進行監控，分析生產條件，對事件進行預警和處理。生產裝置DCS控制系統的廣泛普及，實現了實時數據采集的準確可靠，為MES系統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場操作數據展示給各級管理人員，并根據系統設置自動進行數據更新。通過各裝置流程圖，可以直觀地掌握流量、壓力、溫度、液位等控制參數的執行情況；通過參數的歷史趨勢圖，可以同時查看一個或多個指定工藝參數的歷史數據，對比參數執行、分析現場操作。不同級別的管理人員可以在同一時間，獲取全部蕈要工藝參數、操作平穩率數據，實現實時監控生產過程。
同時，PHD／APP具有自動生成基于裝置生產操作實際的統計報表功能。通過合理配置考核參數，實現了對每一個考核參數在考核期內執行情況的自動統計，完成崗位、班組、裝置、工廠四級平穩率統計；對于平穩率低于100％的指標，顯示每一次偏差的數值和具體原因，統計結果真實、可靠，便于日常考核管理。自動采集生成崗位記錄，通過選取設定，可以自動記錄DCS上所有操作數據，避免了手工記錄數據少、筆誤、頻次低的問題，使崗位記錄的內容更加全面準確，為進行操作分析積累原始數據。這些報表，一方面，可以直觀的反應裝置生產情況，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考核更加準確和客觀，促進工廠精細化管理水平的提高。
1.3 OM模塊
OM是運行管理模塊，按照生產計劃，對生產運行的整個過程進行管理和監控，包括操作指導、操作監控和操作日志管理三項功能。
在煉化生產過程中，工藝指標的受控是實現裝置安全平穩生產的關鍵，OM的操作監控功能，通過班長和運行工程師實時錄入工藝指標的偏差原因，監控裝置的平穩運行；當生產方案切換或者工藝指標變更時，通過操作指令的創建、審批和傳遞，由班組執行；通過趨勢圖查看監控點在一個班次時間內的趨勢走向，直觀方便。
OM按照事先提供的裝置工藝卡片指標要求，對工藝條件執行自動判斷，并及時提示超標現象、自動累計偏差時間，使工藝條件始終處于受控管理狀態，提供了重要控制參數的監控記錄趨勢圖，為裝置操作分析積累了原始資料。OM還實現了操作員交接班日志的電子化，方便查詢和調用，其應用，極大方便了公司、工廠、車間各級管理人員實時監控裝置的平穩生產情況和生產計劃執行，規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量綜合信息查詢平臺，根據全廠日物料平衡信息可及時進行盈虧分析，并為ERP實施打下基礎。PB建立了統一的物流信息平臺，通過信息采集和修正，進行收率計算，顯示工廠各生產單元的物料平衡數據，為改進生產流程和工藝參數提供依據。
PB使生產數據的覆蓋范圍更廣、數據頻度更高、數據粒度更細、數據準確性更高。通過統一規范各種數據的取時，保證了物料平衡數據的基準一致，更符合實際，利用內置的計算公式生成報表，避免了人為計算產生的錯誤。從這些質量數據，可以直觀了解當日各儲罐的物料名稱、罐存、收付油方向等信息，了解裝置各產品質量、收率等信息。PB及時反映了工廠生產過程的物流信息及各階段的產品產量等生產現狀，從而可快速組織和調整生產，并使建立于物料平衡基礎上的生產排產和計劃下達的準確性大大提高，實現計劃、生產、經營過程的整體優化，降低生產成本，提高企業的經濟效益。
1.5 LIMS系統
LIMS是實驗室信息管理系統的簡稱，主要是對實驗室的質量檢驗信息進行管理，并為生產執行及時提供質檢報告。
LIMS系統，規范了分析檢測工作流程，提高了分析數據采集自動化水平和可靠性，提高了實驗室管理水平。原料、餾出口產品、成品等的質量分析數據是正確指導裝置生產操作和優化調整的關鍵，LIMS實現了分析檢驗任務網上調度，實行分析過程的操作員、組長、技術員、主任逐級審批管理；自動采集化驗儀器數據、快速發布，分析數據準確，通過PHD與裝置相連，達到信息共享；分析報告自動生成，并與產品的質量指標對比，可以第一時間發現不合格品，進行操作調整；記錄采樣分析過程，實現對操作人員、檢驗設備、消耗品庫存管理和資源的分配和跟蹤。
在LIMS的使用界面，可以及時直觀的了解生產所需的全部分析數據，包括日報瀏覽、成品臺帳、臨時加樣報表、成品不合格臺帳、原料臺帳等信息，方便了各級管理人員對不同分析數據的管理需求，實現了分析檢驗工作與生產組織管理的良好融合。
2 結束語
MES系統的數據是一點錄入，多點共享，強調生產過程的整體優化，是石化企業信息化建設必不可少的重要環節。從MES系統在煉油廠的應用情況看，系統的優越性已充分發揮，實現了對生產過程的實時監控，促進了企業生產精細化管理水平的提高。
以敏捷化、智能化和集成化為重要發展趨勢的MES系統，在石化企業信息化建設中發揮著承上啟下的作用，幫助企業實施完整的閉環生產，協助企業建立一體化和實時化的ERP／MES／PCS信息體系，全面提升企業生產管理水平，為企業提高效益打下堅實的基礎。
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本文標題：制造執行系統MES系統在煉油廠的應用
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