MES系統(tǒng)在石化企業(yè)的應(yīng)用及展望

孫浩

[摘? ? 要] 文章介紹了MES系統(tǒng)在某石化企業(yè)的應(yīng)用情況，并詳細(xì)闡述了某石化企業(yè)根據(jù)各個(gè)生產(chǎn)管理部門(mén)提出的實(shí)際需求，充分發(fā)揮MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)核心作用的方式方法，介紹了某石化企業(yè)已經(jīng)完成和計(jì)劃完成的MES深度擴(kuò)展應(yīng)用項(xiàng)目，同時(shí)對(duì)MES未來(lái)的應(yīng)用發(fā)展方向做了深入的思考。

[關(guān)鍵詞] MES;生產(chǎn)運(yùn)行管理平臺(tái);信息化;擴(kuò)展應(yīng)用

0? ? ? 引? ? 言

制造執(zhí)行系統(tǒng) （Manufacturing Execution System，簡(jiǎn)稱“MES”）是直接應(yīng)用于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，為企業(yè)數(shù)字化、智能化管理提供支撐的信息系統(tǒng)[1]。在制造業(yè)信息化體系中介于企業(yè)資源規(guī)劃層ERP和過(guò)程控制系統(tǒng)層PCS之間，起到承上啟下的作用[2]。公司MES系統(tǒng)主要包含物料平衡、平穩(wěn)率、流程圖（PHD）、工藝臺(tái)賬、工藝技術(shù)、操作管理、LIMS、WPKS等8個(gè)模塊，為公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、技術(shù)分析及后期的擴(kuò)展開(kāi)發(fā)提供了寶貴的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1? ? ? MES應(yīng)用情況

MES 系統(tǒng)主要用于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對(duì)數(shù)據(jù)整合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全流程受控[3]。同時(shí)提供數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)工具，方便生產(chǎn)管理人員找到在生產(chǎn)過(guò)程中潛在的效益增長(zhǎng)點(diǎn)或制約因素，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)運(yùn)行計(jì)劃，保障公司各個(gè)裝置處于最優(yōu)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（1）物料平衡模塊（PB）。物料平衡模塊是裝置的物料質(zhì)量綜合信息查詢平臺(tái)，主要包含裝置計(jì)算和罐量計(jì)算兩個(gè)子模塊，通過(guò)自動(dòng)采集和手動(dòng)錄入相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)裝置收率自動(dòng)計(jì)算、全公司物料統(tǒng)計(jì)日平衡，為與ERP 數(shù)據(jù)共享打下了基礎(chǔ)。物料平衡能夠及時(shí)反映工廠生產(chǎn)過(guò)程的物料信息及各階段不同裝置的產(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)，提高生產(chǎn)排產(chǎn)和計(jì)劃下達(dá)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程整體優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）平穩(wěn)率模塊。平穩(wěn)率模塊能夠?qū)ρb置生產(chǎn)操作實(shí)際情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過(guò)結(jié)合操作管理模塊（OM）中的操作指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)考核參數(shù)在運(yùn)行期間內(nèi)執(zhí)行情況的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，完成公司、分廠、車(chē)間三級(jí)平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì);對(duì)于平穩(wěn)率低于 100% 的指標(biāo)，顯示每一次偏差的數(shù)值，并要求操作員或工程師寫(xiě)明具體原因，平穩(wěn)率模塊統(tǒng)計(jì)結(jié)果真實(shí)、可靠，便于日?？己斯芾?。

（3）工藝臺(tái)賬模塊。工藝臺(tái)賬模塊能夠按照生產(chǎn)管理人員配置實(shí)現(xiàn)DCS 上所有操作數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，并生成崗位記錄。避免了手工記錄頻率低、數(shù)據(jù)量少、準(zhǔn)確率低、查詢應(yīng)用困難的問(wèn)題，使崗位記錄的內(nèi)容更加全面準(zhǔn)確，為生產(chǎn)技術(shù)分析提供了寶貴的數(shù)據(jù)。這些報(bào)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(yùn)行提供準(zhǔn)確信息;另一方面，使各級(jí)管理者對(duì)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。

（4）實(shí)時(shí)流程圖模塊（PHD）。實(shí)時(shí)流程圖模塊能夠以流程圖、趨勢(shì)圖的形式將各裝置的現(xiàn)場(chǎng)操作數(shù)據(jù)展示給各級(jí)管理人員，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。通過(guò)應(yīng)用實(shí)時(shí)流程圖模塊，生產(chǎn)管理人員可以直觀地掌握流量、壓力、溫度、液位等控制參數(shù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)調(diào)取任意參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

（5）工藝技術(shù)管理模塊。工藝技術(shù)管理模塊建立了企業(yè)技術(shù)資料庫(kù)。一是實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)率臺(tái)賬、工藝腐蝕臺(tái)賬、工藝報(bào)警臺(tái)賬等工藝技術(shù)資料的集中電子化管理，并實(shí)現(xiàn)通過(guò)時(shí)間、關(guān)鍵字等方式方法對(duì)工藝技術(shù)文檔資料進(jìn)行全文檢索。二是實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)資料審批流程在線化，實(shí)現(xiàn)操作變動(dòng)、操作卡執(zhí)行監(jiān)控等煉化生產(chǎn)工藝技術(shù)管理的流程化、表單化，規(guī)范生產(chǎn)工藝管理。

（6）操作管理模塊（OM）。操作管理模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控關(guān)鍵的工藝參數(shù)，并對(duì)工藝指標(biāo)執(zhí)行自動(dòng)判斷，及時(shí)提示超標(biāo)現(xiàn)象，自動(dòng)累計(jì)偏差時(shí)間，要求操作員實(shí)時(shí)錄入工藝指標(biāo)的偏差原因，方便生產(chǎn)技術(shù)人員對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行管理，保證裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

（7）實(shí)驗(yàn)室信息管理模塊（LIMS）。實(shí)驗(yàn)室信息管理模塊主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量檢驗(yàn)信息進(jìn)行管理，并為生產(chǎn)執(zhí)行及時(shí)提供質(zhì)檢報(bào)告。實(shí)驗(yàn)室信息管理模塊規(guī)范了分析檢測(cè)工作流程，提高了分析數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化水平和可靠性，提高了實(shí)驗(yàn)室管理水平。同時(shí)裝置操作員及工程師在 LIMS 的使用界面，可以及時(shí)直觀地了解生產(chǎn)所需的全部分析數(shù)據(jù)，包括原料產(chǎn)品分析報(bào)表、臨時(shí)加樣報(bào)表、環(huán)保水質(zhì)分析報(bào)表等信息，方便了各級(jí)管理人員對(duì)不同分析數(shù)據(jù)的管理需求，實(shí)現(xiàn)了分析檢驗(yàn)工作與生產(chǎn)組織管理的良好融合。

（8）WPKS。WPKS是MES各個(gè)模塊的主要載體，它能將不同MES業(yè)務(wù)模塊集成起來(lái)，完成MES各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)、信息的實(shí)時(shí)交互，為整個(gè)MES系統(tǒng)提供統(tǒng)一的展示、統(tǒng)一的平臺(tái)、統(tǒng)一的報(bào)表等。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同的業(yè)務(wù)人員，定制不同的訪問(wèn)權(quán)限和訪問(wèn)內(nèi)容。

2? ? ? 深度擴(kuò)展應(yīng)用情況

企業(yè)堅(jiān)持“業(yè)務(wù)導(dǎo)向，信息引領(lǐng)”的信息化實(shí)施原則，根據(jù)各個(gè)生產(chǎn)管理部門(mén)提出的實(shí)際需求，充分發(fā)揮MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)核心作用，圍繞MES系統(tǒng)進(jìn)行深度擴(kuò)展應(yīng)用，應(yīng)用情況如下。

（1）目前已經(jīng)完成的擴(kuò)展應(yīng)用

①生產(chǎn)短信報(bào)警平臺(tái)。生產(chǎn)短信報(bào)警平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全公司所有關(guān)鍵工藝位號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)位號(hào)報(bào)警時(shí)，該平臺(tái)能夠自動(dòng)識(shí)別，并記錄報(bào)警持續(xù)時(shí)間，應(yīng)用短信和郵件的方式，根據(jù)報(bào)警持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短將報(bào)警信息發(fā)送給不同層級(jí)的生產(chǎn)管理人員，達(dá)到減少長(zhǎng)時(shí)間報(bào)警，保障裝置平穩(wěn)運(yùn)行的目的。

②高管駕駛艙。 根據(jù)生產(chǎn)管理人員需求，基于MES系統(tǒng)開(kāi)發(fā)定制數(shù)據(jù)直觀展示界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)期和歷史產(chǎn)品產(chǎn)量、進(jìn)出廠、庫(kù)存、各裝置計(jì)劃、產(chǎn)量、收率等數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表化查詢、分析、對(duì)比和統(tǒng)計(jì)，是為公司各級(jí)管理人員提供分析、決策的有效工具。

③生產(chǎn)報(bào)表電子化。根據(jù)生產(chǎn)一線生產(chǎn)管理的需求，基于MES數(shù)據(jù)接口，開(kāi)發(fā)出一套能夠由生產(chǎn)管理人員自由組態(tài)的電子化報(bào)表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)記錄、物料平衡、裝置能耗、經(jīng)濟(jì)效益核算等50余份報(bào)表的自動(dòng)生成，大大減輕了生產(chǎn)一線的工作量，提高了工作效率和管理水平。

④設(shè)備異常報(bào)警平臺(tái)。設(shè)備異常報(bào)警平臺(tái)以公司21臺(tái)特護(hù)機(jī)組為試點(diǎn)，通過(guò)MES接口，將數(shù)據(jù)提取到設(shè)備異常報(bào)警平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組油溫、油壓、位移、出入口壓力等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)指標(biāo)進(jìn)入預(yù)設(shè)的報(bào)警范圍后，該平臺(tái)能夠自動(dòng)識(shí)別，應(yīng)用短信或郵件等形式，將報(bào)警位號(hào)發(fā)送給不同層級(jí)的設(shè)備管理人員，達(dá)到及時(shí)提醒相關(guān)部門(mén)采取相應(yīng)措施，保障機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的目的。

（2）下一步擴(kuò)展應(yīng)用計(jì)劃

①實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)記錄表單電子化。開(kāi)發(fā)電子操作大記錄、班組核算、交接班日記、工藝管理等應(yīng)用模塊。在減輕基層操作員和工程師工作強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)裝置運(yùn)行狀況、生產(chǎn)記錄、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、庫(kù)存數(shù)據(jù)、罐區(qū)存量、裝置生產(chǎn)計(jì)劃、物料平衡、能源平衡等信息的直觀展示及歷史查詢，為公司各級(jí)管理人員分析、決策使用。

②推進(jìn)實(shí)施生產(chǎn)調(diào)度信息化管理。建立氫氣、蒸汽、循環(huán)水、除鹽水、瓦斯等公用工程系統(tǒng)平衡總圖，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，通過(guò)查看公用工程系統(tǒng)平衡總圖，能直觀檢查各裝置用量情況進(jìn)行調(diào)整平衡，縮短波動(dòng)時(shí)間。建立完善的調(diào)度指令模塊可以通過(guò)調(diào)度指令模塊實(shí)現(xiàn)指令的下發(fā)、審批、執(zhí)行及反饋，最終形成生產(chǎn)指揮全流程閉環(huán)管理。

③建立生產(chǎn)報(bào)警管理模塊。通過(guò)MES提取DCS中全部報(bào)警數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘。通過(guò)對(duì)不同裝置、不同報(bào)警類(lèi)型的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，形成可視化分析展示，將單位時(shí)間內(nèi)多次報(bào)警或長(zhǎng)時(shí)間報(bào)警的工藝位號(hào)篩選出來(lái)，分析原因，并督促相關(guān)部門(mén)采取合理的解決措施，降低裝置報(bào)警率，為裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

④開(kāi)發(fā)生產(chǎn)技術(shù)分析模塊。通過(guò)該系統(tǒng)生產(chǎn)管理人員能夠根據(jù)特定工藝分析需求，任意調(diào)取相關(guān)工藝參數(shù)、實(shí)驗(yàn)室分析、能耗物耗等數(shù)據(jù)，提供多種數(shù)據(jù)分析工具，實(shí)現(xiàn)以圖表、趨勢(shì)線等方式組合比對(duì)分析，方便快速準(zhǔn)確地對(duì)異常情況進(jìn)行定位分析。

⑤開(kāi)發(fā)裝置運(yùn)行情況體檢模塊。將各關(guān)鍵參數(shù)、質(zhì)量指標(biāo)、能耗指標(biāo)等數(shù)據(jù)的當(dāng)前值與設(shè)計(jì)操作值（也可為工藝卡值或24小時(shí)平均值）進(jìn)行對(duì)比，并將偏差較大的數(shù)據(jù)突出顯示，方便技術(shù)管理人員和交接班人員一目了然掌握當(dāng)前裝置運(yùn)行是否正常。

3? ? ? 總? ? 結(jié)

結(jié)合石化企業(yè)信息化發(fā)展需要，未來(lái)MES的發(fā)展主要有以下三個(gè)方面：

（1）提高M(jìn)ES數(shù)據(jù)采集的能力。通過(guò)提高系統(tǒng)性能、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查校驗(yàn)、增加生產(chǎn)裝置數(shù)據(jù)采集點(diǎn)等方式，提高M(jìn)ES數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性，為其他信息系統(tǒng)和模塊提供更加及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，方便生產(chǎn)管理人員對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行全過(guò)程進(jìn)行管控。

（2）建設(shè)以MES系統(tǒng)為核心的生產(chǎn)管理系統(tǒng)集群。充分利用MES系統(tǒng)采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，圍繞MES系統(tǒng)建設(shè)生產(chǎn)管理集群，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)業(yè)務(wù)需求，促進(jìn)生產(chǎn)管理流程與信息平臺(tái)系統(tǒng)相匹配，推進(jìn)各類(lèi)生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用集成和數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝、設(shè)備、安全環(huán)保等多種專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)在系統(tǒng)內(nèi)有效開(kāi)展。

（3）推進(jìn)MES與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的深入融合[4]。充分利用人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)MES采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)工藝預(yù)警、操作優(yōu)化、設(shè)備預(yù)知性維修等多種功能，達(dá)到提高裝置生產(chǎn)平穩(wěn)率、減少非計(jì)劃停工次數(shù)、節(jié)能降耗、降本增效的目的。

主要參考文獻(xiàn)

[1]王華.煉油化工MES功能與架構(gòu)研究[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2010（10）：1437-1439.

[2]劉剛，諶湘臨，張少寧.石化生產(chǎn)執(zhí)行制造系統(tǒng)智能化功能提升及應(yīng)用[J].化工進(jìn)展，2017，36（7）：2714-2722.

[3]吳雷，煉油企業(yè)中的MES系統(tǒng)應(yīng)用[J].化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)，2013，42（10）：64-66.

[4]索寒生，吳蔚，段然，等.石化行業(yè)MES發(fā)展及展望[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2018，35（6）：515-520.