MES系統(tǒng)助力純堿工業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)

顧元鵬，劉鴻浩，張世亮

(山東海化股份有限公司純堿廠，山東 濰坊 262737)

山東海化原純堿廠于1989年6月投料生產(chǎn)，由原設(shè)計(jì)60萬(wàn)t/a，現(xiàn)已擴(kuò)建至280萬(wàn)t/年規(guī)模，是國(guó)家“七五”重點(diǎn)項(xiàng)目，也是世界上最大的合成堿生產(chǎn)企業(yè)。這些年通過(guò)技術(shù)改造，純堿生產(chǎn)過(guò)程全部用DCS控制，生產(chǎn)管理監(jiān)控集成為PI ProcessBook數(shù)據(jù)，后期又新上MES系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)展現(xiàn)生產(chǎn)中儀表的流量、壓力、溫度等參數(shù)和化驗(yàn)室指標(biāo)，基本上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化。

純堿廠30多年的企業(yè)留下了豐厚的文化底蘊(yùn)，但是由于操作習(xí)慣和思維習(xí)慣，還是保留著最基本的紙質(zhì)記錄本，手寫(xiě)紙質(zhì)操作日?qǐng)?bào)表，分析數(shù)據(jù)滯后，生產(chǎn)調(diào)節(jié)不及時(shí)。作為一個(gè)現(xiàn)代化的純堿生產(chǎn)企業(yè)，無(wú)紙化辦公、大數(shù)據(jù)及時(shí)處理、及時(shí)調(diào)控的要求越發(fā)提升日程。

1 MES網(wǎng)絡(luò)的便捷性和趨勢(shì)

無(wú)紙化辦公、信息集成、大數(shù)據(jù)是未來(lái)的趨勢(shì)，是純堿行業(yè)的發(fā)展需求，也是降本增效的有效措施。借助電腦網(wǎng)絡(luò)，電子文檔可以在各部門(mén)、各個(gè)車(chē)間自由傳閱，上下工序能夠有效銜接、讓工作效率大大提升。電子臺(tái)賬和電子報(bào)表可以有效減少員工的重復(fù)操作，減少勞動(dòng)力，讓員工有更多的精力關(guān)注生產(chǎn)、關(guān)注指標(biāo)、提高時(shí)間的有效性。可以解決以前不能看見(jiàn)上下游工序?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)的問(wèn)題，可以解決不能查看歷史數(shù)據(jù)，不能對(duì)比分析的問(wèn)題。

MES系統(tǒng)除了“省力”以外， “省錢(qián)”也是其中的一個(gè)重要作用。實(shí)行MES系統(tǒng)使得紙質(zhì)文件大量減少，隨之而來(lái)的印刷、用紙等辦公費(fèi)用也相應(yīng)縮減。電子文檔的使用節(jié)約了發(fā)送紙質(zhì)文件所需的郵資、路費(fèi)、通訊費(fèi)和人力，不僅有效提高了辦公效率，而且節(jié)省了大量相關(guān)辦公開(kāi)支。此外，各部門(mén)車(chē)間也解決了大量“文山”問(wèn)題，節(jié)約大量人力和空間。

2 純堿廠的現(xiàn)狀和遇到的困難

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源的復(fù)雜性

純堿的生產(chǎn)不同于其他的單純加工或者現(xiàn)代化的通用企業(yè)，我們很多的設(shè)備都是特殊設(shè)備、很多工藝是特殊工藝，很多分析數(shù)據(jù)必須人工化驗(yàn)，所以數(shù)據(jù)來(lái)源復(fù)雜。參數(shù)的指標(biāo)計(jì)劃值都是隨著季節(jié)和溫度變化隨時(shí)調(diào)節(jié)；產(chǎn)量、產(chǎn)品種類(lèi)、設(shè)備匹配要隨著市場(chǎng)和庫(kù)存隨時(shí)調(diào)節(jié)；數(shù)據(jù)查定和臨時(shí)加樣很多，記錄格式不統(tǒng)一。

2.2 人員老齡化，操作困難

海化純堿廠是一個(gè)歷史悠久的國(guó)有企業(yè)，近些年市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，企業(yè)持續(xù)重組和深化用工制度改革，減員增效，新員工招聘較少，職工老齡化嚴(yán)重。職工對(duì)電腦的使用不熟練，排斥心理較大。老的MES的流程復(fù)雜，輸入繁瑣，推行困難，取消紙質(zhì)報(bào)表反對(duì)的聲音較大。

3 MES系統(tǒng)的推行和實(shí)現(xiàn)

3.1 領(lǐng)導(dǎo)牽頭，逐個(gè)崗位排查

純堿廠現(xiàn)有新老線重堿、新老線煅燒、新老線鹽水、石灰車(chē)間、排渣車(chē)間8個(gè)化工生產(chǎn)車(chē)間，1個(gè)電修車(chē)間，10個(gè)分析崗位，一共40多個(gè)交接班記錄本，近百?gòu)埣堎|(zhì)報(bào)表，需要輸入數(shù)據(jù)的人員300多人。數(shù)據(jù)來(lái)源分為交接班生產(chǎn)記事、化驗(yàn)室人工做樣數(shù)據(jù)、儀表流量壓力溫度每個(gè)小時(shí)整點(diǎn)的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)觀看的生產(chǎn)參數(shù)、DCS的操作數(shù)據(jù)、生產(chǎn)用電表電量數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)等。

3.2 梳理框架，化繁為簡(jiǎn)

我們邀請(qǐng)浙大中控的技術(shù)人員通過(guò)現(xiàn)有的MES，進(jìn)行再升級(jí)，增加崗位操作日?qǐng)?bào)表和交接班兩個(gè)模塊。將數(shù)據(jù)分類(lèi)匯總，分為手動(dòng)錄入數(shù)據(jù)和自動(dòng)采集數(shù)據(jù)兩大類(lèi)；將界面分為領(lǐng)導(dǎo)查看界面和崗位輸入兩大類(lèi)畫(huà)面。運(yùn)用浙大中控最新的MES報(bào)表系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)化繁為簡(jiǎn)。

3.2.1 化驗(yàn)室數(shù)據(jù)

化驗(yàn)室數(shù)據(jù)利用LIMS系統(tǒng)，單獨(dú)設(shè)置錄入界面，將上千個(gè)分析項(xiàng)目分解。化驗(yàn)室崗位只能看見(jiàn)自己需要輸入的目錄及分析項(xiàng)目，由原來(lái)的多次點(diǎn)擊、多次選擇，簡(jiǎn)化為只需要“選擇→輸入→保存提交“”三步。到點(diǎn)自動(dòng)出現(xiàn)需要錄入的數(shù)據(jù)，錄入之后界面消失，簡(jiǎn)單機(jī)械的操作，讓分析人員更加便捷。

3.2.2 交接班

根據(jù)我們純堿生產(chǎn)的實(shí)際情況，將四班三倒的人員和日歷，提前導(dǎo)入系統(tǒng)。崗位人員上班時(shí)間一到，交接班任務(wù)自動(dòng)在首頁(yè)彈出，“甲乙丙丁”班和值班長(zhǎng)姓名自動(dòng)出現(xiàn)，崗位操作人員只需填寫(xiě)當(dāng)班的生產(chǎn)記錄，也是最簡(jiǎn)單的三步：接班→輸入→交班保存。交接班的查詢(xún)我們采用和紙質(zhì)報(bào)表一樣的翻頁(yè)功能，只要鼠標(biāo)點(diǎn)一下，就可以和查看紙質(zhì)書(shū)一樣，順序的瀏覽生產(chǎn)記事，也支持批量查詢(xún)和導(dǎo)出。

圖1 純堿廠交接班填寫(xiě)頁(yè)面

3.2.3 儀表數(shù)據(jù)

儀表測(cè)量的溫度、壓力、流量、液位等數(shù)據(jù)，通過(guò)DCS→ProcessBook→MES的方式到時(shí)間自動(dòng)采集到報(bào)表中。這樣剩下的少數(shù)操作數(shù)據(jù)可以手動(dòng)錄入并保存。我們秉著和紙質(zhì)報(bào)表一模一樣的要求，帶受控編號(hào)，支持體系等外部審核。讓員工用熟悉的操作，達(dá)到無(wú)紙化辦公的效果。

3.2.4 綜合報(bào)表展現(xiàn)

純堿廠調(diào)度室有很多很長(zhǎng)的紙質(zhì)報(bào)表，最多的要接近1 m長(zhǎng)，綜合填寫(xiě)了化驗(yàn)室關(guān)鍵指標(biāo)、流量?jī)x表參數(shù)、產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)記事等上千條數(shù)據(jù)。在浙大中控的幫助下我們?cè)偃郎y(cè)試，單獨(dú)采用專(zhuān)用的潤(rùn)乾報(bào)表展現(xiàn)，提高了查詢(xún)速度，超出計(jì)劃值的參數(shù)自動(dòng)變紅等設(shè)計(jì)，有的放矢重點(diǎn)關(guān)注，為生產(chǎn)調(diào)度提供了更好的指導(dǎo)意義。

3.3 更加精細(xì)的物料平衡

純堿生產(chǎn)的物料消耗成本占純堿總成本的70%以上，隨著精細(xì)化管理的要求，物料消耗成本的計(jì)算不只停止在月底財(cái)務(wù)核算，每日會(huì)議總結(jié)等簡(jiǎn)單的流程。這次我們通過(guò)MES系統(tǒng)的自動(dòng)計(jì)算把物料平衡做到了每班一次，而且不是簡(jiǎn)單的收入和支出，更加精細(xì)到了每個(gè)容器的物料存量。以鹽耗為例，輸入包括原鹽、鹵水、凈氨洗水、鈣廠清夜、海水，輸出包括精鹽水、廢泥、二次泥。我們把每種物料通過(guò)流量和鹽分含量，折算成100% NaCl，再把鹽水車(chē)間的7個(gè)一次桶、3個(gè)二次桶的存量差用MES自動(dòng)計(jì)算出來(lái)，這樣就實(shí)現(xiàn)了每班一次輸入和支持平衡計(jì)算。

3.4 過(guò)程控制，分秒考核

純堿的過(guò)程控制就是有以前的考核化驗(yàn)室分析結(jié)果，到考核具體儀表參數(shù)的合格率。比如1#碳化塔的出堿溫度儀表是T,我們?cè)O(shè)定合格范圍是28～32 ℃，T會(huì)實(shí)時(shí)測(cè)量出水的溫度，并實(shí)時(shí)傳送到Pi系統(tǒng)。當(dāng)pi系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)每10 s自動(dòng)判斷是否合格，假如一個(gè)小時(shí)內(nèi)所有的時(shí)間都是合格的，那么B值就是100%，假如合格15 min就是25%，依次類(lèi)推。我們?cè)偻ㄟ^(guò)MES把合格率讀取出來(lái)放到網(wǎng)頁(yè)上，這樣考核人員和操作人員都會(huì)知道這個(gè)溫度點(diǎn)每個(gè)小時(shí)、每個(gè)班，每一天、每個(gè)月的合格率。除了對(duì)溫度、壓力、液位的合格率計(jì)算，我們還延伸到流量波動(dòng)大小的計(jì)算，根據(jù)相同的原理從點(diǎn)到線到面，把整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程分秒級(jí)的全面監(jiān)控，自動(dòng)考核。

我們把所有需要控制的過(guò)程點(diǎn)的平均值和合格率，組成一個(gè)考核報(bào)表，掛鉤人員工資。相對(duì)于每?jī)蓚€(gè)小時(shí)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，競(jìng)爭(zhēng)更加的公平，沒(méi)有隨機(jī)性和看點(diǎn)操作的波動(dòng)，監(jiān)控更加精細(xì)，生產(chǎn)更加穩(wěn)定。

3.5 數(shù)據(jù)分類(lèi)匯總，考核到人

由于我們純堿廠是四班三倒制度，每天的上班人員和班次不固定，考核難度大，以往的月底數(shù)據(jù)考核都要人工每天記錄。這次我們通過(guò)MES直接對(duì)所有數(shù)據(jù)分班次匯總，統(tǒng)計(jì)出每月各班上班天數(shù)、月均當(dāng)量、產(chǎn)量名次等，支持任意時(shí)間段導(dǎo)出，人人可實(shí)時(shí)查詢(xún)，更加透明、公平、公正，省時(shí)省力。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)MES線上電子報(bào)表，取消了純堿廠現(xiàn)有生產(chǎn)崗位的報(bào)表100余張，生產(chǎn)記錄本40多本，不但保證了記錄和數(shù)據(jù)真實(shí)性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性，也提高了效率，節(jié)約了紙張。

更重要的是MES跳出了DCS車(chē)間單獨(dú)控制的限制，跨過(guò)了PI軟件復(fù)雜的安裝，用簡(jiǎn)單的網(wǎng)頁(yè)使上下游工序緊密連接，生產(chǎn)數(shù)據(jù)智能分析，使純堿生產(chǎn)更加精細(xì)化。由以前的被動(dòng)調(diào)節(jié)，改為預(yù)見(jiàn)性引導(dǎo)。

下一步我們將定制手機(jī)APP，讓每個(gè)人、在每個(gè)地方在手機(jī)上都能實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)，協(xié)調(diào)調(diào)度生產(chǎn)。將指標(biāo)和參數(shù)分為一二三級(jí)，超出預(yù)警的范圍，利用手機(jī)短信或者APP推送給不同級(jí)別的管理層，調(diào)高管理效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的方便和效益。