引言

在全球一體化競爭的趨勢下，越來越多的企業(yè)實現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動化，而忽視了生產(chǎn)執(zhí)行管理的信息化建設(shè)，各分廠或車間數(shù)據(jù)孤立，生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源得不到有效的、充分的利用，企業(yè)信息孤島現(xiàn)象嚴重。企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行、管理一直沿襲幾十年不變的管理方法和習(xí)慣，相對于現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營管理的理念和手段遠遠落后。

1 MES作用

在生產(chǎn)管理方面，以企業(yè)資源計劃ERP為核心的經(jīng)營管理信息系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)企業(yè)的供應(yīng)鏈優(yōu)化。在生產(chǎn)過程自動化方面，通過實施集散控制系統(tǒng)DCS、可編程邏輯控制系統(tǒng)PLC、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA等實現(xiàn)過程控制的優(yōu)化。生產(chǎn)的復(fù)雜性要求企業(yè)必須對內(nèi)外環(huán)境的各種變化作出快速恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，方可在全球性激烈的商業(yè)競爭中獲得優(yōu)勢。企業(yè)行為必須從單項、局部的改善向著綜合、集成的優(yōu)化轉(zhuǎn)變，必須更加注重計劃、組織、控制三大職能的整體優(yōu)化，通過信息融合實現(xiàn)企業(yè)信息的全面集成。

2 MES系統(tǒng)設(shè)計

MES體系結(jié)構(gòu)特別是功能模型的研究對于系統(tǒng)可集成性至關(guān)重要?；て髽I(yè)作為典型的流程工業(yè)企業(yè)，其生產(chǎn)過程存在如下特點：物料流和能量流連續(xù)，產(chǎn)品相對穩(wěn)定，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)工藝包含各種物理、化學(xué)變化，機理復(fù)雜并表現(xiàn)出連續(xù)性、不確定性、強非線性和強耦合性，生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息量和處理難度都比較大，再加上企業(yè)決策、經(jīng)營銷售、計劃調(diào)度、物資供應(yīng)、庫存運輸、產(chǎn)品開發(fā)的環(huán)環(huán)相扣關(guān)系，使得企業(yè)在生產(chǎn)組織和執(zhí)行時面臨著超強的難度。這就要求MES具有很強的靈活性和適應(yīng)性。

本文介紹化工企業(yè)MES的設(shè)計，主要以行業(yè)上中下游業(yè)務(wù)為應(yīng)用背景，采用基于集成平臺和業(yè)務(wù)模塊構(gòu)架的MES系統(tǒng)架構(gòu)，形成以MES集成平臺為核心、綜合集成計劃層和控制層，并提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問機制的整體解決方案。

3 總體業(yè)務(wù)流程

MES系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程橫向涉及生產(chǎn)計劃排產(chǎn)、生產(chǎn)管理和設(shè)備管理等，縱向涉及數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層。重點考慮數(shù)據(jù)平臺建設(shè)和生產(chǎn)運營管理兩條主線，從而提高企業(yè)生產(chǎn)管理效率。

系統(tǒng)作業(yè)層面主要涉及生產(chǎn)裝置、罐區(qū)原料的存儲情況，通過生產(chǎn)裝置的投入產(chǎn)出管理、罐區(qū)原料的進出管理及產(chǎn)成品出廠管理，為調(diào)度層面的調(diào)度平衡提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。調(diào)度人員基于物料移動和企業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)則，完成調(diào)度級物料平衡計算，為ERP等外部數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)支撐，并為生產(chǎn)管理的各個層面提供可組態(tài)的報表和查詢功能。并以此作為管理工具，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程存在的問題并進行分析和解決，提升企業(yè)管理精細化水平。

4 系統(tǒng)總體框架

4.1 數(shù)據(jù)平臺

數(shù)據(jù)采集是將生產(chǎn)全過程（包括DCS系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)等）中的所有數(shù)據(jù)進行自動采集、分類。數(shù)據(jù)采集是控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)之間的信息紐帶，是MES的基礎(chǔ)。通過數(shù)據(jù)采集為MES提供全面、實時、準確的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)生產(chǎn)過程操作、生產(chǎn)過程管理和經(jīng)營管理層的數(shù)據(jù)共享。

4.2 操作管理

操作管理包括：操作監(jiān)控、操作指令和操作日志三個部分，各部分的詳細功能如下：

操作監(jiān)控，可以監(jiān)控工廠的工藝指標，任何指標出現(xiàn)超標都會及時記錄，及時發(fā)現(xiàn)問題所在，同時操作人員或工藝人員可以對這些超標指標進行原因分析和注釋。操作監(jiān)控指標分為操作類、產(chǎn)品類、質(zhì)量類、環(huán)保類和廠控類指標等，對廠控類指標和產(chǎn)品質(zhì)量指標（即工藝卡片指標），嚴格按照工藝卡片管理流程進行設(shè)定、修改，出現(xiàn)超標后填寫超標原因，實現(xiàn)工藝卡片的動態(tài)化管理。

操作指令，幫助調(diào)度人員和計劃人員將計劃目標精確地下達到各分廠，使得分廠操作人員及時采取行動，并通過操作監(jiān)視進行目標值與實際值的比較。

操作日志，幫助操作人員快速地獲取各種不同信息。操作日志可以作為電子記事本，記錄下操作人員的各種意見及建議、操作過程中發(fā)生的事件及活動、操作參數(shù)及關(guān)鍵績效指標，實現(xiàn)電子化交接班記錄。

4.3 關(guān)鍵指標動態(tài)展示

關(guān)鍵指標動態(tài)展示是將每日的裝置運行關(guān)鍵指標通過圖形或圖標的方式進行動態(tài)展示，讓管理層能夠及時、直觀、全面地了解到裝置的運行狀況，為生產(chǎn)管理決策或生產(chǎn)指令的制定提供及時的數(shù)據(jù)依據(jù)。

關(guān)鍵指標動態(tài)展示中的生產(chǎn)指標主要是化工企業(yè)考核的有關(guān)指標項，有關(guān)裝置生產(chǎn)進度，裝置平穩(wěn)率/開停工統(tǒng)計，罐區(qū)庫存信息，主要經(jīng)濟技術(shù)指標。

4.4 生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理

4.4.1 裝置物料、化工原材料數(shù)據(jù)管理

此模塊主要是對裝置的加工、生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，以班組為單位，記錄各班組的某一裝置的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，同時進行裝置平衡運算，以自動計算損失及收益。化工原材料數(shù)據(jù)是以月為單位統(tǒng)計，包括期初庫存、期末庫存、收入、消耗等數(shù)據(jù)。

4.4.2 全廠生產(chǎn)物料統(tǒng)計數(shù)據(jù)

全廠生產(chǎn)物料數(shù)據(jù)管理包括每日及每月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)上由各分廠進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，后上報于計劃科，計劃科對全廠數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計匯總，形成全廠生產(chǎn)物料報表數(shù)據(jù)。

4.4.3 公用工程消耗數(shù)據(jù)

公用工程消耗統(tǒng)計模塊主要是對水、電、汽等公用工程的產(chǎn)耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，由各分廠將裝置的各公用工程數(shù)據(jù)上報生產(chǎn)科節(jié)能組，然后對全廠進行匯總統(tǒng)計。

4.5 實時動態(tài)跟蹤

工藝流程監(jiān)視，通過WEB方式瀏覽裝置流程圖，實時查詢和監(jiān)視主要生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵數(shù)據(jù)、同時提供實時數(shù)據(jù)的趨勢查詢功能。

* 罐區(qū)數(shù)據(jù)監(jiān)視，實時監(jiān)視各罐區(qū)的動態(tài)數(shù)據(jù)變化。

* 工藝指標，實時監(jiān)視各類指標。

* 裝置開停工監(jiān)視，通過流量、溫度、壓力等判斷條件，實時監(jiān)視各主要裝置的運行情況。

4.6 設(shè)備管理

設(shè)備管理主要針對設(shè)備日常運行過程中的基準、運行及檢修過程進行管理，涵蓋業(yè)務(wù)功能包括設(shè)備基準管理、日常點檢管理、運行狀態(tài)管理、設(shè)備檢修管理以及特種設(shè)備、計量設(shè)備、備品備件、設(shè)備KPI指標等方面。通過設(shè)備管理信息系統(tǒng)建設(shè)將企業(yè)設(shè)備管理的各個方面集成為一個規(guī)范、透明的體系，建立集各類動靜態(tài)全過程數(shù)據(jù)為一體的信息共享平臺。

設(shè)備管理最終將在系統(tǒng)中形成設(shè)備管理完整的過程管理數(shù)據(jù)，所有涉及設(shè)備狀態(tài)的各類信息為公司生產(chǎn)經(jīng)營決策、管理提供有力的支撐；實施網(wǎng)絡(luò)化點檢管理系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測和診斷信息共享。

5 MES價值

MES解決方案能為企業(yè)帶來真正的業(yè)績，能更好地了解整個供應(yīng)鏈中的信息，提高了生產(chǎn)的敏捷性，減少了運營資本，并有助于優(yōu)化生產(chǎn)操作。MES整體解決方案其價值表現(xiàn)在統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，整合數(shù)據(jù)信息、生產(chǎn)優(yōu)化、生產(chǎn)的敏捷性、減輕員工工作量及提高工作效率等方面。

結(jié)論

生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）可極大提高企業(yè)信息管理水平，從而實現(xiàn)更加高效和優(yōu)化的生產(chǎn)。應(yīng)用實踐表明系統(tǒng)具有良好的可重構(gòu)性、可集成性和敏捷性，在化工企業(yè)中與原有的信息系統(tǒng)相互支持，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)信息的合理有效集成，增強了業(yè)務(wù)透明度，提高了工作效率。系統(tǒng)在企業(yè)的成功實施，對于企業(yè)的信息化建設(shè)具有重大的指導(dǎo)和借鑒意義。