能源化工行业管理化工MES的思考

1、tk哽XX出XXOZ番s SWIAI(sii)3Y壹、化工企业信息建设背景随着中国加入WTO及全球经济壹体化趋势的加快，国内化工企业正而临着国外大型化丁 X 公司的竞争和挑战。在知识经济快速发展和经济全球化趋势日益明朗的今天，信息化是决是 企业成败的关键因素！坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出壹条科技含虽 高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子, 是企业提高对市场的响应能力，在市场竞争中立于不败之地的必然选择！目前，以信息集成为核心的企业综合自动化系统在国外的许多企业已经投用，且且取得良好 的使用效果。实践表明：它能够将先进的、科学的管理

2、方法更好地应用于化工企业，将生产 管理的经验和领域专家的知识结合起来，协调且参和实时生产管理过程，再结合产品的市场 行情，搞好市场分析，形成最佳的生产结构，从而创造更大的经济效益。20世纪90年代，我国化工企业基础自动化建设和改造基本完成，部分企业仍实施了 ERP(EnlerpriseResourcePlanningr企业资源规划)，但因缺乏将ERP和控制系统集成且连接在 壹超的中间层，ERP的实施效果受到了极大的限制，信息化建设进程壹度陷入客境。工厂制造执行系统(ManufaciuringExecuiionSysiem.MES)恰好能填补这壹空白。MES是处于计 划层和现场自动化系统之间的执

3、行层，主要负责车间生产管理和调度执行。壹个设计良好的 MES系统能够在统壹平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络 报表等管理功能，使用统壹的数据库和通过网络联接能够同时为生产部门、质检部门、工艺 部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实 施完整的闭环生产，协助企业建立壹体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系。二、MES概述MES(ManufacluringExeculionSystem)直译成制造执行系统，俗称生产皆理系统。直到1990年, 才由AMR组织提出且使用。20世纪90年代初，工业界开始认识到需要壹个能够将业务系

4、统和控制系统集成在壹起的中间层。制造执行系统(MES)从壹开始就是壹个特泄集合的总称, 用来表示壹些特立功能的集合以及实现这些特定功能的产品。美国的咨询调查X公司 (AdvancctiManufaciuringResearch.AMR) 倡导制造业用三层模型(3rdlayermcxlel)表示信息化。 将位于计划层的控制层的中间位置的执行层叫做MES,且说明了齐层的功能和重要性。在中国，生产和制造俩词有时混用或等同。MES处于企业信息系统ERP/SCM和过程控制系 统DCS/PLC的中间位置。ERP作为业务管理系统，DCS/PLC作为控制系统，而MES则作 为生产执行系统。MES和上层ERP等

5、业务系统和底层DCS等生产设备控制系统壹超构成企 业的神经系统，壹是把业务il划的指令传达到生产现场，二是将生产现场的信息及时收集、 上传和处理。MES不单是而向生产现场的系统，而是作为上、下俩个层次之间双方信息的传递系统，是连 结现场层和运营层，改善生产运营效益的前沿系统。MES也不是壹个特是行业的概念，而且 应用于各种制造业的重要信息系统。MES系统设置了必要的接口，和提供生产现场控制设施 的厂商建立合作关系。MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优 化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，且用当前的准确数据对 它们进行指导和处理。这种对状态变化

6、的迅速响应便MES能够减少企业内部没有附加值的 活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而便其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的 流通性能，又能提高生产回报率。MES仍通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链 中提供有关产品行为的关键任务信息。MES强调了以下三点：1) MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单壹的解决某个生产瓶颈；2) MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，且作出相应的分析和处理。3) MES需要和il划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成到 90 年代，MES 发展为 I-MES(集成 MES)和 MES-II (Manufactur

7、ingExecutionSolutions)o 这 样MES则作为整个工厂生产现场的集成系统出现，故又称为IntegmtedMES(E-MES)o主要 功能为工厂管理(资源管理、调度管理、维护管理)、工厂工艺设计(文档管理、标准管理、过 程优化)、过程管理(回路监替控制、数据采集)和质虽管理(SQG统计质S管理、LIMS-实验室 信息管理系统)。在这个模型指导下，MES在90年代初期的重点是生产现场信息的整合。对于离散工业 (discretemanufaciuring)和流程工业(processmanufacturing)来说，MES 有许多差异。就离散 MES 而育，由于其多品种、小批量、混

8、合生产模式，如果只是依靠人工提高效率是有限的。而 MES则担当了整合、支持现场工人的技能和智慧，充分发挥制造资源效率的功能。90年代中期，又提出MES标准化和功能组件化、模块化的思路。这时，许多MES软件实 现了组件化，也方便了集成和整合，这样用户根据需要就能够灵活快速地构建自己的MES。 对于化工企业，作为填补计划系统和控制系统狭缝的MES的主要功能模块，壹般包姑短期 生产让划、作业排产和调度(APS),过程控制和管理，维护管理，技术信息管理，过程优化 控制(APC),提高质量管理功能的LIMS以及和ERPZ间的连接。仍有化工企业生产的特殊 需求，如数据调理和校正、运行数据统计、公用工程平衡

9、管理、设备寿命预测、设备性能计 算(equipmentperfonnancecalculalions)x罐区管理、罐区平衡、物料平衡等，都作为MES的单 壹功能模块，且往往集成到MES系统中。三、化工行业的特点和MES在化工领域的应用1、化工行业的待点。化工生产属于连续性生产，生产线壹级自动化程度较高。DCS、PLC(町编程控制器)和IPC(工 业个人计算机)系统已成为化工企业的主要控制手段。另外，化工行业的生产是壹个多投入、 多产出的过程，即：毎套装置的产出同时包含着$种不同的半成或产成品，其中半成品进入 下壹套装置又会产生各种不同的产品，同时仍存在着物料回流的现象。2、MES在化工领域的应

10、用随着信息技术的发展和普及，国外大型化工企业，特别是石油化工企业，均十分重视信息集 成技术的应用，纷纷以极大的热情和精力，构架工厂级、X公司级甚至跨国集团X公司级的 信息集成系统。MES以而向数据的模型为核心系统，连接实时数据库和关系数据库，对生产 过程进行过程监视、控制和诊断、环境监测、单元整合、模拟和优化，且进行物料平衡、生 产计划、调度、排产、离线在线模拟和优化等操作管理。这样，就使化工企业综合自动化系统中原来难以处理的具有生产和管理双重性质的信息问题 得到了解决。目前，MES已成为西方先进工业国家化工企业综合自动化系统理论和产品的主 流框架。MES的建设在我国化工行业仍处于初级阶段。由

11、于市场环境的变化和现代生产管理 理念的不断更新，壹个制造型企业能否良性运营，关键是使“计划”和“生产密切配合，企业 和车间管理人员能够在最短的时间内掌握生产现场的变化，作出准确的判断和快速的应对措 施，保证生产计划得到合理而快速修正。虽然ERP和现场自动化系统已经发展到了非常成熟 的程度，可是由于ERP系统的服务对象是企业管理的上层，壹般对车间层的管理流程不提供 直接和详细的支持。而现场自动化系统的功能主要在于现场设备和工艺参数的监控，它能够 向管理人员提供现场检测和统il数据，可是本身且非真正意义上的管理系统。所以，ERP系 统和现场自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层”，对于用户车间层

12、而的调度和管理要 求，它们往往显得束手无策或功能薄弱。比如而对以下车间管理的典型问题，它们就难以给 出完善的解决手段：1、出现用户产品投诉的时候，能否根据产品文字号码追溯这批产品的所有生产过程信息？ 能否立即査明它的：原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数？2、同壹条生产线需要混合组装多种型号产品的时候，能否自动校脸和操作提示以防止工人 部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误？3、过去12小时之内生产线上出现最多的5种产品缺陷是什么？次品数量牡是多少？4、目前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的毎种产品数量*是多少？要分别供应给哪 些供应商？何

13、时能够及时交货？5、生产线和加工设备有多少时间在生产，多少时间在停转和空转？影响设备生产潜能的最 主要原因是：设备故障？调度央误？材料供应不及时？工人培训不够？仍是工艺指标不合 理？6、能否对产品的质量检测数据自动进行统计和分析，精确区分产品质量的随机波动和异常 波动，将质虽隐恿消灭于萌芽之中？7、能否废除人工报表，自动统计毎个过程的生产数量、合格率和缺陷代码？四、化工企业MES的技术架构1、化工企业MES的技术架构根据化工企业的特点，能够将化工企业MES的业务领域分解为四个关键领域，即生产计划 和排产，生产运行管理，生产执行和生产统计，这些业务领域是壹个工厂管理的核心。工厂 维护，物料管理，

14、质量管理，销售和分销，工程项目管理，健康、安全和环保管理、财务管 理、人事管理等业务领域虽然不属于MES直接覆盖的领域，但MES需要和这些业务领域交 换信息。化工企业的生产运行和管理，需要壹系列应用系统来支持：1）生产运行系统是支持工厂管理的核心系统：2）集散控制系统（DCS）、先进过程控制系统（APC）、实时优化系统（RTO）等控制系统，是生产 运行系统最直接的实时数据来源。3）企业资源计划系统（ERP）和生产运行系统（MES）是支持生产运行系统的最主要的俩个应用 系统，它们为生产运行系统提供有关工厂维护，物料管理，质量管理，销售和分销管理，健 康、安全和环保，以及财务管理和人事管理的相关信

15、息。生产运行系统的信息又会进壹步反 馈到这些系统中去。4）壹些工程项目管理和工艺管理的业务领域由工程类应用系统或企业资源计划系统的部分模 块来实现。5）工厂的壹些基础信息，如装置流程图等，由工厂基本信息系统来管理和维护。2、各主要模块的功能主流的化工企业MES系统包括以下模块，牡模块的功能如下所述：1）生产计划和排产：利用生产运行系统的工具，在工厂层而进行更进壹步、细化的优化排产:2）运行皆理：按照生产计划和生产排产系统产生的作业计划，对生产运行的整个过程进行协 调和管理：3）物料移动管理：对工厂内的物料移动进行计划、执行、监控和记录；4）物料平衡：通过物料平衡和动力平衡的方法，对测量得到的生

16、产数据进行整合，为其它应 用提供准确的数据：5）收率计算：支持对生产期间加工量和收率的计算：6）实时数据库：用于存储和管理实时生产过程数据，以及长期的历史生产数据；7）实时数据库应用：壹组附加的面向生产执行层而用户的应用模块，用于监控生产操作，跟 踪、分析生产条件，对事件进行预警和处理：8）实验室信息管理系统：对实验室的质S检验信息进行管理，且为生产执行及时提供质检报 告：9) 生产统计：壹组而向最终用户的应用模块，用于自泄义、显示且且发布统让报表：10) 生产运行信息平台：对生产运行信息进行发布，用于$级用户的査询五、MES 和 ERP虽然ERP和MES在功能上具有非常良好的互补性，可是在企

17、业信息化建设过程中，它们之 间未必需要相互依赖于对方而存在。在生产计划管理、质量管理和物流管理等方面，MES和 ERP系统的功能能够互相延伸和对接，共同构建更为完善的现代化企业信息管理体系。当企 业已经存在ERP系统时，能够将MES和ERP系统进行集成，以优化X公司的信息管理，更 加有力地保证商业目标的实现。MES和ERP系统集成的优点体现为：进壹步改进现有的操作流程，实现企业管理层和车间管理层壹体化标准运作，从而更加有 效地缩短产品周期，提高劳动生产率。进壹步改造信息技术基础设施，实现X公司内部信息和数摇的集中管理，从根本上减少信 息和数据内部流通的时间。配合供应链管理(SCM)系统，减少供

18、应链成本，增强对顾客需求的快速反应，优化客户服务 且提高X公司的整体工作效率。增加财务系统数据当日更新和管理报表即时统计的功能，实现当日结帐的目标。以实时数据为依据的生成il划更加正确及时地反映整个生产情况。六、结束语MES是连接现场层和管理层的生产管理技术和实时信息系统，它是实施企业敏捷制造战略， 实现车间生产敏捷化的基本技术手段。MES在整个企业信息集成系统中承上启下，是生产活 动和管理活动信息沟通的桥梁。从国内的发展趋势见，CIMS、MES、ERP等概念都进入中国较早，但只以DCS为代表的底 层自动化和以ERP为代表的管理系统普及速度较快，因此，中国化工企业的信息孤岛和缺损 环链现象比国外更为突出，也就是对MES层的认识相对落后，可是，确实有壹些X公司在 加快开发中国式的MES产品或应用国外的MES产吕，而且势头较好，同时，在认识观念上 由关注ERP到关注MES的转变也已开始。从技术角度见，MES的功能正在向控制层和计划层渗透，三层结构的分工可能更模糊