精細管理提高效益

伊廣宇

【摘 要】燕山石化公司于2008年，開始采用石化盈科的石化企業生產執行系統解決方案，在其煉油化工系統進行MES的全面實施，初步實現了流程工業綜合自動化系統三層結構中中間層的搭建，并通過不斷探索與深化，已為提高企業的綜合競爭力打下了堅實的基礎。本文主要從企業關鍵用戶的角度介紹了SMES V3.0在燕山石化公司煉化領域內的業務搭建以及實際運用，并對系統今后的深化應用及改進工作提出建議。

【關鍵詞】MES 燕山石化 實施 應用

MES(Manufacturing Execution System）——即生產執行系統，國際MES聯合會（MESA）對MES給出更具體的定義：MES提供從接受訂貨到制成最終產品全過程的生產活動實現優化的信息。它采用當前的和精確的數據，對生產活動進行初始化，及時引導、響應和報告工廠的活動，對隨時可能發生變化的生產狀態和條件做出快速反應，重點削減不會產生附加值的活動，從而推動有效的工廠運行和過程。

2003年，石化盈科、中控軟件、中科院軟件所、北京時林等單位聯合承擔了“863”計劃主題——“石化企業MES關鍵技術攻關及應用研究”課題。其研究目標是以大型石化、化工企業為背景，突破制約綜合自動化的重大關鍵技術，形成適合石油、化工行業的石化生產執行系統（MES）關鍵技術及應用系統。MES系統為石油化工行業提供了一套面向生產過程實時和智能管理MES解決方案。SMES系統在茂名石化、安慶石化、荊門石化等9家企業得到了成功應用，顯示出MES的巨大經濟管理效應。

燕山石化公司成立于1969年，是目前國內規模排名前列的大型石化聯合企業，其對信息化建設的需求存在自己獨有的特點。一方面生產規模大，生產流程長，工藝復雜，在財務、計劃、統計、物流、能耗、質量、計量數據采集等多個方面需要專業化信息管理系統的支撐；另一方面，燕山石化公司的ERP、LIMS、實時數據庫系統（RTDB）、調度指揮系統等多個管理信息化系統成功上線并運行多年，而作為流程工業綜合自動化系統三層結構（ERP/MES/PCS框架結構）中的中間層——MES系統近幾年一直是個空白。因此，MES系統成為目前燕山石化信息化建設工作的重中之重。燕山石化公司針對自身條件和特點，并經過多年的考察和調研，在2008年決定開始采用石化盈科的石化企業生產執行系統解決方案及SMES3.0系統軟件，在本公司的煉油化工系統領域內進行了MES的全面實施。

實施的方案是：用石化盈科在中國石化其它企業實施MES的經驗、以生產物流管理為核心、以數據集成平臺和核心數據庫為支撐，構建集物料移動信息管理、罐區及倉儲操作信息管理、物料平衡、生產調度、統計信息管理和公用工程信息管理等業務功能于一體的煉化企業MES系統。

一、工廠模型設計

燕山石化公司在MES實施過程中，項目組充分考慮模型的一致性、適應性、可擴展性及規則以及生產調度、計劃統計的業務需求和公司扁平化管理的要求并根據S95標準，采用SMES 3.0的以多層遞階物料平衡為主線的多層次統一的工廠模型結構。按數據處理的層次分為測量網絡層、生產操作層、計劃統計層和ERP支撐層。

工廠模型在集成平臺維護中主要可以分為兩大部分：工廠模型主數據和工廠模型配置。MES中工廠模型主數據描述了企業工廠所涉及的工藝流程、加工裝置、管道與拓撲連接關系、原料物性、產品質量等生產過程所涉及的對象，是整個系統描述的基本元素。SMES 3.0工廠數據模型架構中的組織模型是實際企業中組織機構在系統中的抽象描述，它的作用主要用來實現分單位管理MES區域的組織實體和對用戶按單位隸屬進行權限的分配等功能，組織模型包括MES企業、MES工廠、MES車間。組織模型設置后，接下來就要在系統中對工廠具體的生產、儲運流程進行統一的描述，工廠數據模型描述的關鍵要素主要包括區域和節點模型。

區域和節點是MES工廠數據模型的核心，MES工廠最基本對象是“節點”，“區域”是“節點”的集合，節點按區域實現管理。區域與節點的關系如同集合論中集合與元素的關系。按數據處理層次來分析節點和區域模型的設計，具體分為：生產操作層、測量網絡層、計劃統計層、ERP支撐層。區域和節點模型在不同層次間的分布及歸屬關系如下表所示：

SMES模型是以物料平衡為主線，因此，物料是貫穿模型架構中重要的主數據之一，它是企業生產過程中涉及的原料、半成品、成品、三劑和能源介質等。工廠模型主數據還包括加工

方案、能源核算單元及平衡項等。

二、業務流程整合

建立了核心數據庫，統一工廠模型后，SMES還要實現以下業務目標：集成RTDB、LIMS等系統，提供一致、唯一和共享的數據源；實現計量、調度、統計、銷售業務集成與業務協同；實現進出廠、罐區、倉儲及裝置關鍵業務集成與業務協同；實現與ERP及PCS的數據集成與業務集成。為了達到上述業務目標，進而為企業提供一個良好的生產管理平臺，實施企業還要在系統中進行生產管理業務的流程整合。

三、物料平衡策略

針對燕山石化公司與其它石化老企業相似的特點，采用裝置校正、調度平衡和統計平衡的“2+1”物料平衡策略。

裝置校正即在生產操作層的物料移動模塊中基于裝置的設計參數模型和裝置投入產出模型，并綜合考慮生產加工方案，按照一定的邏輯進行數據校正，實現裝置級的物料平衡。

調度平衡即在生產調度模塊中以進出廠數據、互供數據、罐存及庫存數據為基準，以物料移動為主線，對生產裝置投入產出數據進行進一步的平衡，從而實現全廠生產調度平衡。調度平衡業務的規則即求解策略+人機交互的迭代求解。

統計平衡即在全廠生產平衡的基礎上，建立全廠物料平衡模型，以罐存數據和進出廠及互供數據為基準，全面綜合考慮氣體和固體等數據，實現全廠統計平衡。全廠統計平衡的結果滿足生產統計部門的業務需求，為ERP系統和技術經濟指標統計系統提供數據支撐。

SMES通過反饋執行結果，不斷調整和優化，形成一個周期性的從生產經營到生產運行和過程控制的高效能閉環系統。SMES的成功實施與應用提升了企業各方面的精細化管理水平，取得了良好的經濟效益和社會效益。具體表現在以下方面：

1.信息化管理方面

信息化管理方面的組織結構圖

由上圖可知MES系統成功實施后，填補了燕山石化公司信息系統三層結構（ERP/MES/PCS框架結構）中中間層MES的空白。實驗室信息管理系統（LIMS）、實時數據庫系統（RTDB）、衡器數據庫（GDB）等多個過程控制層(PCS)數據庫中的數據得到MES的充分利用，同時，MES為ERP、TBM、總部生產營運指揮系統提供數據支撐。

MES系統上線后，使得燕山石化公司的信息系統得到進一步整合，生產數據得到共享，一定程度上消除了企業的信息孤島現象。2.生產數據管理方面

MES系統實施前，燕山石化公司各專業部門所掌握和發布的生產數據常常因為算法或采集時間點不一致而五花八門，一定程度上影響了公司生產經營決策所依據的數據質量。MES系統實施后，統一了生產數據的采集時間點。即煉油和化工工廠都按每日四個班次的頻次采集基礎數據；日數據的采集周期定為從當日早八點至次日早八點。這使得生產數據源得到統一，進而達到了“數出一門”的目的。大幅度減少了基層調度、統計人員手工錄入的繁瑣勞動，解放了生產力。同時，通過MES系統數據處理時間大幅度壓縮，各種生產報表生成時間大大提前，提高了生產執行結果的反饋速度，更有效地為公司生產經營決策提供數據支撐。通過MES系統物料跟蹤及物料平衡、移動誤差偵破、超差報警及可視化場景分析技術，監控物料數據的準確性，做到“及時發現問題、及時處理”，降低了加工損失率。

3.專業化管理方面

MES系統在燕山石化公司實施期間，也是公司進行專業化重組改革的攻堅時期。系統的實施和應用從另一個角度促進了專業化重組改革的步伐。項目組針對幾次重組需求，對系統模型進行了同步變更，同時對拆分重組工廠的計量邊界進行整理，為各專業部門、各生產廠提供了重組后續工作的依據。目前，燕山石化公司生產調度指揮中心采取各專業部門聯合辦公的方式。MES系統與其它生產監測系統的應用無疑非常適合這種管理方式。燕山石化公司整合企業統計和計量人員，成立了統計調查中心。MES系統中的測量網絡層和生產統計層的結構設計，在業務工具方面更加適應這種專業化模式，從而促進了統計和計量兩大專業的分工與協作。

目前，國內MES在生產過程優化問題上仍是弱項之一，另外，在生產過程管理方面僅僅為生產管理人員提供了一個操作平臺，生產操作決策人員仍然要憑借個人經驗進行操作決策。如何將優秀生產管理者的經驗固化在MES系統中，目前還沒有涉及。這些問題應是國內企業（包括燕山石化）重點攻關解決的問題。隨著信息技術和企業管理思想的發展，MES技術水平也必將不斷得到提升，因此，應建立企業級的MES支持中心，為公司內MES系統的技術和管理人員搭建交流和學習的平臺，將整個企業MES系統的應用水平提升到一個新的高度。

參考文獻：

[1]榮岡.MES的現狀及發展.

[2]王宏安.石化行業MES的應用分析.

[3]中國石化生產執行系統SMES3.0概論.