煉化企業MES系統中統計平衡的設計及應用

鄒玉龍

摘 要：本文通過MES系統中統計平衡功能的應用，介紹了如何建立全廠物料路由的平衡模型，通過數據校正技術，對平衡結果進行統計分析，從而及時掌握企業生產運行情況。

關鍵詞：統計平衡；數據校正；MES；生產統計

隨著精細化管理要求的提高，煉化企業都在努力提高煉油化工的技術經濟指標，生產物料數據的及時、準確對于成本分析與優化至關重要，統計平衡是支撐生產深層次分析與挖潛增效的重要手段。近年來，生產執行系統MES（Manufacturing Execution System）在煉化企業得到持續應用，已經形成了一個統一的數據集成平臺，系統中匯集了裝置罐區的儀表數據、進出廠的計量數據、化驗室的質量數據、操作人員的上報數據等各類數據。但在實際生產過程中，儀表的測量精度、數據采樣時間不嚴格、物料在裝置中的回流循環等情況都會造成統計數據難以平衡，而通過人工去平衡這些動態相關的數據幾乎是不可能的，必須利用信息化手段，搭建物料流向的數據模型，通過數據校正算法得到準確的統計平衡結果。

1 MES統計平衡中的關鍵設計

國內煉化企業的物料平衡一般為生產平衡，由生產調度部門每天進行平衡業務，主要針對單個裝置或工廠單一模型。傳統的統計平衡為生產統計和財務核算提供數據支撐，一般由生產統計部門每月進行一次。生產平衡和統計平衡的周期和數據都存在不一致的情況，且一般平衡后的結果與實際生產情況偏差較大，難以滿足企業精細化管理的要求。通過對企業實際生產統計業務的分析，統計平衡的系統架構主要從以下幾個方面進行設計。

1.1 統計平衡的數據源

在MES系統中，通過裝置管理模塊，實現了生產裝置實時數據的自動采集，對存在儀表缺失和儀表測量精度不高的裝置，由生產及調度人員進行人工錄入和審核，同時，單個裝置每班都會進行生產平衡。通過罐區管理模塊，提取罐區儀表、LIMS化驗數據和罐區自動化系統數據，實現了物理罐和邏輯罐的庫存、移動等數據的采集和計算，每個班次都會實現盈虧平衡。通過公用工程模塊，實現了統計平衡中所需的燃料油、燃料氣等數據的采集。通過計量管理模塊，將作為結算使用的精確度較高的進出廠計量數據采集到MES系統中。

1.2 統計平衡模型的層級

按照原料加工、產品產出、物料流向從統計角度建立裝置模型，綜合考慮裝置燒焦、自用、損失、回流循環等情況，建立對應的路由。

確定統計平衡模型中物料組分的顆粒度，煉化企業物料組分的統計主要來源于罐區，在罐區引入邏輯罐概念，作為統計平衡模型中的虛擬節點，可以根據儲罐的物料或選擇對應的罐號進行邏輯歸并。基于邏輯罐建立路由，既可以簡化統計平衡模型，也利于物料組分數據的統計和跟蹤。

統計平衡模型中的邊界主要體現在進出廠，可以把實際的進出廠點作為統計平衡模型的邊界，也可以將沒有庫存而且輸入不必等于輸出的節點作為邊界，比如火炬、損失、燒焦等。

統計平衡模型中經常會出現多來源和多去向的情況，對于這種存在多種關聯關系且無法進行計量拆分的節點，可以配置匯聚點作為平衡模型的節點，簡化同時多進多出的路由邏輯。

1.3 統計平衡的指標約束

傳統的平衡整定計算的結果往往會出現平衡后的調整量偏離生產實際的情況，需要人工手動去逐一調整，效率和準確性都不高。我們在統計平衡模型中加入收率的上下限約束和容許度的設置，可以有效保證數據校正處于合理的數據范圍之內。

2 統計平衡的實現與應用

2.1 統計平衡的總體實現方法

在工廠基礎信息管理功能中進行裝置層級、路由的配置，完成平衡模型框架的搭建，以生產調度平衡數據為基礎，按照配置好的數據歸并邏輯將數據抽取到平衡模型中，作為平衡前數據。通過進行數據校正和約束檢查，得到可靠的平衡后數據，為平衡報表提供數據基礎。

2.2 數據匯總與平衡校正

實現數據的抽取、歸并和追溯功能，每天自動將各類數據抽取到平衡模型中，對于存在偏差較大的原始值，可以根據歸并規則追溯至每個班組的采集數據和錄入數據，同時，可以根據物料移動的流向，逐級返回查找原因，糾正原始值的偏差。

數據平衡與校正過程中，可以根據實際生產情況進行路由的啟用和停用；根據平衡前數據的可信度和準確性，將路由的數據分別設置為固定值、測量值、反推值。

2.3 平衡報表

統計報表是從數據上反映企業的生產情況。我們以平衡結果為基礎進行平衡報表的開發，按照不同的統計角度形成裝置投入產出及流程報表、成品半成品庫存移動報表、平衡日（月）報等。

3 結論

通過統計平衡的應用，實現全廠加工生產及物料數據的日統計，為財務結算提供了重要依據，生產統計的效率及準確性明顯提高。為了提高平衡結果的準確性，應在平衡前通過總期初庫存、總期末庫存、邊界的進出來計算總平衡差量，如果此值過大，應考慮進行原始數據的檢查核對。只有總平衡差量在一個合理范圍內，全廠的平衡結果才是基于可信數據的基礎之上的。

參考文獻：

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