MES系統在石化企業的應用及展望

孫浩

[摘? ? 要] 文章介紹了MES系統在某石化企業的應用情況，并詳細闡述了某石化企業根據各個生產管理部門提出的實際需求，充分發揮MES系統數據核心作用的方式方法，介紹了某石化企業已經完成和計劃完成的MES深度擴展應用項目，同時對MES未來的應用發展方向做了深入的思考。

[關鍵詞] MES;生產運行管理平臺;信息化;擴展應用

0? ? ? 引? ? 言

制造執行系統 （Manufacturing Execution System，簡稱“MES”）是直接應用于生產經營，為企業數字化、智能化管理提供支撐的信息系統[1]。在制造業信息化體系中介于企業資源規劃層ERP和過程控制系統層PCS之間，起到承上啟下的作用[2]。公司MES系統主要包含物料平衡、平穩率、流程圖（PHD）、工藝臺賬、工藝技術、操作管理、LIMS、WPKS等8個模塊，為公司生產經營、技術分析及后期的擴展開發提供了寶貴的數據基礎。

1? ? ? MES應用情況

MES 系統主要用于對生產過程數據進行采集，并對數據整合應用，實現生產過程的全流程受控[3]。同時提供數據分析統計工具，方便生產管理人員找到在生產過程中潛在的效益增長點或制約因素，及時調整生產運行計劃，保障公司各個裝置處于最優的運轉狀態。

（1）物料平衡模塊（PB）。物料平衡模塊是裝置的物料質量綜合信息查詢平臺，主要包含裝置計算和罐量計算兩個子模塊，通過自動采集和手動錄入相結合的方式，實現裝置收率自動計算、全公司物料統計日平衡，為與ERP 數據共享打下了基礎。物料平衡能夠及時反映工廠生產過程的物料信息及各階段不同裝置的產品產量等生產現狀，從而可快速組織和調整生產，提高生產排產和計劃下達的準確性，實現生產經營全過程整體優化，降低生產成本，提高企業的經濟效益。

（2）平穩率模塊。平穩率模塊能夠對裝置生產操作實際情況進行統計。通過結合操作管理模塊（OM）中的操作指標，實現對每一個考核參數在運行期間內執行情況的自動統計，完成公司、分廠、車間三級平穩率統計;對于平穩率低于 100% 的指標，顯示每一次偏差的數值，并要求操作員或工程師寫明具體原因，平穩率模塊統計結果真實、可靠，便于日常考核管理。

（3）工藝臺賬模塊。工藝臺賬模塊能夠按照生產管理人員配置實現DCS 上所有操作數據自動采集，并生成崗位記錄。避免了手工記錄頻率低、數據量少、準確率低、查詢應用困難的問題，使崗位記錄的內容更加全面準確，為生產技術分析提供了寶貴的數據。這些報表，一方面，可以直觀地反映裝置生產情況，為上層管理者宏觀掌握裝置運行提供準確信息;另一方面，使各級管理者對裝置生產考核更加準確和客觀，促進工廠精細化管理水平的提高。

（4）實時流程圖模塊（PHD）。實時流程圖模塊能夠以流程圖、趨勢圖的形式將各裝置的現場操作數據展示給各級管理人員，并根據系統設置自動進行數據更新。通過應用實時流程圖模塊，生產管理人員可以直觀地掌握流量、壓力、溫度、液位等控制參數的實時狀態，實現調取任意參數的歷史數據，并對這些數據進行對比分析。

（5）工藝技術管理模塊。工藝技術管理模塊建立了企業技術資料庫。一是實現平穩率臺賬、工藝腐蝕臺賬、工藝報警臺賬等工藝技術資料的集中電子化管理，并實現通過時間、關鍵字等方式方法對工藝技術文檔資料進行全文檢索。二是實現工藝技術資料審批流程在線化，實現操作變動、操作卡執行監控等煉化生產工藝技術管理的流程化、表單化，規范生產工藝管理。

（6）操作管理模塊（OM）。操作管理模塊能夠實時監控關鍵的工藝參數，并對工藝指標執行自動判斷，及時提示超標現象，自動累計偏差時間，要求操作員實時錄入工藝指標的偏差原因，方便生產技術人員對生產運行的整個過程進行管理，保證裝置的平穩運行。

（7）實驗室信息管理模塊（LIMS）。實驗室信息管理模塊主要是對實驗室的質量檢驗信息進行管理，并為生產執行及時提供質檢報告。實驗室信息管理模塊規范了分析檢測工作流程，提高了分析數據采集自動化水平和可靠性，提高了實驗室管理水平。同時裝置操作員及工程師在 LIMS 的使用界面，可以及時直觀地了解生產所需的全部分析數據，包括原料產品分析報表、臨時加樣報表、環保水質分析報表等信息，方便了各級管理人員對不同分析數據的管理需求，實現了分析檢驗工作與生產組織管理的良好融合。

（8）WPKS。WPKS是MES各個模塊的主要載體，它能將不同MES業務模塊集成起來，完成MES各個模塊之間的數據、信息的實時交互，為整個MES系統提供統一的展示、統一的平臺、統一的報表等。同時能夠實現對不同的業務人員，定制不同的訪問權限和訪問內容。

2? ? ? 深度擴展應用情況

企業堅持“業務導向，信息引領”的信息化實施原則，根據各個生產管理部門提出的實際需求，充分發揮MES系統數據核心作用，圍繞MES系統進行深度擴展應用，應用情況如下。

（1）目前已經完成的擴展應用

①生產短信報警平臺。生產短信報警平臺能夠實現對全公司所有關鍵工藝位號進行實時監控，當位號報警時，該平臺能夠自動識別，并記錄報警持續時間，應用短信和郵件的方式，根據報警持續時間的長短將報警信息發送給不同層級的生產管理人員，達到減少長時間報警，保障裝置平穩運行的目的。

②高管駕駛艙。 根據生產管理人員需求，基于MES系統開發定制數據直觀展示界面，實現對當期和歷史產品產量、進出廠、庫存、各裝置計劃、產量、收率等數據進行圖表化查詢、分析、對比和統計，是為公司各級管理人員提供分析、決策的有效工具。

③生產報表電子化。根據生產一線生產管理的需求，基于MES數據接口，開發出一套能夠由生產管理人員自由組態的電子化報表系統，實現生產記錄、物料平衡、裝置能耗、經濟效益核算等50余份報表的自動生成，大大減輕了生產一線的工作量，提高了工作效率和管理水平。

④設備異常報警平臺。設備異常報警平臺以公司21臺特護機組為試點，通過MES接口，將數據提取到設備異常報警平臺中，實現對機組油溫、油壓、位移、出入口壓力等關鍵指標進行實時監控，當指標進入預設的報警范圍后，該平臺能夠自動識別，應用短信或郵件等形式，將報警位號發送給不同層級的設備管理人員，達到及時提醒相關部門采取相應措施，保障機組平穩運行的目的。

（2）下一步擴展應用計劃

①實現生產記錄表單電子化。開發電子操作大記錄、班組核算、交接班日記、工藝管理等應用模塊。在減輕基層操作員和工程師工作強度的同時，實現裝置運行狀況、生產記錄、技術經濟指標、庫存數據、罐區存量、裝置生產計劃、物料平衡、能源平衡等信息的直觀展示及歷史查詢，為公司各級管理人員分析、決策使用。

②推進實施生產調度信息化管理。建立氫氣、蒸汽、循環水、除鹽水、瓦斯等公用工程系統平衡總圖，當系統出現波動時，通過查看公用工程系統平衡總圖，能直觀檢查各裝置用量情況進行調整平衡，縮短波動時間。建立完善的調度指令模塊可以通過調度指令模塊實現指令的下發、審批、執行及反饋，最終形成生產指揮全流程閉環管理。

③建立生產報警管理模塊。通過MES提取DCS中全部報警數據，并對數據進行分析挖掘。通過對不同裝置、不同報警類型的分類統計，形成可視化分析展示，將單位時間內多次報警或長時間報警的工藝位號篩選出來，分析原因，并督促相關部門采取合理的解決措施，降低裝置報警率，為裝置的長周期平穩運行打下堅實的基礎。

④開發生產技術分析模塊。通過該系統生產管理人員能夠根據特定工藝分析需求，任意調取相關工藝參數、實驗室分析、能耗物耗等數據，提供多種數據分析工具，實現以圖表、趨勢線等方式組合比對分析，方便快速準確地對異常情況進行定位分析。

⑤開發裝置運行情況體檢模塊。將各關鍵參數、質量指標、能耗指標等數據的當前值與設計操作值（也可為工藝卡值或24小時平均值）進行對比，并將偏差較大的數據突出顯示，方便技術管理人員和交接班人員一目了然掌握當前裝置運行是否正常。

3? ? ? 總? ? 結

結合石化企業信息化發展需要，未來MES的發展主要有以下三個方面：

（1）提高MES數據采集的能力。通過提高系統性能、對采集的數據進行篩查校驗、增加生產裝置數據采集點等方式，提高MES數據采集的實時性、準確性和完整性，為其他信息系統和模塊提供更加及時、準確、全面的生產運行數據，方便生產管理人員對生產運行全過程進行管控。

（2）建設以MES系統為核心的生產管理系統集群。充分利用MES系統采集的生產數據，圍繞MES系統建設生產管理集群，根據實際生產業務需求，促進生產管理流程與信息平臺系統相匹配，推進各類生產系統的應用集成和數據共享，實現生產工藝、設備、安全環保等多種專業業務在系統內有效開展。

（3）推進MES與人工智能、大數據等技術的深入融合[4]。充分利用人工智能、大數據等先進技術，對MES采集的生產數據進行實時自動分析，實現工藝預警、操作優化、設備預知性維修等多種功能，達到提高裝置生產平穩率、減少非計劃停工次數、節能降耗、降本增效的目的。

主要參考文獻

[1]王華.煉油化工MES功能與架構研究[J].計算機與應用化學，2010（10）：1437-1439.

[2]劉剛，諶湘臨，張少寧.石化生產執行制造系統智能化功能提升及應用[J].化工進展，2017，36（7）：2714-2722.

[3]吳雷，煉油企業中的MES系統應用[J].化工技術與開發，2013，42（10）：64-66.

[4]索寒生，吳蔚，段然，等.石化行業MES發展及展望[J].計算機與應用化學，2018，35（6）：515-520.