在煉油企業中MES系統的應用研究

周潔如

［摘 要］文章基于新時期煉油企業生產經營在信息化建設方面的創新需求，深入探索MES系統在煉油企業中的設計與應用，結合煉油企業MES系統的設計目標、原則以及框架分析，介紹了煉油企業中MES系統的具體功能模塊設計，并對MES系統的具體應用策略展開探討，以期為提升我國煉油企業生產技術水平及信息化發展能力提供參考。

［關鍵詞］煉油企業；MES系統；功能模塊設計；應用策略

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2023.23.028

［中圖分類號］F272 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2023）23-0091-04

1? ? ?煉油企業中MES系統的基本概述

1.1? ?MES系統的基本內涵

煉油企業中MES系統的基本內涵是集成管理和優化生產過程的關鍵工具。這個系統結合了信息技術和工業自動化，通過實時數據采集、分析和處理，為企業提供準確的生產指導和決策支持。首先，MES系統在煉油企業中起到了信息集成的重要作用。它可以與各個生產裝置和系統進行連接，實時獲取各個環節的數據，并將這些數據整合成可視化的信息。通過這種方式，生產人員可以清晰地了解設備狀態、生產進度以及產品質量等關鍵指標，從而做出及時的調整和決策。其次，MES系統還能實現生產過程的自動化控制和優化。通過監控和分析大量的實時數據，系統可以對生產過程進行精細調控，實現最佳的生產效率和產品質量［1］。此外，MES系統還具備全面的數據管理和追溯功能，它可以對生產數據進行全面記錄和存檔，以確保數據的完整性和可追溯性。在產品質量問題出現時，系統可以快速定位問題源頭，進行追溯和溯源，幫助煉油企業找出問題產生的原因，并采取相應的糾正措施，以提高產品質量和市場競爭力。

1.2? ?煉油企業生產管理面臨的挑戰

當前我國煉油企業生產管理工作面臨著環境保護、能源結構調整、技術創新和人才培養等多重挑戰。一方面，隨著人們對環境問題關注度的提高，煉油企業被要求采取更加環保的生產方式。盡管在過去幾年中，我國煉油企業在節能減排方面取得了一定的成就，但仍然存在廢水處理、廢氣排放等相關問題。因此，煉油企業需要加大技術改造和投入，提高環境保護水平。另一方面，隨著我國能源消費結構的優化升級，煉油企業也面臨著需求結構變化的壓力。傳統能源消耗減少，新能源和清潔能源需求增加，這一現象對煉油企業的產品結構和生產方式提出了新的要求。因此，煉油企業需要根據市場需求及時調整產品結構，開發更多清潔能源產品。

1.3? ?煉油企業建設MES系統的價值

煉油企業生產管理面臨著環境保護、能源結構調整以及技術創新的諸多創新挑戰，煉油企業需要針對自身生產管理的實效性、質量管理、工藝管理、生產安排以及生產統計管理等傳統問題進行針對性的優化調整，以滿足企業在新時期市場經濟發展過程中追求高質量發展需求。煉油企業應用MES系統能夠配合企業自身煉油和化工業務的發展需求，執行信息化和智能化的生產管理，向企業各級管理人員呈現動態生產信息，切實提升企業生產管理的實效性。同時，MES系統能夠全面優化煉油企業生產管理體系，解決生產安排、質量管理、工藝管理以及生產統計管理等方面面臨的諸多問題，并解決企業內部信息孤島現象，提升數據共享價值［2］。

2? ? ?煉油企業中MES系統的應用設計

2.1? ?煉油企業中MES系統的設計目標

煉油企業MES系統的設計與應用要符合企業生產運行的信息化管理模式，形成科學完善的信息化生產管理平臺，為煉油企業提供可靠、實時、動態、全面的生產數據信息。MES系統要能夠實現與煉油企業各外部管理系統、外部統計系統以及ERP系統之間的精準的數據集成對接，確保企業生產信息在各系統之間傳輸的完整性和準確性。MES系統所擁有的拓展系統功能，能夠進一步地全面支持煉油企業調整和優化自身生產管理，強化煉油企業生產效能。

2.2? ?煉油企業中MES系統的設計原則

首先，煉油企業MES系統設計要秉承先進性的基本原則，基于先進的生產管理思想理念，對生產運行系統進行科學化設計，從整體架構設計、體系結構設計到數據模型設計等方面，保持MRS系統的先進性，確保MES系統能夠滿足煉油企業的現代化發展應用；其次，煉油企業MES系統設計要秉承針對性設計的基本原則，針對煉油企業自身管理模式、產業鏈需求、組織結構、生產裝置以及業務流程的實際情況，以及國際先進領先煉油企業生產運行系統的成功經驗，制訂滿足煉油企業自身發展需求的針對性設計方案，確保MES系統強大的功能性能夠切實轉化成為煉油企業的實際生產管理效能。

2.3? ?煉油企業中MES系統的總體框架設計

煉油企業生產運行管理涉及的業務領域主要包含工廠基礎信息管理、生產計劃與排產、生產運行管理、生產執行、生產統計以及生產信息查詢/分析等，參照煉油企業實際生產需求以及生產運行管理實際的業務領域，本文設計的MES系統模型總體框架包含實時數據庫應用、手工位號錄入、物料信息查詢、運行管理、生產調度報表、LIMS數據查詢、罐區用戶應用以及裝置用戶應用等八個子系統，用以實現煉油企業生產運行管理業務領域的各個功能模塊，具體結構框架如圖1所示。

3? ? ?煉油企業中MES系統的功能模塊設計

3.1? ?企業基礎信息管理功能模塊

企業基礎信息管理功能模塊是煉油企業MES系統數據庫各類信息的重要來源，通過該功能模塊， MES系統能夠對煉油企業的各類基礎信息進行采集、存儲和管理，并形成體系化和標準化的統一模板［3］。企業基礎信息管理功能模塊能夠幫助MES系統建立和維護主數據字典，保障生產裝置、物料、罐區、產成品等數據信息的唯一性和準確性，并對系統中的基礎物理信息實現集中管理，生產管理維護人員能夠通過該模塊對煉油企業生產基礎信息的變化和配置信息進行快速查找。此外，企業基礎信息管理功能模塊的構建借助系統軟件對MES系統的全部實時應用數據進行集成組織和管理，并以標準化的數據結構存儲到實時數據庫當中。

3.2? ?實時數據庫功能模塊

在企業基礎信息管理功能模塊的支撐下，實時數據庫功能模塊能夠將MES系統中全部的相關數據和實時數據集成在統一平臺當中，為上一應用層級的各個子系統提供基礎數據源，該模塊同時具備強大的OPC協議支撐能力，能夠幫助MES系統實現與外部其他系統和化驗分析系統的數據交互與共享。實時數據庫功能模塊還能夠幫助MES系統實現配置界面的圖形化操作，便于生產管理相關人員組態實時位號、虛擬位號以及工藝位號，并為實時位號的安全管理提供可靠、完善的安全機制支撐。此外，實時數據庫強大的數據壓縮功能能夠為煉油企業存儲和管理不少于三年的生產運營歷史數據，便于不同層級管理人員進行數據分析［4］。

3.3? ?運行管理功能模塊

運行管理功能模塊是煉油企業MES系統實現對生產重要控制參數進行實時監控的重要模塊，該模塊通過運用生產裝置DCS控制系統實現了準確可靠的實時數據采集，并通過趨勢圖和流程圖形式將煉油企業生產運行的各個裝置流程展示給各級管理人員，裝置流程圖能夠將流量、溫度、壓力、液位等關鍵控制參數以更直觀的方式進行展示，讓各級管理人員了解生產運行執行情況，進而實現對生產運行過程實時監管。同時，運行管理功能模塊還能夠實現基于生產方案的生產指令的創建、授權以及激活功能，并實現生產運行各個班組的電子化交接。

3.4? ?物料平衡功能模塊

物料平衡功能模塊是煉油企業MES系統中生產運行裝置物料質量的綜合信息查詢平臺，該模塊通過手動錄入和自動采集相結合的方式對煉油企業生產裝置的收率進行自動計算，自動計算主要包含裝置計算和罐量計算，進而實現煉油企業物料統計日平衡，為與ERP系統之間實現數據共享奠定堅實的基礎。物料平衡功能模塊能夠通過實時物料平衡，對煉油企業全廠的物料流程進行梳理，并形成全過程的物料流向網絡圖，基于MES系統設計的物料平衡模型，對煉油企業全廠物流數據信息進行自動調整與校正，并提供多種平衡誤差分析，幫助MES系統實現及時的盈虧分析［5］。

3.5? ?生產計劃與排產功能模塊

煉油企業MES系統中的生產計劃與排產功能模塊主要是對煉油過程進行優化和控制的關鍵部分。通過該模塊，企業能夠實時監測和管理原料庫存、工藝參數、設備狀態等關鍵信息，從而合理安排生產任務和資源，提高生產效率和產品質量。首先，生產計劃功能模塊會基于市場需求、原料供應情況、設備運行狀況等因素，自動生成生產計劃，確保生產任務的合理安排和最大化產能利用，減少人為干預和誤差，并提高計劃的精確性和準確性；其次，排產功能模塊能夠對生產計劃進行詳細調度和安排，基于工藝流程、設備能力、人員資源等多方面因素，將生產任務按照時間順序和工藝要求合理排布，有效避免生產過程中的沖突和瓶頸，提高生產線的吞吐量和生產效率。

3.6? ?生產統計功能模塊

煉油企業MES系統中的生產統計功能模塊主要是用于對生產數據進行收集、分析和報告的關鍵組成部分。首先，生產統計功能模塊可以實時收集和記錄各個環節的生產數據。它會自動采集并整理原料消耗、產品產量、能耗指標、生產效率等關鍵數據，確保數據的準確性和完整性；其次，該功能模塊能夠對生產數據進行分析和統計根據預設的指標和算法，對生產數據進行計算、比較和歸納，生成各類報表和圖表，更直觀地展示生產過程中的關鍵指標和趨勢，并運用統計學和機器學習技術，挖掘隱藏在大量生產數據中的有價值信息，發現生產過程中的規律和趨勢。基于挖掘到的知識，企業可以進行預測和優化，提高生產效率和產品質量。

3.7? ?能源管理功能模塊

煉油企業MES系統中的能源管理功能模塊主要是為了優化和監控能源使用，實現能源效率的提升和成本的降低。該模塊涵蓋了多個關鍵方面，包括能源計劃制訂、能源消耗監測、能源數據分析以及能源節約策略的制定和執行。首先，能源管理功能模塊允許企業制訂詳細的能源計劃。通過對煉油過程中各個環節的能源需求進行準確的預測和計劃，企業可以合理安排能源的供應和使用，避免過度或不足的能源消耗，從而提高能源利用效率；其次，能源管理功能模塊提供實時的能源消耗監測功能。通過對設備、工藝和生產線的能源消耗進行監測和記錄，企業可以及時掌握能源的使用情況，并結合能源消耗數據的分析和評估，企業可以識別出潛在的能源節約機會，制定相應的節能措施。能源管理功能模塊對能源節點的精準計算，對能源消耗的全面統計、對能源數據的科學采集以及對管網耗能的平衡處理，都能夠為煉油企業MES系統優化運行提供全面的支撐［6］。

3.8? ?實驗室信息管理功能模塊

隨著煉油技術的不斷發展和優化，實驗室在煉油企業中的地位變得愈發重要，該模塊通過集成實驗室設備、數據采集系統和數據處理軟件等組成部分，實現了對實驗室信息的全面管理與利用。第一，實驗室信息管理功能模塊能夠進行實驗任務的計劃和安排，該模塊可以自動將實驗任務分配給合適的實驗室設備和人員，并設置相應的優先級和截止日期，提升企業實驗任務執行的效率和質量；第二，該模塊能夠實現實驗數據的采集和管理，并實現數據驗證和審查功能，確保實驗數據的準確性和可靠性的同時，能夠為企業提供科學的依據，支持決策和優化煉油過程；第三，實驗室信息管理功能模塊還允許對實驗數據進行分析和報告生成。通過系統內置的統計和分析工具，企業可以對實驗數據進行多維度的分析和比較。這有助于發現數據中的規律和趨勢，幫助企業更好地理解煉油過程中的變化和影響因素，該模塊還能生成專業的實驗報告和數據圖表，企業可以將實驗參數、結果和經驗知識整理成文檔或者數據庫形式，存儲到MES系統數據庫中，形成生產知識的積累和傳承，有助于提升企業的技術水平和競爭力。

主要參考文獻

［1］牛建斌，王成華. MES系統在企業信息化建設中的應用［J］.工程技術研究，2019，4（20）：114-115.

［2］張興.煉化企業 MES 系統信息安全的應用分析［J］.信息系統工程，2018（1）：71-72.

［3］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.

［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.

［5］劉冠男.基于微服務架構的MES生產過程執行系統平臺的研究與實現［D］.天津：天津大學，2018.

［6］王仙麗.關于企業信息化中MES與ERP集成的應用探討［J］.現代國企研究，2017（18）：11.