1 生产执行系统(MES)的概念
生产执行系统(Manufacture Exeeute System，简称MES)是来源于制造业的一个管理信息化概念。生产执行系统辅助工厂贯彻和执行生产计划，是以过程数学模型为核心，连接实时数据库或非实时的关系数据库，对生产过程进行实时监视、诊断和控制，在生产过程层(而不是管理层)进行物料平衡，安排生产计划，实施调度、排产及优化。MESA(MES国际联合会)总结归纳了11个主要的MES功能模块，包括工序详细调度，资源分配和状态管理，生产单元分配，过程管理，人力资源管理，维护管理。质量管理，文档控制，产品跟踪和产品清单管理，性能分析和数据采集。物料管理等模块。煤炭行业中MES系统应用包括以下九个方面：作业绩效管理、生产作业管理、设备停机管理、生产质量管理、物料跟踪管理、作业计划管理、作业知识管理、设备维护接口、生产成本管理，这九方面功能可根据企业实际情况分步实施。
2 煤炭生产企业实施生产执行系统的必要性及可行性
长期以来，我国煤炭企业的管理层级呈现矿务局(集团公司)、矿、井(区)、队、班组这一塔式结构。局(公司)负责整体生产布局，生产发展中、长期规划，生产系统改造完善，设备更新改造等工作；矿生产管理部门负责生产发展规划、生产系统改造完善的实施和日常生产组织管理工作。围绕这一塔式布局，煤炭企业信息化建设模式一般为：首先发展以实时监控为核心的自动化控制系统(过程控制系统PCS、PLC系统等)；然后建设以ERP为代表的管理信息系统。然而，在过程自动化与管理信息化之间存在数字鸿沟，导致无法将管理同生产紧密结合，ERP等管理系统的应用效果大打折扣。生产执行系统正是打通这一瓶颈不可或缺的手段，其主要作为可以概括为：MES系统衔接下层PCS系统与上层ERP系统，采集并存储现场实时数据，对其梳理、统计、分析后形成有助于揭示现场生产情况的信息，融合、贯通上下层的实时信息与管理信息，通过信息集成形成优化控制、优化调度和优化决策等的判断和指令，帮助实现煤炭企业生产过程安全、稳定、均衡、优质、高产、低耗等目标。生产执行系统同ERP系统及PCS系统的关系如图1所示。
图1 生产执行系统与ERP系统及PCS系统的关系
2.1 煤炭企业生产经营的特点
(1)由于煤层地质与水文地质条件复杂多变，会影响设备工况、煤质及生产计划与运行。
(2)煤炭生产工艺流程基本不变，采掘、运输、选运整个过程工序紧密，连续运行不间断，生产过程刚性较强，不可预期的物料延误及关键设备故障等，会影响整个生产过程。
(3)选煤工艺生产过程是一个典型的设备密集型生产过程，生产设备安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行是实现低成本、高利润的关键。
(4)设备价值高且采购周期长，同时，由于生产强度大，设备维修频次高且使用寿命较短，必须持续优化设备购置选型策略并及早预见到设备能力缺口。
(5)煤矿的生产过程涉及采掘、通风、提升运输、排水、供电、调度通信等多种技术，专业面广，需各学科、多工种相互配合。
2.2 神东公司实施MES系统的主要经验
(1)建立和完善科学合理的煤炭生产与设备运行管理指标体系，根据管理目标和操作任务的需要，采集、抽取、清理、验证和分析现场实时数据，结合应用工厂模型、时间利用模型、故障原因矩阵等工具和分析方法，全方位监控生产运行和作业实绩，防止瞒报、迟报、篡改各项统计数据，确保数据准确，使生产与设备运行处于透明受控状态。
(2)通过准确记录生产中停机事件的现象、故障原因、处置措施，计算不同系统、不同设备的可靠性指标、故障频次及影响时间，对计划内、外的停机事件及低效运行的设备做出报告。通过量化的指标体系进行深入分析以发现薄弱环节，帮助管理者制订更有针对性的设备维护的优先级、新设备选型购置策略并改进操作流程，同时指导编制设备维修计划。
(3)通过加强对设备综合效率的管理来提高设备运行的可靠性和设备利用率，使故障停机时间与计划检修时间之和最小，增加有效生产时间，提高产能利用率，降低运营和维护成本，协助公司进行持续改进，进而实现精益生产。
上述情况表明，生产执行系统在煤炭生产企业实施是可行的、有益的，对已实施了ERP系统并建立较为完善的底层控制系统的企业，其实施收益将更为可观。
3 在A公司推广生产执行系统的初步设想
目前，A公司的工作中心除了持续扩大生产规模外，还将更多的注意力投入到提高回采率，提高设备运行效率，降低设备能耗水平，降低运作成本上的精细化生产运营上。由此带来的企业管理方式将从粗放型向精益化转变，强调“用数据说话”“依据数据进行决策”，把原来一些难以测量和评价的工作质量和过程质量，通过科学合理地设计关键指针体系，借助信息技术获得准确、实时的数据并将其转化为易于理解且使用的信息，从而找出最关键的因素帮助企业获得改进机会，进行整体优化，使生产过程更加有效率，产量稳定并逐步提高。
3.1 实施生产执行系统的侧重点
(1)辅助ERP系统将企业的实际生产作业计划制定得更细致，定义得更准确，同时也具有更好的可操作性，可以提高生产过程的作业效率。
(2)辅助ERP系统将企业成本管理做实，为原煤、商品煤成本的统计提供真实、准确、及时的原始数据。
(3)注重提高设备运行时间，增加设备可靠性，减少设备空转时间，达到提高生产效率的目标。
(4)降低生产运营成本，特别是改变以往成本核算模糊分摊的情况，实现按班组等更细颗粒度的实时统计。
(5)通过监控和对比设备维修的频次、时间和故障情况，制定或优化设备维修模式，防止设备出现过维修、欠维修的现象。
(6)通过MES实现煤炭生产过程的知识积累，事故与故障历史记录和处理知识可在全公司范围传播，有利于减少故障诊断时间，提高指挥调度水平。
3.2 重点推动的几个方面
(1)建立基于生产执行系统的A公司生产计划与调度管理系统。在公司层面建立矿井资源管理及生产流程模型，覆盖全公司的生产主计划及辅助生产计划过程，并将整个计划与执行回馈体系结合起来，将全公司的总调、矿井、选煤厂调度统一纳入到系统，实现生产计划的协同安排，提高计划的编制效率，合理利用生产资源，最终实现生产效益的最大化。
(2)建立设备运行及效能管理系统。矿井从综放工作面→顺槽→大巷→主井→上仓，每个环节设备故障都会引起整个生产流程的停产、停运。通过对计划内和计划外的生产中断事件及低效运行的设备做出报告，从而能够对发生生产中断的原因进行全面的分析，对设备和系统的可靠性进行基于风险的评估，科学评价矿井生产能力，通过量化的指标体系发现薄弱环节，从而制定设备维护的优先级，提高系统运行的可靠性，延长正常生产时间，提高产能利用率，增加产量，降低运营和维护成本。
(3)加强生产成本管理。自下而上各个管理职能部门(班长、车间主任、厂长、生产副总)乃至集团公司总部对生产的投入和产出一览无余，帮助提高生产决策水平，减少手工统计录入时间。
(4)加强维修管理。通过在生产执行系统中记录设备故障原因、处置措施、原因分析，不断积累维修经验，逐步建立一套完整的设备维修经验支持系统，提高维保技能。维修分为预防性维修、计划性维修、故障维修、点检、设备润滑管理等，设备维修活动的记录是设备管理工作的重要一环。MES需要与ERP中的EAM系统共同配合完成设备维修工单管理(工单触发、内容验证、工单统计分析)使得设备维修管理更加高效。使用生产执行系统时，需要建立并维护一套完整的设备维修业务流程，通过这个固化的标准流程指导设备维护工作符合管理过程的要求。当设备发生故障后，调度或操作人员通过生产监控画面或客户端设备停机管理界面发现停机事件时，使用客户端界面提交维修请求。而设备机电维护部门的人员看到请求后指派维修人员进行维修动作。当维修完成后，由设备维护部门对维修记录进行完善并确认。
3.3 经济效益
(1)提高企业对生产全过程的监督与控制能力，及时发现生产过程中存在的问题，将生产安全隐患消灭在萌芽状态。
(2)提高企业的生产效率，最大限度地帮助企业有效使用现有生产资源。
(3)提高生产安全性。通过大量使用工业控制设备与系统，减少人工差错与干预，依靠技术手段提高安全性。
(4)细化管理，降低企业生产成本。通过各种信息技术的使用，减少人工需求，降低人员成本。另外，应用系统为管理者提供良好的工具，来改进和优化管理，降低成本消耗。
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本文标题：煤炭生产企业建设生产执行系统的思路初探
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