面对世界石油化工业日益激烈的竞争，全方位降低成本，提高经济效益已成为企业的目标。当前企业管理方面主要问题还有以下几方面：①业务流程与沟通机制不畅：在运行管理上是职能驱动而不是流程驱动，缺乏结合流程进行清晰合理的职责和权力的界定，没有建立快速畅通的各类信息的汇总与处理体系；②调度缺乏优化、凭调度员经验进行、调度难度大、任务重；③现场生产管理粗放，生产数据采集不准确，不及时，不能准确分析装置生产的运行状况；④物料移动缺乏跟踪管理、生产成本难以计算，考核指标的权威性缺乏足够的数据支持；⑤物料难以平衡；⑥生产是一个多投入、多产出的过程，尤其是企业在实施ERP系统，ERP的物料、资金流、信息流三流合一的功能受到制约，成为企业生产管理需要迫切解决的问题；⑦信息分散、标准不一，企业的信息无法共享，生产过程的自动化，生产管理仍然是人工作业；⑧局部优化了，全局不优，制约了生产效率和效益进一步提升。因此，采用生产过程集成管理体机制对企业现有资源进行整合，可实现企业管理现代化与自动化系统联结，解决了企业复杂生产管理问题。
1 MES的解决方案
1.1 MES定义
生产运行系统的英文全称是Manufacturing Execution System，简称MES，是美国管理界20世纪90年代提出的新概念。MESA（国际联合会）对MES的定义是：“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。”
MES强调控制和协调，是使计划系统能落实到实处的执行系统，在石化企业经济效益控制中有很高的应用价值。MES在控制计划执行中的价值如图1所示。
图1 MES在控制计划执行中的价值
1.2 MES工作基本原理
MES面向生产执行，连续实时数据库和关系数据库，对生产过程进行监视、控制和诊断、单元整合、模拟和优化，并进行物料平衡、生产计划、调度、排产等操作管理。
MES作为连接控制层与管理层的一个中间纽带，完成从生产命令下达到生产统计的整个生产过程的管理，并实时地将生产过程信息反馈给ERP及其他信息系统，从而将生产活动信息与管理活动信息有效集成。因而，在企业信息化系统中，MES起着承上启下的作用（见图2）。
图2 MES在企业信息化建设中的作用
MES系统由11个模块组成，以满足4个层面的生产过程控制和查询的需求，如图3所示。
图3 MES系统架构
2 MES在炼油生产中的应用
2.1 全面集成企业信息
MES系统将分散的企业生产数据集中起来，储存在数据库中，为企业搭建一个信息平台。通过MES系统建设，集成覆盖炼油厂各生产车间装置信息、罐区信息、公用工程信息的实时数据中心，为生产管理部门的各种专业应用提供数据支撑。该数据平台提供装置管理、化验数据管理、罐区管理、公用工程管理、生产调度管理、统计管理的数据平台，生产相关部门可利用MES系统的强大的数据平台进行业务处理。
2.2 传递信息的枢纽
MES系统是处于控制层和企业资源计划系统（ERP）之间的信息传递枢纽，与上层的ERP等业务系统和底层的DCS等生产设备控制系统协同工作，提供联结现场层、提高生产经营效益的功能。另外，监控控制层的运行状态，采集物料、工艺、质量、设备状态数据，经过分析、计算与处理，并将生产状态传递给ERP层，为ERP系统真正实现物流、资金流、信息流三流合一提供重要基础数据。
2.3 报表开发和数据挖掘
利用MES系统信息平台，对数据进行分析和处理，从中提取信息开发各种应用报表，为企业生产决策和优化服务。基于MES各业务模块的生产报表和生产信息查询平台，提供丰富的信息展示手段为各级管理层提供了直观的数据报表，使生产管理人员及时了解企业生产运行状况、及时发现生产中的安全隐患、有效的提升产品质量和生产运行效率。
2.4 物料平衡
炼油企业中的物料平衡通常指原料与产品之间的平衡（或者物料中某个组分的进出量之间的平衡），原料与产品（或者是某个组分的进出料）两者之间的差异为损失。损失可能是由于仪表测量不准确造成的，可能是物料泄漏造成的，也可由废气、废水和废渣的排放造成的。实施MES后，模型将站在全厂的角度进行平衡，从原料进厂到产品出厂，对各生产装置、罐区等进行评价与平衡，平衡整定后的数据可用来跟踪、分析装置的运营状态。物料平衡模型可根据数据中心的数据进行整定，找出仪表显著误差供计量部门进行校表提供指导；可以为生产管理部门根据差异查找泄漏点提供较可靠的依据。
2.5 调度方案优化
调度对企业安全稳定生产举足轻重，调度指令的不合理会给企业带来损失，同时调度管理具有复杂性、制定过程中灵活性和执行过程中的强制性等特征。用生产调度优化来指导装置生产操作，使生产方案更加切合实际，实现优化生产。
2.6 生产运行管理
炼油厂使用MES系统实现跟踪物流，及时发现问题并提升管理。通过流程图和生产监控手段，生产调度实现物流跟踪可视化、及时掌握整个炼油的生产过程、及时发现操作中存在的问题和生产瓶颈；在跟踪生产作业计划的执行情况的基础上协调装置与罐区之间生产关系，合理安排物料，保障企业安全平稳生产。如对全厂瓦斯系统进行监控，及时进行调节，全年没有瓦斯排放事件发生。据统计，2008年比2007年少排放瓦斯683吨。
运行监控管理。MES系统可以监控、记录生产装置的工艺指标偏差，判断运行指标是否满足目前的操作参数与工艺指标并对比，超出范围报警，操作人员对偏差分析其原因，便于管理人员查询和管理；收集报警多的控制点，对过程控制的性能进行持续改进，提高装置的安全性及可靠性。
液体罐区管理。MES中的罐区管理模块详细采集区的收付操作、实现罐区状态监测、进行库存盘点和罐内物料量计算、采集质量信息、记录罐等各种操作并完成操作记录、实现罐区收付台帐等数据管理业务，规范和提升企业的罐区管理。
2.7 化验室管理
MES系统可以根据每个车间的化验重点来确定具体的质量分析任务，按照各装置生产过程中的不同的原料和产品、不同的方案和加工时间，相应确定从原料、半成品和成品中采样的不同的周期，由系统自动调度样品分析计划，并提供统计和对比分析功能，便于生产岗位和管理人员及时了解产品质量信息，产品质量变化趋势，及时调整相应操作，提高产品质量，减少不合格产品。
2.8 公用工程管理
MES系统公用工程管理模块可以解决部分车间计量条件不理想、数据采集手段不先进、以人工抄表或单位报量的方式进行管理的效率和准确性不高、由于数据量大导致公用工程的平衡困难、影响车间生产成本准确核算的问题。
3 效果评价
通过MES的实施，实现了生产信息共享，生产数据保证数出一门，无二义性，能够为基层管理人员、各级领导提供相应的综合查询与分析信息，特别是能及时、准确地为领导及主管部门提供有关生产装置运行方面的综合查询与分析信息，提供决策支持，提高了生产管理水平。
1）流程优化与管理规范化。涵盖了炼油厂生产业务流程优化和操作管理规范化，在适应生产经营管理运作要求的同时，基于先进的管理模式，有效规范了生产管理工作流程，从而帮助企业实现高度实时性和规范化运作。
2）提高业务透明度。由于生产数据都由系统所管理，严格执行业务流程式审核过程，减少了人为因素造成误差情况，避免管理不规范，管理人员也能随时了解生产装置的运行情况，便于监督和管理，使生产管理活动受控水平提高。
3）为其他应用系统提供生产数据平台。系统搭建了先进的数据管理平台，并采用标准的OPC接口，为公司将来要上的ERP等炼油与化工企业应用系统提供丰富的数据源，为公司的现代化管理奠定基础。
4）该系统的使用，不但使生产管理中事务处理工作的劳动强度大大降低，解放了劳动力，提高了工作效率和工作质量，理顺了生产管理业务流程，还增强了生产管理人员的管理能力，提高了管理水平，真正走向了现代化管理。
5）系统查询设计合理，具有通用查询功能，方式灵活，信息全面、准确、及时。
6）系统充分利用网络和ORACLE数据库提供的安全保密措施，建立了系统的用户管理机制，数据备份、保存设备先进，从而保证生产数据的安全性与保密性。
4 实施MES效益
MES的实施和应用，提高了炼油厂生产管理水平，给生产管理工作带来许多方便和益处，使各生产装置的非计划停车和以往相比下降了很多，给炼油厂带来了可观的经济效益和社会效益。
4.1 经济效益
4.1.1 直接经济效益
实施MES系统后，生产操作得到优化，有效降低了质量损失，通过位号监控提高装置运行平稳率，通过化验数据分析工具，掌握装置运行变化趋势，提前进行相应操作，减少了装置波动或产品质量变化。根据国外权威咨询公司的测算，炼油企业可以降低每桶原油的加工成本5美分左右。据2008年原油加工量580.02万吨，由此推算出MES实施后的潜在效益如下：
580.02×10000×7.4（桶/吨）×0.05×6.8≈1459.3万元
节省瓦斯效益：683×85元/吨=58.055万元
合计1517.3万元
4.1.2 间接经济效益
1）提高企业人员的业务能力和工作效率
MES系统实施后，极大推动企业生产运行中各项专项业务的完成能力，例如：调度排产业务、物料平衡业务等，因企业生产中的各项业务大都有以下特点：数据的收集及整理需要花费大量的时间，而业务的完成多依靠人员的经验及估计，成为限制生产效率提高的重要因素。而专业的信息系统，不仅可以节约其业务完成的时间，更能通过模型化、数学化的运算功能帮助业务人员高速、高质地完成业务工作。
2）提升企业管理能力
MES的核心目标就是通过集成化的信息系统，帮助管理人员更好的完成生产管理工作。MES系统实施后，生产信息的采集、整理、传递更加快速，数据质量更加可靠，缩短了一些经营数据的时效周期，企业应对变化能力增强。数据质量的全面提高，为企业经营管理提供了强大的数据保障，使企业提高竞争能力，实现精细化管理成为可能。
3）促进企业信息化建设
MES系统涉及到企业绝大多数的业务领域，向下其涉及到企业的网络建设、装置自控系统，向上又与各类专业系统及应用、ERP系统有着密切的联系，对企业信息化建设的硬件、软件和应用等方面都有着较大的影响。MES系统的实施与应用对企业信息化建设，提高信息化管理水平有着举足轻重的影响。
4.2 社会效益
MES系统是炼化企业重要的应用信息系统，其实施与应用将整体提高企业的生产运营能力，完全符合国家利用信息化带动工业化的政策，并带来较大的社会效益。
MES系统提供的实时监控功能、过程记录功能，使操作人员能更加快速准确识别生产中的危险情况并规范一线人员的生产操作，帮助操作人员形成安全习惯。MES系统的应用使企业安全生产更加有保障，为员工、企业和社会带来较大的安全效益。
MES系统的实施，还可以促进企业的节能减排工作。企业管理人员通过该系统可以及时得到生产装置的能耗及公用工程数据，对生产过程中出现的问题做出快速的应对，间接促进企业在低能耗、低排放的运行，为企业带来一定的环保效益。
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本文标题：MES信息集成技术在生产管理中的应用
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