精细管理提高效益

　　【摘 要】燕山石化公司于2008年，开始采用石化盈科的石化企业生产执行系统解决方案，在其炼油化工系统进行MES的全面实施，初步实现了流程工业综合自动化系统三层结构中中间层的搭建，并通过不断探索与深化，已为提高企业的综合竞争力打下了坚实的基础。本文主要从企业关键用户的角度介绍了SMES V3.0在燕山石化公司炼化领域内的业务搭建以及实际运用，并对系统今后的深化应用及改进工作提出建议。
　　【关键词】MES 燕山石化 实施 应用
　　
　　MES(Manufacturing Execution System）——即生产执行系统，国际MES联合会（MESA）对MES给出更具体的定义：MES提供从接受订货到制成最终产品全过程的生产活动实现优化的信息。它采用当前的和精确的数据，对生产活动进行初始化，及时引导、响应和报告工厂的活动，对随时可能发生变化的生产状态和条件做出快速反应，重点削减不会产生附加值的活动，从而推动有效的工厂运行和过程。
　　2003年，石化盈科、中控软件、中科院软件所、北京时林等单位联合承担了“863”计划主题——“石化企业MES关键技术攻关及应用研究”课题。其研究目标是以大型石化、化工企业为背景，突破制约综合自动化的重大关键技术，形成适合石油、化工行业的石化生产执行系统（MES）关键技术及应用系统。MES系统为石油化工行业提供了一套面向生产过程实时和智能管理MES解决方案。SMES系统在茂名石化、安庆石化、荆门石化等9家企业得到了成功应用，显示出MES的巨大经济管理效应。
　　燕山石化公司成立于1969年，是目前国内规模排名前列的大型石化联合企业，其对信息化建设的需求存在自己独有的特点。一方面生产规模大，生产流程长，工艺复杂，在财务、计划、统计、物流、能耗、质量、计量数据采集等多个方面需要专业化信息管理系统的支撑；另一方面，燕山石化公司的ERP、LIMS、实时数据库系统（RTDB）、调度指挥系统等多个管理信息化系统成功上线并运行多年，而作为流程工业综合自动化系统三层结构（ERP/MES/PCS框架结构）中的中间层——MES系统近几年一直是个空白。因此，MES系统成为目前燕山石化信息化建设工作的重中之重。燕山石化公司针对自身条件和特点，并经过多年的考察和调研，在2008年决定开始采用石化盈科的石化企业生产执行系统解决方案及SMES3.0系统软件，在本公司的炼油化工系统领域内进行了MES的全面实施。
　　实施的方案是：用石化盈科在中国石化其它企业实施MES的经验、以生产物流管理为核心、以数据集成平台和核心数据库为支撑，构建集物料移动信息管理、罐区及仓储操作信息管理、物料平衡、生产调度、统计信息管理和公用工程信息管理等业务功能于一体的炼化企业MES系统。
　　
　　一、工厂模型设计
　　
　　燕山石化公司在MES实施过程中，项目组充分考虑模型的一致性、适应性、可扩展性及规则以及生产调度、计划统计的业务需求和公司扁平化管理的要求并根据S95标准，采用SMES 3.0的以多层递阶物料平衡为主线的多层次统一的工厂模型结构。按数据处理的层次分为测量网络层、生产操作层、计划统计层和ERP支撑层。
　　工厂模型在集成平台维护中主要可以分为两大部分：工厂模型主数据和工厂模型配置。MES中工厂模型主数据描述了企业工厂所涉及的工艺流程、加工装置、管道与拓扑连接关系、原料物性、产品质量等生产过程所涉及的对象，是整个系统描述的基本元素。SMES 3.0工厂数据模型架构中的组织模型是实际企业中组织机构在系统中的抽象描述，它的作用主要用来实现分单位管理MES区域的组织实体和对用户按单位隶属进行权限的分配等功能，组织模型包括MES企业、MES工厂、MES车间。组织模型设置后，接下来就要在系统中对工厂具体的生产、储运流程进行统一的描述，工厂数据模型描述的关键要素主要包括区域和节点模型。
　　区域和节点是MES工厂数据模型的核心，MES工厂最基本对象是“节点”，“区域”是“节点”的集合，节点按区域实现管理。区域与节点的关系如同集合论中集合与元素的关系。按数据处理层次来分析节点和区域模型的设计，具体分为：生产操作层、测量网络层、计划统计层、ERP支撑层。区域和节点模型在不同层次间的分布及归属关系如下表所示：
　
　　SMES模型是以物料平衡为主线，因此，物料是贯穿模型架构中重要的主数据之一，它是企业生产过程中涉及的原料、半成品、成品、三剂和能源介质等。工厂模型主数据还包括加工
　　方案、能源核算单元及平衡项等。
　　
　　
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二、业务流程整合
　　
　　建立了核心数据库，统一工厂模型后，SMES还要实现以下业务目标：集成RTDB、LIMS等系统，提供一致、唯一和共享的数据源；实现计量、调度、统计、销售业务集成与业务协同；实现进出厂、罐区、仓储及装置关键业务集成与业务协同；实现与ERP及PCS的数据集成与业务集成。为了达到上述业务目标，进而为企业提供一个良好的生产管理平台，实施企业还要在系统中进行生产管理业务的流程整合。
　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0425/fontbr />　　三、物料平衡策略
　　
　　针对燕山石化公司与其它石化老企业相似的特点，采用装置校正、调度平衡和统计平衡的“2+1”物料平衡策略。
　　装置校正即在生产操作层的物料移动模块中基于装置的设计参数模型和装置投入产出模型，并综合考虑生产加工方案，按照一定的逻辑进行数据校正，实现装置级的物料平衡。
　　调度平衡即在生产调度模块中以进出厂数据、互供数据、罐存及库存数据为基准，以物料移动为主线，对生产装置投入产出数据进行进一步的平衡，从而实现全厂生产调度平衡。调度平衡业务的规则即求解策略+人机交互的迭代求解。
　　统计平衡即在全厂生产平衡的基础上，建立全厂物料平衡模型，以罐存数据和进出厂及互供数据为基准，全面综合考虑气体和固体等数据，实现全厂统计平衡。全厂统计平衡的结果满足生产统计部门的业务需求，为ERP系统和技术经济指标统计系统提供数据支撑。
　　SMES通过反馈执行结果，不断调整和优化，形成一个周期性的从生产经营到生产运行和过程控制的高效能闭环系统。SMES的成功实施与应用提升了企业各方面的精细化管理水平，取得了良好的经济效益和社会效益。具体表现在以下方面：
　　1.信息化管理方面
　　信息化管理方面的组织结构图
　　
　　由上图可知MES系统成功实施后，填补了燕山石化公司信息系统三层结构（ERP/MES/PCS框架结构）中中间层MES的空白。实验室信息管理系统（LIMS）、实时数据库系统（RTDB）、衡器数据库（GDB）等多个过程控制层(PCS)数据库中的数据得到MES的充分利用，同时，MES为ERP、TBM、总部生产营运指挥系统提供数据支撑。
　　MES系统上线后，使得燕山石化公司的信息系统得到进一步整合，生产数据得到共享，一定程度上消除了企业的信息孤岛现象。2.生产数据管理方面
　　MES系统实施前，燕山石化公司各专业部门所掌握和发布的生产数据常常因为算法或采集时间点不一致而五花八门，一定程度上影响了公司生产经营决策所依据的数据质量。MES系统实施后，统一了生产数据的采集时间点。即炼油和化工工厂都按每日四个班次的频次采集基础数据；日数据的采集周期定为从当日早八点至次日早八点。这使得生产数据源得到统一，进而达到了“数出一门”的目的。大幅度减少了基层调度、统计人员手工录入的繁琐劳动，解放了生产力。同时，通过MES系统数据处理时间大幅度压缩，各种生产报表生成时间大大提前，提高了生产执行结果的反馈速度，更有效地为公司生产经营决策提供数据支撑。通过MES系统物料跟踪及物料平衡、移动误差侦破、超差报警及可视化场景分析技术，监控物料数据的准确性，做到“及时发现问题、及时处理”，降低了加工损失率。
　　3.专业化管理方面
　　MES系统在燕山石化公司实施期间，也是公司进行专业化重组改革的攻坚时期。系统的实施和应用从另一个角度促进了专业化重组改革的步伐。项目组针对几次重组需求，对系统模型进行了同步变更，同时对拆分重组工厂的计量边界进行整理，为各专业部门、各生产厂提供了重组后续工作的依据。目前，燕山石化公司生产调度指挥中心采取各专业部门联合办公的方式。MES系统与其它生产监测系统的应用无疑非常适合这种管理方式。燕山石化公司整合企业统计和计量人员，成立了统计调查中心。MES系统中的测量网络层和生产统计层的结构设计，在业务工具方面更加适应这种专业化模式，从而促进了统计和计量两大专业的分工与协作。
　　目前，国内MES在生产过程优化问题上仍是弱项之一，另外，在生产过程管理方面仅仅为生产管理人员提供了一个操作平台，生产操作决策人员仍然要凭借个人经验进行操作决策。如何将优秀生产管理者的经验固化在MES系统中，目前还没有涉及。这些问题应是国内企业（包括燕山石化）重点攻关解决的问题。随着信息技术和企业管理思想的发展，MES技术水平也必将不断得到提升，因此，应建立企业级的MES支持中心，为公司内MES系统的技术和管理人员搭建交流和学习的平台，将整个企业MES系统的应用水平提升到一个新的高度。
　　
　　参考文献：
　　[1]荣冈.MES的现状及发展.
　　[2]王宏安.石化行业MES的应用分析.
　　[3]中国石化生产执行系统SMES3.0概论.
　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0425/fontbr />