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MES系統(tǒng),化工企業(yè),信息化

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更新時間：2021-06-24 18:58:56瀏覽次數(shù)：359次

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化工行業(yè)

石油化工行業(yè)是典型的流程制造行業(yè)，化工企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)過程可劃分為：裝置控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層、經(jīng)營管理層。在化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)ERP／MES／PCS三層框架的信息集成，是企業(yè)的經(jīng)營計劃、物料需求計劃、采購、生產(chǎn)、庫存、銷售、財務(wù)等管理及市場分析預(yù)測、輔助決策等做到動態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)物流、資金流、信息流、和控制流四流合一，是化工企業(yè)信息化建設(shè)的目標(biāo)。

化工企業(yè)信息化建設(shè)的現(xiàn)狀
我國流程工業(yè)尤其足石油化工行業(yè)，正在經(jīng)歷著一場變革，生產(chǎn)方式逐漸由面向庫存生產(chǎn)轉(zhuǎn)為面向訂單生產(chǎn)，表現(xiàn)為產(chǎn)品的多品種、小批量、高質(zhì)量和交貨周期短，生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量要不斷提高，生產(chǎn)組織和計劃的安排則更靈活多變。面對競爭壓力，我國石油和化工行業(yè)積極應(yīng)對，一方面提高企業(yè)的生產(chǎn)自動化水平，在工業(yè)過程控制中廣泛應(yīng)用了PLC、DCS、工控機(jī)等，使石油和化工企業(yè)的工業(yè)自動化水平上升到了一個新的臺階。另一方面，許多石油和化工企業(yè)積極部署企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)，希望通過ERP的實(shí)施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)管理的優(yōu)化和效益的提升。

由于市場環(huán)境的變化和現(xiàn)代生產(chǎn)管理理念的不斷更新，一個制造型企業(yè)能否良性運(yùn)營，關(guān)鍵是使“計劃”與“生產(chǎn)”密切配合，企業(yè)和車問管理人員可以在最短的時間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化，作出準(zhǔn)確的判斷和快速的應(yīng)對措施，保證生產(chǎn)計劃得到合理而快速修正。雖然ERP和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了非常成熟的程度，但是由于ERP系統(tǒng)的服務(wù)對象是企業(yè)管理的上層，一般對車問層的管理流程不提供直接和詳細(xì)的支持。而現(xiàn)場自動化系統(tǒng)的功能主要在于現(xiàn)場設(shè)備和工藝參數(shù)的監(jiān)控，它可以向管理人員提供現(xiàn)場檢測和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但足本身并非真正意義上的管理系統(tǒng)。所以，ERP系統(tǒng)和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間出現(xiàn)了管理信息方面的“斷層”，對于用戶車問層面的調(diào)度和管理要求，它們往往顯得束手無策或功能薄弱。

縱觀化工企業(yè)信息化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，建設(shè)的重點(diǎn)普遍放在ERP管理系統(tǒng)和現(xiàn)場自動化控制系統(tǒng)DCS兩個方面。DCS是位于底層車問進(jìn)行生產(chǎn)控制以*控制、操作優(yōu)先為代表的過程技術(shù)，它強(qiáng)調(diào)的是設(shè)備的控制——通過控制優(yōu)化，減少人為因素的影響，提高產(chǎn)品的質(zhì)量與系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而企業(yè)上層的管理信息系統(tǒng)ERP，強(qiáng)調(diào)的是企業(yè)的計劃性，它們以生產(chǎn)能力、客戶訂單和市場需求為計劃源頭，力求充分利用企業(yè)內(nèi)的各種資源、降低庫存、提高企業(yè)的整體運(yùn)作效率。

盡管ERP和DCS這兩類系統(tǒng)在化工企業(yè)已經(jīng)有了大規(guī)模的應(yīng)用，并取得了一定的效果，但卻疏忽了兩者之間的有效配合，導(dǎo)致企業(yè)上層經(jīng)營者管理缺乏有效信息支持、下層控制環(huán)節(jié)缺乏優(yōu)化的調(diào)度與協(xié)調(diào)。經(jīng)營管理層與車間執(zhí)行層無法進(jìn)行良好的雙向信息流交互，使企業(yè)對生產(chǎn)情況難實(shí)時反應(yīng)，因而造成企業(yè)經(jīng)營管理與生產(chǎn)管理嚴(yán)格脫節(jié)，產(chǎn)生信息孤島與斷層現(xiàn)象，成為制約經(jīng)營管理與生產(chǎn)管理進(jìn)一步集成的瓶頸?？梢哉f，上層信息化系統(tǒng)與下層自動化系統(tǒng)缺少一個中問層，出現(xiàn)了一個很大的數(shù)據(jù)通信的盲區(qū)。這個盲區(qū)的出現(xiàn)導(dǎo)致了解決這個問題的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

MES系統(tǒng)的關(guān)鍵作用
各個企業(yè)實(shí)施MES，需求表現(xiàn)在以下幾個方面：
企業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)管理需要，特別實(shí)施ERP，企業(yè)的就會感到我通過ERP看到經(jīng)營的很多東西，知其然不知其所以然，怎么才能知道?通過MES延伸。
第二優(yōu)化資源需要MES支撐，在石化的表現(xiàn)就是供應(yīng)鏈優(yōu)化。
第三就是企業(yè)數(shù)據(jù)集成的需求。

MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)有密切關(guān)系，MES在其中起到了信息集線器(Information Hub)的作用，它相當(dāng)于一個通訊工具為其它應(yīng)用系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)。MES系統(tǒng)在經(jīng)營計劃管理層與底層控制之問架起了一座橋梁，兩者之間的空隙：一方面，MES可以對來自ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)管理信息進(jìn)行細(xì)化、分解，將來自計劃層操作指令傳遞給底層控制層；另一方面，MES可以采集設(shè)備、儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以實(shí)時監(jiān)控底層設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，再經(jīng)過分析、計算與處理，從而方便地控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)整合在一起，并將生產(chǎn)狀況及時反饋給計劃層。使企業(yè)將更容易建立一個快速反映、有彈性、精細(xì)化、統(tǒng)一的信息化制造環(huán)境，幫助企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境，降低材料和人力等資源的消耗。

MES的定位，是處于計劃層和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個設(shè)計良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報表等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可以同時為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車問管理信息服務(wù)。系統(tǒng)通過強(qiáng)調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時化的ERP/MES/DCS信息體系。

MES系統(tǒng)概念：
具體講，MES就是一組功能軟件，負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行，它通過控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種在統(tǒng)一平臺上系統(tǒng)地集成諸如質(zhì)量控制、信息文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。

(1)生產(chǎn)企業(yè)的3層信息模型及MES與其他信息技術(shù)的關(guān)系
AMR Research在90年代初提出了生產(chǎn)制造企業(yè)信息化的3層模型，如圖1所示。

(2)MES的發(fā)展趨勢
早期的MES僅應(yīng)用于工廠的某一領(lǐng)域，注重的是在某一個業(yè)務(wù)點(diǎn)上的應(yīng)用，如生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)等；進(jìn)入90年代，逐漸發(fā)展為集成化的MES系統(tǒng)(I-MES)，它是在一個軟件內(nèi)集成了多個MES功能。同時廠商還提供了編程接口(API)，用于與其他應(yīng)用系統(tǒng)的連接，如ERP、SCM等。

由于MES是應(yīng)用于工廠的信息系統(tǒng)，不同行業(yè)、不同工廠存在著很大差異，許多工廠采用了不同廠商提供的MES軟件產(chǎn)品，這給工廠信息的集成，帶來很多問題，如果要想再與其他應(yīng)用系統(tǒng)集成困難就更大。一個由多家計算機(jī)廠商和軟件商發(fā)起的組織NIIP／SMART(National Industrial Information Protocols／Solution for MES—Adaptable Replicable Technology)，就是為了讓MES廠商在一個共同協(xié)議下開發(fā)自己的產(chǎn)品而成立的。該組織用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和分布式技術(shù)，搭建了一個MES的框架協(xié)議，就像一個軟的Hub，只要遵守此協(xié)議，不同的軟件產(chǎn)品就可以方便地集成在一起，再不用去開發(fā)接口了。石化工業(yè)的MES如圖2所示。

圖2 石化工業(yè)的MES

MES的核心是集成，通過對化工企業(yè)上層經(jīng)營計劃管理與下層生產(chǎn)過程控制管理的有效集成，將企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營集成為一個高效運(yùn)轉(zhuǎn)，高效自動化的整體。MES將經(jīng)營目標(biāo)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)過程中的操作目標(biāo)，通過反饋執(zhí)行結(jié)果，不斷調(diào)整和優(yōu)化，形成一個周期性的從生產(chǎn)經(jīng)營到生產(chǎn)運(yùn)行和過程控制的高效能閉環(huán)系統(tǒng)。

ERP系統(tǒng)可以從MES中獲取到生產(chǎn)成本，制造周期以及產(chǎn)出時間等實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，還可以從MES中取得生產(chǎn)定單的實(shí)際狀態(tài)，企業(yè)當(dāng)前的實(shí)際生產(chǎn)能力情況，以及企業(yè)中生產(chǎn)內(nèi)容變化的相互約束關(guān)系。DCS過程控制可以對生產(chǎn)的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，基礎(chǔ)自動化則可以從MES中獲取控制數(shù)據(jù)或操作指令。

同時，MES也需要從ERP或DCS中獲取到自身需要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以保證MES在生產(chǎn)中的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)上層管理與下層生產(chǎn)之間信息的有效集成。MES實(shí)際是以按照生產(chǎn)為目標(biāo)，以節(jié)能降耗為目標(biāo)，以增加企業(yè)效益為目標(biāo)。它對提高企業(yè)生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗具有至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)過程控制工控機(jī) 自動化控制系統(tǒng) 制造執(zhí)行系統(tǒng) 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

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