精細(xì)管理提高效益

伊廣宇

【摘 要】燕山石化公司于2008年，開(kāi)始采用石化盈科的石化企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)解決方案，在其煉油化工系統(tǒng)進(jìn)行MES的全面實(shí)施，初步實(shí)現(xiàn)了流程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)中中間層的搭建，并通過(guò)不斷探索與深化，已為提高企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文主要從企業(yè)關(guān)鍵用戶的角度介紹了SMES V3.0在燕山石化公司煉化領(lǐng)域內(nèi)的業(yè)務(wù)搭建以及實(shí)際運(yùn)用，并對(duì)系統(tǒng)今后的深化應(yīng)用及改進(jìn)工作提出建議。

【關(guān)鍵詞】MES 燕山石化 實(shí)施 應(yīng)用

MES(Manufacturing Execution System）——即生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，國(guó)際MES聯(lián)合會(huì)（MESA）對(duì)MES給出更具體的定義：MES提供從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過(guò)程的生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的信息。它采用當(dāng)前的和精確的數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行初始化，及時(shí)引導(dǎo)、響應(yīng)和報(bào)告工廠的活動(dòng)，對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀態(tài)和條件做出快速反應(yīng)，重點(diǎn)削減不會(huì)產(chǎn)生附加值的活動(dòng)，從而推動(dòng)有效的工廠運(yùn)行和過(guò)程。

2003年，石化盈科、中控軟件、中科院軟件所、北京時(shí)林等單位聯(lián)合承擔(dān)了“863”計(jì)劃主題——“石化企業(yè)MES關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及應(yīng)用研究”課題。其研究目標(biāo)是以大型石化、化工企業(yè)為背景，突破制約綜合自動(dòng)化的重大關(guān)鍵技術(shù)，形成適合石油、化工行業(yè)的石化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)。MES系統(tǒng)為石油化工行業(yè)提供了一套面向生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)和智能管理MES解決方案。SMES系統(tǒng)在茂名石化、安慶石化、荊門石化等9家企業(yè)得到了成功應(yīng)用，顯示出MES的巨大經(jīng)濟(jì)管理效應(yīng)。

燕山石化公司成立于1969年，是目前國(guó)內(nèi)規(guī)模排名前列的大型石化聯(lián)合企業(yè)，其對(duì)信息化建設(shè)的需求存在自己獨(dú)有的特點(diǎn)。一方面生產(chǎn)規(guī)模大，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，在財(cái)務(wù)、計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)、物流、能耗、質(zhì)量、計(jì)量數(shù)據(jù)采集等多個(gè)方面需要專業(yè)化信息管理系統(tǒng)的支撐；另一方面，燕山石化公司的ERP、LIMS、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（RTDB）、調(diào)度指揮系統(tǒng)等多個(gè)管理信息化系統(tǒng)成功上線并運(yùn)行多年，而作為流程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)（ERP/MES/PCS框架結(jié)構(gòu)）中的中間層——MES系統(tǒng)近幾年一直是個(gè)空白。因此，MES系統(tǒng)成為目前燕山石化信息化建設(shè)工作的重中之重。燕山石化公司針對(duì)自身?xiàng)l件和特點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)多年的考察和調(diào)研，在2008年決定開(kāi)始采用石化盈科的石化企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)解決方案及SMES3.0系統(tǒng)軟件，在本公司的煉油化工系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行了MES的全面實(shí)施。

實(shí)施的方案是：用石化盈科在中國(guó)石化其它企業(yè)實(shí)施MES的經(jīng)驗(yàn)、以生產(chǎn)物流管理為核心、以數(shù)據(jù)集成平臺(tái)和核心數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，構(gòu)建集物料移動(dòng)信息管理、罐區(qū)及倉(cāng)儲(chǔ)操作信息管理、物料平衡、生產(chǎn)調(diào)度、統(tǒng)計(jì)信息管理和公用工程信息管理等業(yè)務(wù)功能于一體的煉化企業(yè)MES系統(tǒng)。

一、工廠模型設(shè)計(jì)

燕山石化公司在MES實(shí)施過(guò)程中，項(xiàng)目組充分考慮模型的一致性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性及規(guī)則以及生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃統(tǒng)計(jì)的業(yè)務(wù)需求和公司扁平化管理的要求并根據(jù)S95標(biāo)準(zhǔn)，采用SMES 3.0的以多層遞階物料平衡為主線的多層次統(tǒng)一的工廠模型結(jié)構(gòu)。按數(shù)據(jù)處理的層次分為測(cè)量網(wǎng)絡(luò)層、生產(chǎn)操作層、計(jì)劃統(tǒng)計(jì)層和ERP支撐層。

工廠模型在集成平臺(tái)維護(hù)中主要可以分為兩大部分：工廠模型主數(shù)據(jù)和工廠模型配置。MES中工廠模型主數(shù)據(jù)描述了企業(yè)工廠所涉及的工藝流程、加工裝置、管道與拓?fù)溥B接關(guān)系、原料物性、產(chǎn)品質(zhì)量等生產(chǎn)過(guò)程所涉及的對(duì)象，是整個(gè)系統(tǒng)描述的基本元素。SMES 3.0工廠數(shù)據(jù)模型架構(gòu)中的組織模型是實(shí)際企業(yè)中組織機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)中的抽象描述，它的作用主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)分單位管理MES區(qū)域的組織實(shí)體和對(duì)用戶按單位隸屬進(jìn)行權(quán)限的分配等功能，組織模型包括MES企業(yè)、MES工廠、MES車間。組織模型設(shè)置后，接下來(lái)就要在系統(tǒng)中對(duì)工廠具體的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)流程進(jìn)行統(tǒng)一的描述，工廠數(shù)據(jù)模型描述的關(guān)鍵要素主要包括區(qū)域和節(jié)點(diǎn)模型。

區(qū)域和節(jié)點(diǎn)是MES工廠數(shù)據(jù)模型的核心，MES工廠最基本對(duì)象是“節(jié)點(diǎn)”，“區(qū)域”是“節(jié)點(diǎn)”的集合，節(jié)點(diǎn)按區(qū)域?qū)崿F(xiàn)管理。區(qū)域與節(jié)點(diǎn)的關(guān)系如同集合論中集合與元素的關(guān)系。按數(shù)據(jù)處理層次來(lái)分析節(jié)點(diǎn)和區(qū)域模型的設(shè)計(jì)，具體分為：生產(chǎn)操作層、測(cè)量網(wǎng)絡(luò)層、計(jì)劃統(tǒng)計(jì)層、ERP支撐層。區(qū)域和節(jié)點(diǎn)模型在不同層次間的分布及歸屬關(guān)系如下表所示：

SMES模型是以物料平衡為主線，因此，物料是貫穿模型架構(gòu)中重要的主數(shù)據(jù)之一，它是企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中涉及的原料、半成品、成品、三劑和能源介質(zhì)等。工廠模型主數(shù)據(jù)還包括加工

方案、能源核算單元及平衡項(xiàng)等。

二、業(yè)務(wù)流程整合

建立了核心數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一工廠模型后，SMES還要實(shí)現(xiàn)以下業(yè)務(wù)目標(biāo)：集成RTDB、LIMS等系統(tǒng)，提供一致、唯一和共享的數(shù)據(jù)源；實(shí)現(xiàn)計(jì)量、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、銷售業(yè)務(wù)集成與業(yè)務(wù)協(xié)同；實(shí)現(xiàn)進(jìn)出廠、罐區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)及裝置關(guān)鍵業(yè)務(wù)集成與業(yè)務(wù)協(xié)同；實(shí)現(xiàn)與ERP及PCS的數(shù)據(jù)集成與業(yè)務(wù)集成。為了達(dá)到上述業(yè)務(wù)目標(biāo)，進(jìn)而為企業(yè)提供一個(gè)良好的生產(chǎn)管理平臺(tái)，實(shí)施企業(yè)還要在系統(tǒng)中進(jìn)行生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的流程整合。

三、物料平衡策略

針對(duì)燕山石化公司與其它石化老企業(yè)相似的特點(diǎn)，采用裝置校正、調(diào)度平衡和統(tǒng)計(jì)平衡的“2+1”物料平衡策略。

裝置校正即在生產(chǎn)操作層的物料移動(dòng)模塊中基于裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)模型和裝置投入產(chǎn)出模型，并綜合考慮生產(chǎn)加工方案，按照一定的邏輯進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)的物料平衡。

調(diào)度平衡即在生產(chǎn)調(diào)度模塊中以進(jìn)出廠數(shù)據(jù)、互供數(shù)據(jù)、罐存及庫(kù)存數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，以物料移動(dòng)為主線，對(duì)生產(chǎn)裝置投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的平衡，從而實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)調(diào)度平衡。調(diào)度平衡業(yè)務(wù)的規(guī)則即求解策略+人機(jī)交互的迭代求解。

統(tǒng)計(jì)平衡即在全廠生產(chǎn)平衡的基礎(chǔ)上，建立全廠物料平衡模型，以罐存數(shù)據(jù)和進(jìn)出廠及互供數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，全面綜合考慮氣體和固體等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全廠統(tǒng)計(jì)平衡。全廠統(tǒng)計(jì)平衡的結(jié)果滿足生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)部門的業(yè)務(wù)需求，為ERP系統(tǒng)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

SMES通過(guò)反饋執(zhí)行結(jié)果，不斷調(diào)整和優(yōu)化，形成一個(gè)周期性的從生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)到生產(chǎn)運(yùn)行和過(guò)程控制的高效能閉環(huán)系統(tǒng)。SMES的成功實(shí)施與應(yīng)用提升了企業(yè)各方面的精細(xì)化管理水平，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具體表現(xiàn)在以下方面：

1.信息化管理方面

信息化管理方面的組織結(jié)構(gòu)圖

由上圖可知MES系統(tǒng)成功實(shí)施后，填補(bǔ)了燕山石化公司信息系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)（ERP/MES/PCS框架結(jié)構(gòu)）中中間層MES的空白。實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（RTDB）、衡器數(shù)據(jù)庫(kù)（GDB）等多個(gè)過(guò)程控制層(PCS)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)得到MES的充分利用，同時(shí)，MES為ERP、TBM、總部生產(chǎn)營(yíng)運(yùn)指揮系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

MES系統(tǒng)上線后，使得燕山石化公司的信息系統(tǒng)得到進(jìn)一步整合，生產(chǎn)數(shù)據(jù)得到共享，一定程度上消除了企業(yè)的信息孤島現(xiàn)象。2.生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理方面

MES系統(tǒng)實(shí)施前，燕山石化公司各專業(yè)部門所掌握和發(fā)布的生產(chǎn)數(shù)據(jù)常常因?yàn)樗惴ɑ虿杉瘯r(shí)間點(diǎn)不一致而五花八門，一定程度上影響了公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策所依據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。MES系統(tǒng)實(shí)施后，統(tǒng)一了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集時(shí)間點(diǎn)。即煉油和化工工廠都按每日四個(gè)班次的頻次采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；日數(shù)據(jù)的采集周期定為從當(dāng)日早八點(diǎn)至次日早八點(diǎn)。這使得生產(chǎn)數(shù)據(jù)源得到統(tǒng)一，進(jìn)而達(dá)到了“數(shù)出一門”的目的。大幅度減少了基層調(diào)度、統(tǒng)計(jì)人員手工錄入的繁瑣勞動(dòng)，解放了生產(chǎn)力。同時(shí)，通過(guò)MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理時(shí)間大幅度壓縮，各種生產(chǎn)報(bào)表生成時(shí)間大大提前，提高了生產(chǎn)執(zhí)行結(jié)果的反饋速度，更有效地為公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策提供數(shù)據(jù)支撐。通過(guò)MES系統(tǒng)物料跟蹤及物料平衡、移動(dòng)誤差偵破、超差報(bào)警及可視化場(chǎng)景分析技術(shù)，監(jiān)控物料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，做到“及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)處理”，降低了加工損失率。

3.專業(yè)化管理方面

MES系統(tǒng)在燕山石化公司實(shí)施期間，也是公司進(jìn)行專業(yè)化重組改革的攻堅(jiān)時(shí)期。系統(tǒng)的實(shí)施和應(yīng)用從另一個(gè)角度促進(jìn)了專業(yè)化重組改革的步伐。項(xiàng)目組針對(duì)幾次重組需求，對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行了同步變更，同時(shí)對(duì)拆分重組工廠的計(jì)量邊界進(jìn)行整理，為各專業(yè)部門、各生產(chǎn)廠提供了重組后續(xù)工作的依據(jù)。目前，燕山石化公司生產(chǎn)調(diào)度指揮中心采取各專業(yè)部門聯(lián)合辦公的方式。MES系統(tǒng)與其它生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用無(wú)疑非常適合這種管理方式。燕山石化公司整合企業(yè)統(tǒng)計(jì)和計(jì)量人員，成立了統(tǒng)計(jì)調(diào)查中心。MES系統(tǒng)中的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)層和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在業(yè)務(wù)工具方面更加適應(yīng)這種專業(yè)化模式，從而促進(jìn)了統(tǒng)計(jì)和計(jì)量?jī)纱髮I(yè)的分工與協(xié)作。

目前，國(guó)內(nèi)MES在生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化問(wèn)題上仍是弱項(xiàng)之一，另外，在生產(chǎn)過(guò)程管理方面僅僅為生產(chǎn)管理人員提供了一個(gè)操作平臺(tái)，生產(chǎn)操作決策人員仍然要憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作決策。如何將優(yōu)秀生產(chǎn)管理者的經(jīng)驗(yàn)固化在MES系統(tǒng)中，目前還沒(méi)有涉及。這些問(wèn)題應(yīng)是國(guó)內(nèi)企業(yè)（包括燕山石化）重點(diǎn)攻關(guān)解決的問(wèn)題。隨著信息技術(shù)和企業(yè)管理思想的發(fā)展，MES技術(shù)水平也必將不斷得到提升，因此，應(yīng)建立企業(yè)級(jí)的MES支持中心，為公司內(nèi)MES系統(tǒng)的技術(shù)和管理人員搭建交流和學(xué)習(xí)的平臺(tái)，將整個(gè)企業(yè)MES系統(tǒng)的應(yīng)用水平提升到一個(gè)新的高度。

參考文獻(xiàn)：

[1]榮岡.MES的現(xiàn)狀及發(fā)展.

[2]王宏安.石化行業(yè)MES的應(yīng)用分析.

[3]中國(guó)石化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)SMES3.0概論.