MES在物料平衡和月結業(yè)務中的應用

孔云飛(浙江中控軟件技術有限公司，浙江 杭州 310000)

0 引言

隨著我國經濟發(fā)展和技術革新，煉油化工等流程行業(yè)生產企業(yè)在控制層(DCS，分散控制系統(tǒng))已基本實現(xiàn)自動化，執(zhí)行層(MES，制造執(zhí)行系統(tǒng))和經營管理層(ERP，企業(yè)資源計劃)普及率也在逐年提高。近年來國家政策大力支持制造業(yè)數(shù)字化轉型升級，MES系統(tǒng)在國內普及率已達20%以上，可覆蓋煉油化工企業(yè)以設備運行管理、安全環(huán)保管理、質量管理、生產排產、生產監(jiān)控、數(shù)據實時采集為主的幾大業(yè)務范圍。

MES系統(tǒng)深耕于國內制造業(yè)約30年，但在流程行業(yè)物料平衡和月結業(yè)務場景中的應用方面深度尚淺，部分企業(yè)物料平衡和月結業(yè)務仍停留在線上和線下結合層面，控制層、執(zhí)行層和經營管理層信息數(shù)據互通程度較低。

1 企業(yè)物料平衡和月結業(yè)務

1.1 物料平衡和月結

某化工企業(yè)物料平衡是基于從裝置產量耗量統(tǒng)計、儲運統(tǒng)計、管輸統(tǒng)計、包裝統(tǒng)計、地磅數(shù)據統(tǒng)計和水運數(shù)據等數(shù)據源統(tǒng)計的原始數(shù)據，進行物料日平衡、周平衡，最后完成物料月平衡工作，生成的月結數(shù)據導入企業(yè)管理解決方案 (systems applications and products in data processing，SAP)系統(tǒng)，供財務進行月度結算。

物料平衡原理如下：

(1)物料收貨與物料期初庫存之和等于物料消耗與物料期末庫存之和：(收貨要素)收貨+期初庫存=(消耗要素)消耗+期末庫存；

(2)收貨要素包含物料進廠量和收貨量：收貨=收貨量+進廠量；收貨量包含自產量和返工回收量；進廠包含水運、地磅、管輸?shù)冉y(tǒng)計數(shù)據；對于產品和中間產品物料，收貨量=消耗要素+期末庫存-期初庫存，收貨量為最終導入SAP中財務核算用的產品收貨月結數(shù)據；

(3)消耗要素包含發(fā)貨量和出廠量：消耗=發(fā)貨量+出廠量；發(fā)貨量包含消耗量和損失量，消耗量和損失量是裝置統(tǒng)計數(shù)據；出廠量包含地磅、管輸、包裝等統(tǒng)計數(shù)據；對于原料和中間原料物料，發(fā)貨量使用儀表計量數(shù)據，發(fā)貨量是最終導入SAP中財務核算用的原料和中間品原料的發(fā)貨月結數(shù)據；

(4)期初和期末庫存：按照統(tǒng)計切割周期，從PI(plant information system，PI)數(shù)據庫；系統(tǒng)獲取物料儲罐質量點位數(shù)據作為期初和期末庫存，部分需使用實驗室信息管理系統(tǒng)(laboratory information management system，LIMIS)系統(tǒng)中的質檢數(shù)據，如物料庫存需根據濃度進行折算；

(5)另外，三劑輔料消耗數(shù)據由各車間形成裝置領、耗、存臺賬，報統(tǒng)計職能部門進行三劑輔料消耗統(tǒng)計。

業(yè)務用戶線下使用Excel連接PI數(shù)據源，獲取基礎數(shù)據，將其他部門以郵件形式提供的地磅、包裝、水運、管輸?shù)葦?shù)據復制粘貼到Excel中物料平衡模型中，進行物料平衡業(yè)務操作。物料平衡后的數(shù)據和從SAP系統(tǒng)復制的生產訂單號組成物料收發(fā)貨數(shù)據。業(yè)務人員將物料收發(fā)貨數(shù)據轉換成”.TXT”形式，上傳至SAP系統(tǒng)后，復制SAP中物料庫存與實際物料庫存線下比對、處理尾差，完成統(tǒng)計層面的月結工作。

1.2 業(yè)務難題

企業(yè)生產統(tǒng)計業(yè)務職責上屬于某職能部門。該職能部門負責全廠物料、能源的數(shù)據收集和平衡，周期性報表制作，月底進行全廠物料平衡和月結工作，并將數(shù)據上傳SAP系統(tǒng)。而生產統(tǒng)計的數(shù)據來源分散、收集過程繁雜、生產數(shù)據統(tǒng)計效率低，數(shù)據互信度低，無法重復利用、共享，需做大量的對比分析，無法整合SAP財務價格，完成日成本、日效益初步核算，只能按周、月出具統(tǒng)計報告。這降低了生產數(shù)據統(tǒng)計的效率，進而導致物料平衡和月結速度慢，影響財務月度結算，無法滿足企業(yè)降本增效和精細化管理水平提高的要求。

2 MES系統(tǒng)的物料平衡與月結功能

2.1 MES平臺簡介

某化工企業(yè)物料移動與生產統(tǒng)計平臺項目采用由中控自主研發(fā)的中控智能工廠集成平臺MES 4.2進行實施。系統(tǒng)平臺以物料平衡為主線，主要涉及物料平衡、輔料管理、能源管理、產品庫存管理等業(yè)務過程，主要業(yè)務目標是為企業(yè)提供生產過程管理和數(shù)據平衡統(tǒng)計，以達到提高企業(yè)生產管理精細化水平。系統(tǒng)包括系統(tǒng)包括物料平衡、輔料管理、能源管理、產品庫存管理、計量管理、統(tǒng)計管理、報表管理等七項業(yè)務功能模塊。

2.2 模型支撐

搭建統(tǒng)計平衡模型需要的要素包括：物料移動關系(物流節(jié)點)、邏輯罐、統(tǒng)計指標等，共同支撐統(tǒng)計平衡的業(yè)務數(shù)據統(tǒng)計、歸并和平衡。統(tǒng)計平衡邏輯罐模型如圖1所示。

圖1 統(tǒng)計平衡邏輯罐模型

2.3 物料平衡和月結

(1)裝置和儲運數(shù)據獲?。篗ES系統(tǒng)通過對企業(yè)PI系統(tǒng)集成，以“1次/小時”的頻率自動讀取、存儲實時數(shù)據庫數(shù)據作為原始數(shù)據。按照以統(tǒng)計切割周期為依據而制定的儀表計量規(guī)則，儀表點位號為鍵自動獲取數(shù)據進行加工，生成裝置產耗和儲運計量單。并按照邏輯罐模型中物流節(jié)點的運算邏輯形成裝置物料產耗與物料儲運期初庫存和期末庫存數(shù)據，作為日、周、月物料平衡的基礎數(shù)據。

(2)進出廠數(shù)據獲?。篗ES系統(tǒng)通過對企業(yè)地磅系統(tǒng)集成，包裝、水運、管輸數(shù)據人工錄入功能模塊的定制化開發(fā)，實時獲取進出廠數(shù)據。并對各種類型進出廠獨立記錄，按物料編碼自動整理、匯總。同時，按照統(tǒng)計規(guī)則自動寫入邏輯罐模型中的物流節(jié)點，作為進出廠統(tǒng)計數(shù)據。

(3)輔料統(tǒng)計：根據統(tǒng)計切割周期，按物料編碼和工序名稱自動匯總各裝置使用輔料管理功能模塊進行消耗出庫的數(shù)據，由裝置人員確認后，自動生成物料平衡中的三劑輔料統(tǒng)計數(shù)據。

(4)物料平衡：基礎數(shù)據和進出廠統(tǒng)計數(shù)據自動歸并為對應的收貨要素和消耗要素數(shù)據，根據平衡原則自動完成初步物料平衡，同時自動生成平衡指標和產品單耗統(tǒng)計指標。其中平衡指標計算邏輯為：收獲要素-消耗要素；若指標≠“0”，則著色突出提示不平衡。產品單耗統(tǒng)計指標計算邏輯為：原料消耗量/產品產量；產品單耗與控制單耗自動進行誤差分析，超出控制單耗“0.9-1.12”區(qū)間以外的異常數(shù)據著色突出提醒物料未平衡。根據這兩項指標，業(yè)務用戶快速洞悉物料平衡情況，可對收貨要素和消耗要素中的數(shù)據人工修正，系統(tǒng)則會根據最新數(shù)據自動重新平衡。

(5)月結：MES系統(tǒng)通過對企業(yè)SAP系統(tǒng)集成，按物料編碼自動獲取SAP中生產訂單號。物料平衡完成后的數(shù)據，按生產訂單自動生成物料收發(fā)貨月結數(shù)據。業(yè)務用戶確認數(shù)據無誤后，通過集成的接口，將物料收發(fā)貨數(shù)據上傳至SAP，按訂單投料。投料后，按物料編碼自動獲取SAP物料期末庫存數(shù)據，與實物期末庫存自動進行誤差分析，異常數(shù)據著色突出提醒，用戶定向查找原因，在SAP系統(tǒng)中進行尾差處理，在MES系統(tǒng)中進行原因備注。

3 MES系統(tǒng)實現(xiàn)的目標

具體目標包括：

(1)搭建了統(tǒng)一數(shù)據平臺，實現(xiàn)生產類數(shù)據的集中集成；

(2)建設了物料管理、能源平衡等功能模塊，實現(xiàn)物料和能源數(shù)據的校準和平衡，通過計量監(jiān)控、日平衡等措施全面提升生產統(tǒng)計業(yè)務；

(3)在日平衡的基礎上，整合SAP財務價格，完成日成本、日效益初步核算，為生產運營提供了決策支持；

(4)通過整合辦公自動化(office automation，OA)審批流程，實現(xiàn)了與外單位的貿易結算數(shù)據在線流轉，提高業(yè)務效率；

(5)通過各類報表依據崗位權限進行線上查詢、保存、提交、撤銷等操作，實現(xiàn)了以報表為交互平臺對數(shù)據、信息進行瀏覽、編輯、刪除等處理的功能。

4 MES系統(tǒng)的物料平衡與月結功能展望

石油化工等流程行業(yè)中的物料平衡與月結業(yè)務是一項復雜的工作，同時受企業(yè)自身發(fā)展規(guī)劃、產品結構調整和市場行情影響，具有業(yè)務邏輯復雜、業(yè)務范圍廣、關聯(lián)系統(tǒng)和數(shù)據源多、數(shù)據質量和精度要求高等特點。因此，很多大型流程行業(yè)企業(yè)統(tǒng)計和財務業(yè)務人員進行盤點、物料平衡和月結等工作時，會耗費大量時間。經過項目建設，物料平衡和月結業(yè)務已經實現(xiàn)線上模式。但是現(xiàn)有的線上模式，工廠模型創(chuàng)建、邏輯修改、數(shù)據匯總、數(shù)據展示等配置工作都集中到了信息部運維人員手里，和業(yè)務關鍵用戶產生了脫離。未來在設計或優(yōu)化MES物料平衡和月結功能時，需同時考慮減少業(yè)務層面與技術層面的過多關聯(lián)，一方面使業(yè)務人員和運維人員各司其職、各善其事，一方面確保業(yè)務用戶熟悉線上模式、業(yè)務場景和業(yè)務邏輯。

5 結語

綜上所述，通過搭建以MES系統(tǒng)為基礎的某化工企業(yè)物料移動與生產統(tǒng)計數(shù)據平臺，實現(xiàn)生產數(shù)據的采集、確認、核算、存儲和共享，支持生產統(tǒng)計業(yè)務的規(guī)范化、流程化和高效率運行。最終可以實現(xiàn)運維人員集中精力于數(shù)據源、系統(tǒng)功能正常運行層面，業(yè)務人員則獨立進行業(yè)務模型創(chuàng)建、邏輯修改、數(shù)據匯總等工作。