化工MES方案

化工企业生产执行系统（MES）设计方案安尼梅森(北京)数码科技有限公司2011年6月化工企业生产执行系统（MES）设计方案1、信息系统总体层次如图1所示，化工企业信息系统总体结构包括一个平台（企业信息门户）、两个网络（过程控制网/管理信息网）、三个层面（PCS、MES、ERP）。MES作为ERP系统的执行层，实现对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理，并实时地将生产过程信息反馈给ERP层面，从而将生产活动与管理活动信息有效地集成起来，在企业的综合自动化中发挥承上启下的作用，是整个流程工业综合自动化技术发展的关键。MES层面的建立要求在生产过程层及经营管理层之间，加强数据集成与分析的力度，拓展优化技术应用的范围；建立完备的物流管理与控制体系，真正实现企业信息集成和业务集成优化，并为企业决策层和管理层提供可靠、准确、一致的生产经营数据，全面提高企业的经济效益，提高企业的创新能力和市场竞争能力。2、MES项目目标化工企业MES系统将围绕企业生产的主流程来进行，以提高企业生产执行能力，规范企业生产管理。MES系统围绕从原料到成品的主要生产流程及与主流程相关的工艺、质量、安环、设备运行维护等辅助流程。完成相关数据的采集、组织、整理、分析和集成，建立从计划到指令、执行、反馈、归档的生产执行工作流，将以上生产信息及工作流通过统一的平台发布，确保工作执行可追溯可考核。从数据角度主要是进行生产相关的数据采集、整理、统计分析，形成报表或相应的表单，将生产数据集成为生产信息。通过对生产数据的分析处理，实现对生产组织、工艺指标的严格控制，保证产品质量、降低生产消耗，实现设备完好、原料成品合理库存等生产经营目标。从管理角度主要是执行公司下达各类的计划，调度生产所需的各种资源，协调原料、能源、装置检修维护、工艺、质量、安环以及成品储运等与生产相关环节的运作关系，建立规范的工作流，为企业生产管理人员提供生产过程监控与管理工具，保证生产装置的连续、平稳运行。这些工作在一个系统平台上完成，该平台能将相关工作流及生产信息集中显示，并可在平台上完成日常生产管理工作。化工企业MES系统，需要达到以下建设目标：生产数据整合利用，提供生产管理所需信息；建立规范的生产管理工作流程，提高生产管理工作效率；建立高效的生产管理工作平台，确保各级管理人员能及时获得所关心的信息，指挥或执行工作；加强生产管理与过程监控，使生产管理工作可追溯可考核，有据可查；推行先进生产管理理念，建立信息化生产管理手段，提高公司生产管水平。3、业务流程在化工行业生产执行系统(MES)的主要业务流程如图2所示：图2生产执行系统业务流程生产计划应与公司目标相结合，由企业根据市场行情与订单情况（信息来自ERP）、当前生产加工方案、行业的价格因素、企业的生产能力、装置设备能力、仓库（贮罐）的贮运能力、人员工作能力等各种约束条件，通过线性规划(LP)等相应的模型建立起来的优化的生产计划，如年度生产计划、季度生产计划、月度生产计划等。在满足经济指标的前提下，能够优化生产计划、优化供应和配给、优化生产规划、优化其它生产要求的性能，使生产调度人员在进行生产操作计划时了解企业本阶段要做什么，做的过程中需要哪些原材料、人员、设备等。生产调度根据月度生产计划，分解成旬、周、日操作计划，变成生产调度指令以及为满足调度要求而设定的操作指标。它提供原料的优化选取、最佳产量和利润以及切实可行的调度计划，使得利润达到最大化。生产操作为提高操作效率和产品质量提供保证，操作管理对生产信息进行有效管理，如计划的目标值、绩效指标、标准操作边界值、安全和环境边界值标准操作过程和产生偏差的原因等。它可帮助用户更好地理解工业界标准，更安全可靠地操作边界值。帮助降低能耗、提高产量、保持产品质量稳定和延长运行周期。生产性能监视可以加强计划人员与操作部门之间的有效合作，一旦计划付诸实施，就可以系统地对照操作指标监视实际生产数据，同时分析引起生产效率低下和工艺波动的原因，为工厂有关人员提供相关的实时信息，以便及时地做出调整。同时有关生产质量、能耗方面的信息反馈给ERP系统，为ERP系统提供成本核算数据。生产结果分析应该在生产统计核算的基础上进行的，生产核算管理帮助您如何同时既满足客户要求又满足经济指标和质量要求，它主要对生产和质量进行管理。它跟踪、确定和报告生产情况和总收率，包括库存管理；识别产品的批次和来源，计算产品的生产成本。通过评估工厂绩效，帮助提高产品质量，提高客户满意度，同时该信息再次反馈给生产计划，作为下次进行计划编制的一个参考依据。生产执行系统MES最终以“Plan－Do-Check-Adjust”（计划－执行－检查－调节）为生产主线，优化生产运行，加强对生产过程的管理、监控和考核。化工企业生产运行及生产统计核算详细业务流程如图3所示。图3生产运行及生产统计业务流程生产管理项目包业务流程涉及到计划与统计、生产调度、生产装置、罐区、公用工程等部门、化验和进出厂计量、信息管理等部门以及企业高管层。计划部门根据年度、季度计划，同时考虑全年市场、季节和装置检维修安排、产品库存情况，应用计划优化子系统将年计划分解为季度计划、月度计划或周期更短的计划，并通过优化，实现全厂效益最大化的目标。生产调度部门根据月度计划，应用调度计划优化技术，编制可滚动的短期作业计划；并依据调度计划，应用操作管理子系统制定需落实到相关岗位、执行调度计划的一系列调度指令；并发布到生产装置、罐区、化验分析和能源动力相关岗位。生产装置接收调度指令后，按指令要求变更加工方案和装置的加工量，把调度指令以相应操作工单给以反馈，并按班次采集装置投入/产出和能源产出/消耗的计量仪表数据，对仪表误差或故障造成的数据偏移进行数据调理，把装置运行情况和调度指令执行情况记入操作日志。罐区岗位接收调度指令后，借助罐区自动化设施，执行对装置物料的收付操作，对调度指令以相应操作工单给以反馈，并应用罐区物料管理子系统采集储罐收付操作的来源/去向、以及储罐前量和后量；在班次结束时，借助实时数据库对储罐进行储罐检尺和罐量计算，记录储罐状态，采集罐区能源消耗的计量仪表数据，形成储运罐区班次收付台帐。进出厂计量岗位执行进出厂操作后，记录进出厂计量初始数据，对于跨越班次的进出厂移动操作，记录班末计量数据作为操作进度监控，直到进出厂移动结束，记录进出厂批次数据，并生成进出厂计量单。化验分析岗位接收调度指令，执行物料、产品、中控产品化验采样，对调度指令以相应化验工单给以反馈，并将化验结果输入质量化验系统数据库，供装置和罐区应用。能源动力岗位接收调度指令，执行动力装置运行操作，对调度指令以相应操作工单给以反馈，并按班次采集动力装置能源计量仪表数据，对仪表误差或故障造成的数据偏移进行数据调理，把装置运行情况和调度指令执行情况记入操作日志。生产调度岗位负责全厂物料平衡日计算，应用物料平衡系统，基于每日三个班次的平衡结果，按装置物料、罐区罐存物料、仓库固体物料进行归并、汇总和平衡计算，形成全厂物料（原料、半成品、产品）的平衡结果；检查罐区、仓库收付量与装置收付量之间差异，对于异常性差异予以警报，对于一般性差异，以预定的平衡策略予以消除，实现全厂装置、罐区、仓库的班次（8小时）基于装置、罐区、仓库的全局平衡。同时，应用能量平衡子系统，进行能量平衡计算，实现全厂装置、罐区的班次（8小时）能量平衡，基于日平衡数据，生成任意期间的生产统计报表。生产统计岗位应用物料平衡子系统，在调度岗位全厂平衡的基础上，结合全厂原料和产品进出情况及生产装置数据，进行每周、旬、月的全厂综合物料、能量平衡。并应用物料平衡结果，生成所需的生产统计报表；包括周报、旬报、月报等。4、系统功能设计MES系统涉及的内容有：生产计划管理、生产调度管理、生产统计管理、生产记录管理、工艺管理、质量管理、安全环保管理、系统管理。与实时数据库平台的集成、与ERP系统的应用集成。按照北京三维天地科技有限公司设计，这些功能模块按如下分类进行组织：„基础信息收集：实时数据采集接口，数据整合及调理；„计划调度一体化：计划管理、调度管理（包括调度作业中的操作管理、记录管理、调度日报管理）；„生产运行一体化：操作管理（包括操作管理、生产记录管理）、工艺管理、化验管理、安环监控；„统计核算一体化：物料计量（罐区管理、仓库计量、计量汇总）、平衡管理（调度平衡、统计平衡）、绩效管理；„系统辅助管理：工作流平台、报表管理、数据接口、系统管理；另外，从加强化工企业信息系统集成能力、实现信息化建设可持续发展的角度考虑，MES能够保证：„支持与ERP的集成，提供ERP所需基础数据；„支持与将来与调度优化系统、计划优化系统集成；„MES管理与数据整合应着眼于未来应用的信息需求。各子系统在模块内协同运行，形成生产管理模块的整体。以化工企业制造执行系统MES上的主要功能可以如图4的方法进行划分。图4生产运行及生产统计业务流程4.1基础信息收集4.1.1数据整合与调理在数据整合处理中需要考虑到如下情况：参与计算的过程数据都是累计数值，而仪表的过程数据累计值因为检修或标定的原因要不定期的清零，正样就需要考虑到修正累计值的这种情况。过程数据在修正时需要保持原有采集的数据不变，修正后的数据需要单独列出。过程数据的修正权限需要严格控制，统一由调度人员修改。实时数据库InfoPlus接口工具方便实现与关系型数据库Oracle系统的联接，进行数据转换，转换过程进行时间匹配、范围匹配、粒度匹配、数据合并过滤等操作。对部分装置缺少计量仪表或仪表计量不准的情况，将通过三种方式获得数据：软仪表：通过相关位号仪表的计算获得。消除误差：对仪表计量不准确并且可以预知误差值的，采用消除误差的10化工企业生产执行系统（MES）设计方案方法。趋势校正：对仪表偶尔不工作的情况，从装置负荷、上下游产量/消耗量和仪表停止工作前的趋势计算获得。数据整合依据化工企业的具体情况，整合时间（计算机自动计算）如下：班数据：每日8:00,16:00,24:00计算。日数据：每日24:00计算。罐区数据：每6分钟计算。4.2计划调度一体化4.2.1生产计划系统生产计划管理是落实企业战略目标和年度经营计划的一个重要的系统，它牵涉的面大，涉及企业方方面面的资源。生产计划编制的质量高低，直接关系到客户的满意程度和企业绩效的高低。计划管理模块包括录入、修改、删除、打印、审批、回退、挂起等功能：生产计划：生产计划的编制，分解，传达，执行；物料需求计划：与生产、检修等计划相关的物料计划编制，分解，传达，执行；检修计划：检修计划的编制，分解，传达，执行；销售计划：反馈销售及成品库存数据，对公司制定的销售计划执行进行追踪；建立与计划工作相关的工作流，包含制定、审批（可多级）、工作追踪、反馈、归档等功能；实现计划与实际的对比分析功能：年、季、月、旬生产计划与实际生产情况对比分析年、季、月、旬生产计划与实际生产情况对比饼棒折线图分析年、季、月、旬销售计划与实际生产情况对比分析年、季、月、旬销售计划与实际生产情况对比饼棒折线图分析年、季、月、旬检修计划与实际对比分析年、季、月、旬检修计划与实际对比饼棒折线图分析年、季、月、旬物料需求计划与实际对比分析年、季、月、旬物料需求计划与实际对比饼棒折线图分析4.2.2生产调度系统制定生产计划，生产组织协调、生产指挥调度、控制工艺规范，生产信息发布是调度部门的主要职能。生产记录管理主要包括：会议记录：记录与生产相关会议的记录，包括生产经营计划会、调度会、专题会议等，会议记录通过流程签发后，还需要对会议上安排的工作情况进行反馈，掌握工作的执行情况，会议记录分类要求能灵活自定和修改，以满足管理变更的需要；调度记录及交接班记录：记录装置上各班组的交接班记录，该记录需要支持将未完成或其他关键信息突出显示，提醒下一班操作人员。装置运行维护记录：记录生产装置日常发生的须进行处理或维护的事件，同时指定该事件的响应部门，响应部门在规定时间内对所须维护或处理的事件进行确认，响