1.0生产执行系统与化工企业实践

生产执行系统与化工企业实践物流数据集成与经典案例（材料之一)2提纲•生产执行系统的发展历程•化工企业生产执行系统的定义与定位•化工企业生产执行系统的关键应用•化工企业生产执行系统典型企业应用生产执行系统与化工企业实践提纲生产执行系统的发展历程3化工生产企业制造全景67993011501550224005001000150020002500FY01FY02FY03FY04FY05问题识别与处理优化生产运营订单信息现场数据QA结果生产调度计划,目标PCSMES制造执行系统ERP,SCM企业级方案订单状态绩效控制点实验室分析数据LIMS高级监控原始数据采集(毫秒/秒)数据汇集(秒到分钟)分析(分钟到小时)企业指标和控制(小时到天)实时反应适应性行为决策支持基于企业知识的方法汇集纪录进料反应混合包装4计划与现场控制之间的断层5美国的权威机构先进制造研究中心AMR（AdvancedManufacturingResearch）于1992年倡导制造业用三层模型表示企业的信息化，提出三层的企业集成模型6AMR提出的三层模型业务计划系统PlanningMRPII/ERP/SCP计划层关注的是顾客，对象是办公室业务，时间周期为日、周、月、季、年。生产什么？生产计划、排产、指示、方法、规格、图纸等生产执行系统ExecutionMES控制系统ControlsSCADA/DCS/HMI如何生产？生产指令、生产规格、参数、批量、加工方案、现场信息等执行层关注的是产品，对象是工厂和车间业务，时间周期为分钟、小时。控制层关注的是生产过程，对象是车间现场工艺，时间周期为秒。生产统计、产品跟踪半成品、库存、设备运行状态、作业时间等生产了什么？生产实时数据、测量数据、生产状况、不良信息、作业日志报告等如何生产了？71993年AMR公司提出了改正的MES集成模型，这样MES则作为整个工厂生产现场的集成系统出现，故又称为IntegratedMES（E-MES）关系数据库实时数据库过程管理工厂管理企业级管理控制系统质量管理工艺管理生产模型管理生产调度管理维护管理安全管理LIMS系统统计质量系统状态监测数据采集文档管理标准管理过程优化MES在90年代初期的重点是生产现场信息的整合8MESA：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理9S95是仪表,系统和自动化协会(ISA)委员会、ANSI(美国国家标准协会)、和国际化标准组织（IEC)联合定义的企业系统（ERP）和控制系统（DCS）之间的信息流和业务流程的标准。S95模型可广泛应用于工厂内设备、人员、和信息系统，以业务驱动为出发点，基于ISAS95标准对核心业务进行层次划分如下从1997年开始的国际仪表学会（ISA）启动的编制ISASP95企业控制系统集成标准Level4Level1Level2Level3业务规划与管理生产运营管理批量控制离散控制持续控制1-设备监控，流程监控，设备控制。2-检测生产流程，控制产品生产。3-生产流程管理，物料管理，生产监控，执行生产计划，质量控制。时间粒度：小时，分钟，秒。4-制定企业计划，商业智能，客户关系管理，办公自动化，人事，财务管理，决策支持。时间粒度：月，星期，日。Level00-实际生产流程与设备控制10基于S95,Part3的生产运行系统模型：四种信息流和八个基本活动ProductiondatacollectionProductionexecutionProductionresourcemanagementProductiondispatchingProductiontrackingProductionperformanceDetailedproductionschedulingProductionscheduleProductdefinitionmanagementLevel2ProcessControlProductionPerformanceanalysisProductioncapabilityProductdefinition工厂参考模型生产方案配方工厂参考模型人员、设备、原料等生产计划调度操作管理先进控制和优化物料平衡和生产跟踪生产分析和绩效管理实时数据库及应用过程控制生产配方生产准备生产计划生产执行通过交换产品的全周期管理信息描述如何制造一个产品通过信息交换说明需要的和可获得的生产资源的容量和能力通过信息交换说明何时何地生产何物以及需要何种资源通过信息交换说明生产了什么，消耗了什么资源，也包括了所有商业系统所需要的生产产品的反馈信息11提纲•生产执行系统的发展历程•化工企业生产执行系统的定位与需求•化工企业生产执行系统的关键应用•化工企业生产执行系统典型企业应用生产执行系统与化工企业实践提纲化工企业生产执行系统的定位与需求12MES的业务定位问题ERP的答案生产什么？主生产计划(MPS)用到什么？产品信息、物料清单又有什么？库存信息、物料可用量还缺少什么？何时定货？建议的加工及采购计划问题MES的答案生产如何安排？生产计划、排产方案、调度指令生产过程实际发生了什么？生产过程监控、实时数据采集调度指令执行了吗？怎么样？操作管理、生产运行管理生产计划执行有偏差吗？生产统计、计划执行情况分析生产运营成本？物流跟踪、成本分析处理昨天发生的事情预计和处理明天发生的事情确定今天的工作安排，找出影响质量和成本的关键因素•ERP的关注点•MES的关注点MES定位于生产过程执行及其改进13MES支持过程执行和改进的核心理念实时实时采集生产过程信息工厂发生实时事件时，MES能对其作出及时反应、报告全面管理生产过程的静态信息采集从接受订货到制成最终产品全过程的各种数据和状态信息共享信息在企业管理的不同层面间共享，这就意味着与ERP等应用的集成信息在同一层面不同岗位间共享，支持快速发现问题、处理问题准确准确反映生产过程中的投入、产出和效率、状态数据的颗粒度要准确，可以对问题处理进行指导信息是所有的问题及其解决方法的表现形式MESA（MES国际联合会）的经典定义：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理14MES支持过程执行和改进的核心理念MESA（MES国际联合会）的经典定义：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理生产分析工艺配方与生产准备生产计划生产执行优质、高效、低成本的综合能力生产资源？生产过程标准和策略？生产如何安排？如何协调各管理领域？生产过程实际发生了什么？调度指令执行了吗？怎么样？生产计划执行有偏差吗？生产运营成本？15化工企业MES的目标•企业模型–物理模型、工艺模型–标准、方法、预案•资源优化–计划周期按月、周，或按批次依托排产计划优化各种生产资源的使用，辅助生产操作指令生成、自动下达，根据执行偏差调整下一轮的生产安排•过程实时–生产过程的实时监控，对关键资源实现在线优化控制•执行可见–可以实现过程、步骤、资源的实时可见；消除浪费，消除不增值活动•专业协同–执行层生产、备料的完全协同；实现任务及所需的物料、设备、人工等资源的同步协调•流程可控–严谨的流程控制和工作流管理，按需设置管理点；基于流程、事件驱动的多层管理机制，实现从流程到工序的全过程控制•缩短管理周期•决策落实•以执行结果指导工艺和业务整体优化调度排程自动化执行过程智能化业务管理精细化企业数据模型化16化工企业MES的核心需求生产分析工艺配方与生产准备生产计划生产执行1.基本信息管理2.实时数据采集3.计量数据采集4.数据校正与整合5.标准管理6.方法、预案等知识管理7.信息共享全面实时准确的信息1.方便获取当时资源状态和数据2.支持基于全局性约定的计划排产3.支持可预见性地评价排产结果4.将排产计划方便地落实到操作指令5.支持计划执行结果的检查和跟踪支持统筹优化资源1.业务流程控制2.任务执行跟踪3.跟踪操作执行结果，自动检查跟踪偏差，必要时报警4.自动生成日志5.生产运行过程中对安全、设备、质量、工艺等问题进行快速判断和反馈支持执行过程跟踪和快速反应1.将生产计划、核算的周期从月降低到周、日，甚至到班组2.准确分析、实时反馈生产绩效3.根据分析结果指导全局数据定义实现业务管理精细化17化工企业MES解决方案生产分析工艺配方与生产准备生产计划生产执行工厂物理模型检验方法管理工厂资产台帐计划调度管理操作指令计量管理成本分析罐区及仓库管理安全管理质量检验运行维护实时数据库及应用装置操作跟踪绩效管理物料平衡检验计划检维修计划统计核算工厂工艺模型计划优化调度优化先进控制和优化18提纲•生产执行系统的发展历程•化工企业生产执行系统的定位与需求•化工企业生产执行系统的关键应用•化工企业生产执行系统典型企业应用生产执行系统与化工企业实践提纲化工企业生产执行系统的关键应用石化行业典行的应用SCM供应链管理OA/EIP办公自动化/企业信息门户CRM客户关系管理电子文档管理/工厂数据仓库ERP资源规划管理PCS生产过程控制生产计划优化生产调度生产统计分析物料平衡设备管理操作管理实时数据库/数据采集实验室信息管理物料移动绩效管理能量管理仿真培训/流程模拟MES总体功能设计(案例)ERP系统实时数据库系统第三方EAM系统巡检系统在线状态检测工作流–事件驱动,通知提醒/相关流程、权限管理/系统配置/集成设置、自定义报表工具、维护工具综合信息展示平台－KPIs绩效管理/成本分析/运行监控企业知识库规章制度、标准操作规程、企业标准、工艺指标库、历史会议等企业核心数据平台企业应用数据总线计划调度运行统计核算分析系统专业应用计划优化管理调度优化管理操作管理统计分析物料平衡进出厂管理罐区管理计量管理化验管理设备管理安全管理实时数据库应用工厂模型数据校正交换机氮合成热电型煤空分煤气化尿素实时数据库及WEB服务器防火墙路由器管理网与控制网防火墙客户端客户端ERP等其它服务器Internet交换机现场公司主机房MES服务器双机热备应用服务器双机负载均衡硬件平台设计3、系统简介客户端表现层浏览器纯HTMLjavaappletJava应用其他设备J2EE客户端Web服务器J2EE平台JspsevletWeb服务器Jsp页面应用服务器业务逻辑EJBJ2EE平台后台数据库关系数据库多层B/S体系,完全的瘦客户端的internet访问模式应用平台结构主数据平台系统集成设计在线分析仪PLCDCS/PLCInterface计划优化实时数据库优化控制先进控制流程模拟PCSDCS设备资产成本绩效物耗平衡化验室管理操作管理调度管理ERP人力资源采购销售财务及成本MES库存及物料移动计量管理数据整合PCS综合信息展示平台－KPIs绩效管理/成本分析/运行监控计划调度运行统计核算分析系统专业应用计划管理调度管理操作管理统计分析物料平衡罐区管理计量管理数据校正化验管理设备管理安全管理数据采集接口实时数据库应用实时数据库MES实施的内容进出厂管理工厂模型企业核心数据平台企业应用数据总线ERP系统第三方EAM系统巡检系统在线状态检测第三方LIMS系统实时数据库的作用实时数据库系统ERPLimsAPC优化其它系统控制层管理层实时数据采集结构(示例)交换机控制网实时数据库服务器客户端WEB/应用服务器外部防火墙客户端客户端管理网MES服务器管理网与控制网防火墙氮合成热电型煤空分煤气化尿素各实时数据库对比说明•国外大型实时数据库厂商--Aspen公司的InfoPlus.21--OSI公司的PI特点：市场占有率最高，世界上有广泛的用户群。属于过程控制和管理软件的桥梁，便于管理信息系统的集成。接口丰富，软件开放性好。软件价格极高，支持服务较贵。•国外DCS厂商提供的实时数据库--Honeywell--WanderWare特点：有一定的应用，是基于过程控制的延伸，适合于DCS厂商自己的接口和应用。扩展性、开放性较强。实时数据库－－InfoPlus先进控制和优化的平台应用软件丰富可以通过组态快速地形成应用系统灵活的数据结构及API可以开发