MES系统在石化企业的应用及展望

孙浩

[摘    要] 文章介绍了MES系统在某石化企业的应用情况，并详细阐述了某石化企业根据各个生产管理部门提出的实际需求，充分发挥MES系统数据核心作用的方式方法，介绍了某石化企业已经完成和计划完成的MES深度扩展应用项目，同时对MES未来的应用发展方向做了深入的思考。

[关键词] MES;生产运行管理平台;信息化;扩展应用

0      引    言

制造执行系统 （Manufacturing Execution System，簡称“MES”）是直接应用于生产经营，为企业数字化、智能化管理提供支撑的信息系统[1]。在制造业信息化体系中介于企业资源规划层ERP和过程控制系统层PCS之间，起到承上启下的作用[2]。公司MES系统主要包含物料平衡、平稳率、流程图（PHD）、工艺台账、工艺技术、操作管理、LIMS、WPKS等8个模块，为公司生产经营、技术分析及后期的扩展开发提供了宝贵的数据基础。

1      MES应用情况

MES 系统主要用于对生产过程数据进行采集，并对数据整合应用，实现生产过程的全流程受控[3]。同时提供数据分析统计工具，方便生产管理人员找到在生产过程中潜在的效益增长点或制约因素，及时调整生产运行计划，保障公司各个装置处于最优的运转状态。

（1）物料平衡模块（PB）。物料平衡模块是装置的物料质量综合信息查询平台，主要包含装置计算和罐量计算两个子模块，通过自动采集和手动录入相结合的方式，实现装置收率自动计算、全公司物料统计日平衡，为与ERP 数据共享打下了基础。物料平衡能够及时反映工厂生产过程的物料信息及各阶段不同装置的产品产量等生产现状，从而可快速组织和调整生产，提高生产排产和计划下达的准确性，实现生产经营全过程整体优化，降低生产成本，提高企业的经济效益。

（2）平稳率模块。平稳率模块能够对装置生产操作实际情况进行统计。通过结合操作管理模块（OM）中的操作指标，实现对每一个考核参数在运行期间内执行情况的自动统计，完成公司、分厂、车间三级平稳率统计;对于平稳率低于 100% 的指标，显示每一次偏差的数值，并要求操作员或工程师写明具体原因，平稳率模块统计结果真实、可靠，便于日常考核管理。

（3）工艺台账模块。工艺台账模块能够按照生产管理人员配置实现DCS 上所有操作数据自动采集，并生成岗位记录。避免了手工记录频率低、数据量少、准确率低、查询应用困难的问题，使岗位记录的内容更加全面准确，为生产技术分析提供了宝贵的数据。这些报表，一方面，可以直观地反映装置生产情况，为上层管理者宏观掌握装置运行提供准确信息;另一方面，使各级管理者对装置生产考核更加准确和客观，促进工厂精细化管理水平的提高。

（4）实时流程图模块（PHD）。实时流程图模块能够以流程图、趋势图的形式将各装置的现场操作数据展示给各级管理人员，并根据系统设置自动进行数据更新。通过应用实时流程图模块，生产管理人员可以直观地掌握流量、压力、温度、液位等控制参数的实时状态，实现调取任意参数的历史数据，并对这些数据进行对比分析。

（5）工艺技术管理模块。工艺技术管理模块建立了企业技术资料库。一是实现平稳率台账、工艺腐蚀台账、工艺报警台账等工艺技术资料的集中电子化管理，并实现通过时间、关键字等方式方法对工艺技术文档资料进行全文检索。二是实现工艺技术资料审批流程在线化，实现操作变动、操作卡执行监控等炼化生产工艺技术管理的流程化、表单化，规范生产工艺管理。

（6）操作管理模块（OM）。操作管理模块能够实时监控关键的工艺参数，并对工艺指标执行自动判断，及时提示超标现象，自动累计偏差时间，要求操作员实时录入工艺指标的偏差原因，方便生产技术人员对生产运行的整个过程进行管理，保证装置的平稳运行。

（7）实验室信息管理模块（LIMS）。实验室信息管理模块主要是对实验室的质量检验信息进行管理，并为生产执行及时提供质检报告。实验室信息管理模块规范了分析检测工作流程，提高了分析数据采集自动化水平和可靠性，提高了实验室管理水平。同时装置操作员及工程师在 LIMS 的使用界面，可以及时直观地了解生产所需的全部分析数据，包括原料产品分析报表、临时加样报表、环保水质分析报表等信息，方便了各级管理人员对不同分析数据的管理需求，实现了分析检验工作与生产组织管理的良好融合。

（8）WPKS。WPKS是MES各个模块的主要载体，它能将不同MES业务模块集成起来，完成MES各个模块之间的数据、信息的实时交互，为整个MES系统提供统一的展示、统一的平台、统一的报表等。同时能够实现对不同的业务人员，定制不同的访问权限和访问内容。

2      深度扩展应用情况

企业坚持“业务导向，信息引领”的信息化实施原则，根据各个生产管理部门提出的实际需求，充分发挥MES系统数据核心作用，围绕MES系统进行深度扩展应用，应用情况如下。

（1）目前已经完成的扩展应用

①生产短信报警平台。生产短信报警平台能够实现对全公司所有关键工艺位号进行实时监控，当位号报警时，该平台能够自动识别，并记录报警持续时间，应用短信和邮件的方式，根据报警持续时间的长短将报警信息发送给不同层级的生产管理人员，达到减少长时间报警，保障装置平稳运行的目的。

②高管驾驶舱。 根据生产管理人员需求，基于MES系统开发定制数据直观展示界面，实现对当期和历史产品产量、进出厂、库存、各装置计划、产量、收率等数据进行图表化查询、分析、对比和统计，是为公司各级管理人员提供分析、决策的有效工具。

③生产报表电子化。根据生产一线生产管理的需求，基于MES数据接口，开发出一套能够由生产管理人员自由组态的电子化报表系统，实现生产记录、物料平衡、装置能耗、经济效益核算等50余份报表的自动生成，大大减轻了生产一线的工作量，提高了工作效率和管理水平。

④设备异常报警平台。设备异常报警平台以公司21台特护机组为试点，通过MES接口，将数据提取到设备异常报警平台中，实现对机组油温、油压、位移、出入口压力等关键指标进行实时监控，当指标进入预设的报警范围后，该平台能够自动识别，应用短信或邮件等形式，将报警位号发送给不同层级的设备管理人员，达到及时提醒相关部门采取相应措施，保障机组平稳运行的目的。

（2）下一步扩展应用计划

①实现生产记录表单电子化。开发电子操作大记录、班组核算、交接班日记、工艺管理等应用模块。在减轻基层操作员和工程师工作强度的同时，实现装置运行状况、生产记录、技术经济指标、库存数据、罐区存量、装置生产计划、物料平衡、能源平衡等信息的直观展示及历史查询，为公司各级管理人员分析、决策使用。

②推进实施生产调度信息化管理。建立氢气、蒸汽、循环水、除盐水、瓦斯等公用工程系统平衡总图，当系统出现波动时，通过查看公用工程系统平衡总图，能直观检查各装置用量情况进行调整平衡，缩短波动时间。建立完善的调度指令模块可以通过调度指令模块实现指令的下发、审批、执行及反馈，最终形成生产指挥全流程闭环管理。

③建立生产报警管理模块。通过MES提取DCS中全部报警数据，并对数据进行分析挖掘。通过对不同装置、不同报警类型的分类统计，形成可视化分析展示，将单位时间内多次报警或长时间报警的工艺位号筛选出来，分析原因，并督促相关部门采取合理的解决措施，降低装置报警率，为装置的长周期平稳运行打下坚实的基础。

④开发生产技术分析模块。通过该系统生产管理人员能够根据特定工艺分析需求，任意调取相关工艺参数、实验室分析、能耗物耗等数据，提供多种数据分析工具，实现以图表、趋势线等方式组合比对分析，方便快速准确地对异常情况进行定位分析。

⑤开发装置运行情况体检模块。将各关键参数、质量指标、能耗指标等数据的当前值与设计操作值（也可为工艺卡值或24小时平均值）进行对比，并将偏差较大的数据突出显示，方便技术管理人员和交接班人员一目了然掌握当前装置运行是否正常。

3      总    结

结合石化企业信息化发展需要，未来MES的发展主要有以下三个方面：

（1）提高MES数据采集的能力。通过提高系统性能、对采集的数据进行筛查校验、增加生产装置数据采集点等方式，提高MES数据采集的实时性、准确性和完整性，为其他信息系统和模块提供更加及时、准确、全面的生产运行数据，方便生产管理人员对生产运行全过程进行管控。

（2）建设以MES系统为核心的生产管理系统集群。充分利用MES系统采集的生产数据，围绕MES系统建设生产管理集群，根据实际生产业务需求，促进生产管理流程与信息平台系统相匹配，推进各类生产系统的应用集成和数据共享，实现生产工艺、设备、安全环保等多种专业业务在系统内有效开展。

（3）推进MES与人工智能、大数据等技术的深入融合[4]。充分利用人工智能、大数据等先进技术，对MES采集的生产数据进行实时自动分析，实现工艺预警、操作优化、设备预知性维修等多种功能，达到提高装置生产平稳率、减少非计划停工次数、节能降耗、降本增效的目的。

主要参考文献

[1]王华.炼油化工MES功能与架构研究[J].计算机与应用化学，2010（10）：1437-1439.

[2]刘刚，谌湘临，张少宁.石化生产执行制造系统智能化功能提升及应用[J].化工进展，2017，36（7）：2714-2722.

[3]吴雷，炼油企业中的MES系统应用[J].化工技術与开发，2013，42（10）：64-66.

[4]索寒生，吴蔚，段然，等.石化行业MES发展及展望[J].计算机与应用化学，2018，35（6）：515-520.