MES系统助力纯碱工业精细化生产

顾元鹏，刘鸿浩，张世亮

(山东海化股份有限公司纯碱厂，山东 潍坊 262737)

山东海化原纯碱厂于1989年6月投料生产，由原设计60万t/a，现已扩建至280万t/年规模，是国家“七五”重点项目，也是世界上最大的合成碱生产企业。这些年通过技术改造，纯碱生产过程全部用DCS控制，生产管理监控集成为PI ProcessBook数据，后期又新上MES系统通过网页展现生产中仪表的流量、压力、温度等参数和化验室指标，基本上实现了生产和管理的自动化。

纯碱厂30多年的企业留下了丰厚的文化底蕴，但是由于操作习惯和思维习惯，还是保留着最基本的纸质记录本，手写纸质操作日报表，分析数据滞后，生产调节不及时。作为一个现代化的纯碱生产企业，无纸化办公、大数据及时处理、及时调控的要求越发提升日程。

1 MES网络的便捷性和趋势

无纸化办公、信息集成、大数据是未来的趋势，是纯碱行业的发展需求，也是降本增效的有效措施。借助电脑网络，电子文档可以在各部门、各个车间自由传阅，上下工序能够有效衔接、让工作效率大大提升。电子台账和电子报表可以有效减少员工的重复操作，减少劳动力，让员工有更多的精力关注生产、关注指标、提高时间的有效性。可以解决以前不能看见上下游工序实时数据的问题，可以解决不能查看历史数据，不能对比分析的问题。

MES系统除了“省力”以外， “省钱”也是其中的一个重要作用。实行MES系统使得纸质文件大量减少，随之而来的印刷、用纸等办公费用也相应缩减。电子文档的使用节约了发送纸质文件所需的邮资、路费、通讯费和人力，不仅有效提高了办公效率，而且节省了大量相关办公开支。此外，各部门车间也解决了大量“文山”问题，节约大量人力和空间。

2 纯碱厂的现状和遇到的困难

2.1 数据来源的复杂性

纯碱的生产不同于其他的单纯加工或者现代化的通用企业，我们很多的设备都是特殊设备、很多工艺是特殊工艺，很多分析数据必须人工化验，所以数据来源复杂。参数的指标计划值都是随着季节和温度变化随时调节；产量、产品种类、设备匹配要随着市场和库存随时调节；数据查定和临时加样很多，记录格式不统一。

2.2 人员老龄化，操作困难

海化纯碱厂是一个历史悠久的国有企业，近些年市场竞争激烈，企业持续重组和深化用工制度改革，减员增效，新员工招聘较少，职工老龄化严重。职工对电脑的使用不熟练，排斥心理较大。老的MES的流程复杂，输入繁琐，推行困难，取消纸质报表反对的声音较大。

3 MES系统的推行和实现

3.1 领导牵头，逐个岗位排查

纯碱厂现有新老线重碱、新老线煅烧、新老线盐水、石灰车间、排渣车间8个化工生产车间，1个电修车间，10个分析岗位，一共40多个交接班记录本，近百张纸质报表，需要输入数据的人员300多人。数据来源分为交接班生产记事、化验室人工做样数据、仪表流量压力温度每个小时整点的数据，现场观看的生产参数、DCS的操作数据、生产用电表电量数据、产量数据等。

3.2 梳理框架，化繁为简

我们邀请浙大中控的技术人员通过现有的MES，进行再升级，增加岗位操作日报表和交接班两个模块。将数据分类汇总，分为手动录入数据和自动采集数据两大类；将界面分为领导查看界面和岗位输入两大类画面。运用浙大中控最新的MES报表系统，将数据化繁为简。

3.2.1 化验室数据

化验室数据利用LIMS系统，单独设置录入界面，将上千个分析项目分解。化验室岗位只能看见自己需要输入的目录及分析项目，由原来的多次点击、多次选择，简化为只需要“选择→输入→保存提交“”三步。到点自动出现需要录入的数据，录入之后界面消失，简单机械的操作，让分析人员更加便捷。

3.2.2 交接班

根据我们纯碱生产的实际情况，将四班三倒的人员和日历，提前导入系统。岗位人员上班时间一到，交接班任务自动在首页弹出，“甲乙丙丁”班和值班长姓名自动出现，岗位操作人员只需填写当班的生产记录，也是最简单的三步：接班→输入→交班保存。交接班的查询我们采用和纸质报表一样的翻页功能，只要鼠标点一下，就可以和查看纸质书一样，顺序的浏览生产记事，也支持批量查询和导出。

图1 纯碱厂交接班填写页面

3.2.3 仪表数据

仪表测量的温度、压力、流量、液位等数据，通过DCS→ProcessBook→MES的方式到时间自动采集到报表中。这样剩下的少数操作数据可以手动录入并保存。我们秉着和纸质报表一模一样的要求，带受控编号，支持体系等外部审核。让员工用熟悉的操作，达到无纸化办公的效果。

3.2.4 综合报表展现

纯碱厂调度室有很多很长的纸质报表，最多的要接近1 m长，综合填写了化验室关键指标、流量仪表参数、产品产量、生产记事等上千条数据。在浙大中控的帮助下我们再三测试，单独采用专用的润乾报表展现，提高了查询速度，超出计划值的参数自动变红等设计，有的放矢重点关注，为生产调度提供了更好的指导意义。

3.3 更加精细的物料平衡

纯碱生产的物料消耗成本占纯碱总成本的70%以上，随着精细化管理的要求，物料消耗成本的计算不只停止在月底财务核算，每日会议总结等简单的流程。这次我们通过MES系统的自动计算把物料平衡做到了每班一次，而且不是简单的收入和支出，更加精细到了每个容器的物料存量。以盐耗为例，输入包括原盐、卤水、净氨洗水、钙厂清夜、海水，输出包括精盐水、废泥、二次泥。我们把每种物料通过流量和盐分含量，折算成100% NaCl，再把盐水车间的7个一次桶、3个二次桶的存量差用MES自动计算出来，这样就实现了每班一次输入和支持平衡计算。

3.4 过程控制，分秒考核

纯碱的过程控制就是有以前的考核化验室分析结果，到考核具体仪表参数的合格率。比如1#碳化塔的出碱温度仪表是T,我们设定合格范围是28～32 ℃，T会实时测量出水的温度，并实时传送到Pi系统。当pi系统接收到数据时会每10 s自动判断是否合格，假如一个小时内所有的时间都是合格的，那么B值就是100%，假如合格15 min就是25%，依次类推。我们再通过MES把合格率读取出来放到网页上，这样考核人员和操作人员都会知道这个温度点每个小时、每个班，每一天、每个月的合格率。除了对温度、压力、液位的合格率计算，我们还延伸到流量波动大小的计算，根据相同的原理从点到线到面，把整个生产过程分秒级的全面监控，自动考核。

我们把所有需要控制的过程点的平均值和合格率，组成一个考核报表，挂钩人员工资。相对于每两个小时的化验数据，竞争更加的公平，没有随机性和看点操作的波动，监控更加精细，生产更加稳定。

3.5 数据分类汇总，考核到人

由于我们纯碱厂是四班三倒制度，每天的上班人员和班次不固定，考核难度大，以往的月底数据考核都要人工每天记录。这次我们通过MES直接对所有数据分班次汇总，统计出每月各班上班天数、月均当量、产量名次等，支持任意时间段导出，人人可实时查询，更加透明、公平、公正，省时省力。

4 结 语

通过MES线上电子报表，取消了纯碱厂现有生产岗位的报表100余张，生产记录本40多本，不但保证了记录和数据真实性、准确性、及时性，也提高了效率，节约了纸张。

更重要的是MES跳出了DCS车间单独控制的限制，跨过了PI软件复杂的安装，用简单的网页使上下游工序紧密连接，生产数据智能分析，使纯碱生产更加精细化。由以前的被动调节，改为预见性引导。

下一步我们将定制手机APP，让每个人、在每个地方在手机上都能实时监控生产，协调调度生产。将指标和参数分为一二三级，超出预警的范围，利用手机短信或者APP推送给不同级别的管理层，调高管理效率，为企业创造更多的方便和效益。