在炼油企业中MES系统的应用研究

周洁如

［摘 要］文章基于新时期炼油企业生产经营在信息化建设方面的创新需求，深入探索MES系统在炼油企业中的设计与应用，结合炼油企业MES系统的设计目标、原则以及框架分析，介绍了炼油企业中MES系统的具体功能模块设计，并对MES系统的具体应用策略展开探讨，以期为提升我国炼油企业生产技术水平及信息化发展能力提供参考。

［关键词］炼油企业；MES系统；功能模块设计；应用策略

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2023.23.028

［中图分类号］F272 ［文献标识码］A ［文章编号］1673-0194（2023）23-0091-04

1     炼油企业中MES系统的基本概述

1.1   MES系统的基本内涵

炼油企业中MES系统的基本内涵是集成管理和优化生产过程的关键工具。这个系统结合了信息技术和工业自动化，通过实时数据采集、分析和处理，为企业提供准确的生产指导和决策支持。首先，MES系统在炼油企业中起到了信息集成的重要作用。它可以与各个生产装置和系统进行连接，实时获取各个环节的数据，并将这些数据整合成可视化的信息。通过这种方式，生产人员可以清晰地了解设备状态、生产进度以及产品质量等关键指标，从而做出及时的调整和决策。其次，MES系统还能实现生产过程的自动化控制和优化。通过监控和分析大量的实时数据，系统可以对生产过程进行精细调控，实现最佳的生产效率和产品质量［1］。此外，MES系统还具备全面的数据管理和追溯功能，它可以对生产数据进行全面记录和存档，以确保数据的完整性和可追溯性。在产品质量问题出现时，系统可以快速定位问题源头，进行追溯和溯源，帮助炼油企业找出问题产生的原因，并采取相应的纠正措施，以提高产品质量和市场竞争力。

1.2   炼油企业生产管理面临的挑战

当前我国炼油企业生产管理工作面临着环境保护、能源结构调整、技术创新和人才培养等多重挑战。一方面，随着人们对环境问题关注度的提高，炼油企业被要求采取更加环保的生产方式。尽管在过去几年中，我国炼油企业在节能减排方面取得了一定的成就，但仍然存在废水处理、废气排放等相关问题。因此，炼油企业需要加大技术改造和投入，提高环境保护水平。另一方面，随着我国能源消费结构的优化升级，炼油企业也面临着需求结构变化的压力。传统能源消耗减少，新能源和清洁能源需求增加，这一现象对炼油企业的产品结构和生产方式提出了新的要求。因此，炼油企业需要根据市场需求及时调整产品结构，开发更多清洁能源产品。

1.3   炼油企业建设MES系统的价值

炼油企业生产管理面临着环境保护、能源结构调整以及技术创新的诸多创新挑战，炼油企业需要针对自身生产管理的实效性、质量管理、工艺管理、生产安排以及生产统计管理等传统问题进行针对性的优化调整，以满足企业在新时期市场经济发展过程中追求高质量发展需求。炼油企业应用MES系统能够配合企业自身炼油和化工业务的发展需求，执行信息化和智能化的生产管理，向企业各级管理人员呈现动态生产信息，切实提升企业生产管理的实效性。同时，MES系统能够全面优化炼油企业生产管理体系，解决生产安排、质量管理、工艺管理以及生产统计管理等方面面临的诸多问题，并解决企业内部信息孤岛现象，提升数据共享价值［2］。

2     炼油企业中MES系统的应用设计

2.1   炼油企业中MES系统的设计目标

炼油企业MES系统的设计与应用要符合企业生产运行的信息化管理模式，形成科学完善的信息化生产管理平台，为炼油企业提供可靠、实时、动态、全面的生产数据信息。MES系统要能够实现与炼油企业各外部管理系统、外部统计系统以及ERP系统之间的精准的数据集成对接，确保企业生产信息在各系统之间传输的完整性和准确性。MES系统所拥有的拓展系统功能，能够进一步地全面支持煉油企业调整和优化自身生产管理，强化炼油企业生产效能。

2.2   炼油企业中MES系统的设计原则

首先，炼油企业MES系统设计要秉承先进性的基本原则，基于先进的生产管理思想理念，对生产运行系统进行科学化设计，从整体架构设计、体系结构设计到数据模型设计等方面，保持MRS系统的先进性，确保MES系统能够满足炼油企业的现代化发展应用；其次，炼油企业MES系统设计要秉承针对性设计的基本原则，针对炼油企业自身管理模式、产业链需求、组织结构、生产装置以及业务流程的实际情况，以及国际先进领先炼油企业生产运行系统的成功经验，制订满足炼油企业自身发展需求的针对性设计方案，确保MES系统强大的功能性能够切实转化成为炼油企业的实际生产管理效能。

2.3   炼油企业中MES系统的总体框架设计

炼油企业生产运行管理涉及的业务领域主要包含工厂基础信息管理、生产计划与排产、生产运行管理、生产执行、生产统计以及生产信息查询/分析等，参照炼油企业实际生产需求以及生产运行管理实际的业务领域，本文设计的MES系统模型总体框架包含实时数据库应用、手工位号录入、物料信息查询、运行管理、生产调度报表、LIMS数据查询、罐区用户应用以及装置用户应用等八个子系统，用以实现炼油企业生产运行管理业务领域的各个功能模块，具体结构框架如图1所示。

3     炼油企业中MES系统的功能模块设计

3.1   企业基础信息管理功能模块

企业基础信息管理功能模块是炼油企业MES系统数据库各类信息的重要来源，通过该功能模块， MES系统能够对炼油企业的各类基础信息进行采集、存储和管理，并形成体系化和标准化的统一模板［3］。企业基础信息管理功能模块能够帮助MES系统建立和维护主数据字典，保障生产装置、物料、罐区、产成品等数据信息的唯一性和准确性，并对系统中的基础物理信息实现集中管理，生产管理维护人员能够通过该模块对炼油企业生产基础信息的变化和配置信息进行快速查找。此外，企业基础信息管理功能模块的构建借助系统软件对MES系统的全部实时应用数据进行集成组织和管理，并以标准化的数据结构存储到实时数据库当中。

3.2   实时数据库功能模块

在企业基础信息管理功能模块的支撑下，实时数据库功能模块能够将MES系统中全部的相关数据和实时数据集成在统一平台当中，为上一应用层级的各个子系统提供基础数据源，该模块同时具备强大的OPC协议支撑能力，能够帮助MES系统实现与外部其他系统和化验分析系统的数据交互与共享。实时数据库功能模块还能够帮助MES系统实现配置界面的图形化操作，便于生产管理相关人员组态实时位号、虚拟位号以及工艺位号，并为实时位号的安全管理提供可靠、完善的安全机制支撑。此外，实时数据库强大的数据压缩功能能够为炼油企业存储和管理不少于三年的生产运营历史数据，便于不同层级管理人员进行数据分析［4］。

3.3   运行管理功能模块

运行管理功能模块是炼油企业MES系统实现对生产重要控制参数进行实时监控的重要模块，该模块通过运用生产装置DCS控制系统实现了准确可靠的实时数据采集，并通过趋势图和流程图形式将炼油企业生产运行的各个装置流程展示给各级管理人员，装置流程图能够将流量、温度、压力、液位等关键控制参数以更直观的方式进行展示，让各级管理人员了解生产运行执行情况，进而实现对生产运行过程实时监管。同时，运行管理功能模块还能够实现基于生产方案的生产指令的创建、授权以及激活功能，并实现生产运行各个班组的电子化交接。

3.4   物料平衡功能模块

物料平衡功能模块是炼油企业MES系统中生产运行装置物料质量的综合信息查询平台，该模块通过手动录入和自动采集相结合的方式对炼油企业生产装置的收率进行自动计算，自动计算主要包含装置计算和罐量计算，进而实现炼油企业物料统计日平衡，为与ERP系统之间实现数据共享奠定坚实的基础。物料平衡功能模块能够通过实时物料平衡，对炼油企业全厂的物料流程进行梳理，并形成全过程的物料流向网络图，基于MES系统设计的物料平衡模型，对炼油企业全厂物流数据信息进行自动调整与校正，并提供多种平衡误差分析，帮助MES系统实现及时的盈亏分析［5］。

3.5   生产计划与排产功能模块

炼油企业MES系统中的生产计划与排产功能模块主要是对炼油过程进行优化和控制的关键部分。通过该模块，企业能够实时监测和管理原料库存、工艺参数、设备状态等关键信息，从而合理安排生产任务和资源，提高生产效率和产品质量。首先，生产计划功能模块会基于市场需求、原料供应情况、设备运行状况等因素，自动生成生产计划，确保生产任务的合理安排和最大化产能利用，减少人为干预和误差，并提高计划的精确性和准确性；其次，排产功能模块能够对生产计划进行详细调度和安排，基于工艺流程、设备能力、人员资源等多方面因素，将生产任务按照时间顺序和工艺要求合理排布，有效避免生产过程中的冲突和瓶颈，提高生产线的吞吐量和生产效率。

3.6   生产统计功能模块

炼油企业MES系统中的生产统计功能模块主要是用于对生产数据进行收集、分析和报告的关键组成部分。首先，生产统计功能模块可以实时收集和记录各个环节的生产数据。它会自动采集并整理原料消耗、产品产量、能耗指标、生产效率等关键数据，确保数据的准确性和完整性；其次，该功能模块能够对生产数据进行分析和统计根据预设的指标和算法，对生产数据进行计算、比较和归纳，生成各类报表和图表，更直观地展示生产过程中的关键指标和趋势，并运用统计学和机器学习技术，挖掘隐藏在大量生产数据中的有价值信息，发现生产过程中的规律和趋势。基于挖掘到的知识，企业可以进行预测和优化，提高生产效率和产品质量。

3.7   能源管理功能模块

炼油企业MES系统中的能源管理功能模块主要是为了优化和监控能源使用，实现能源效率的提升和成本的降低。该模块涵盖了多个关键方面，包括能源计划制订、能源消耗监测、能源数据分析以及能源节约策略的制定和执行。首先，能源管理功能模块允许企业制订详细的能源计划。通过对炼油过程中各个环节的能源需求进行准确的预测和计划，企业可以合理安排能源的供应和使用，避免过度或不足的能源消耗，从而提高能源利用效率；其次，能源管理功能模块提供实时的能源消耗监测功能。通过对设备、工艺和生产线的能源消耗进行監测和记录，企业可以及时掌握能源的使用情况，并结合能源消耗数据的分析和评估，企业可以识别出潜在的能源节约机会，制定相应的节能措施。能源管理功能模块对能源节点的精准计算，对能源消耗的全面统计、对能源数据的科学采集以及对管网耗能的平衡处理，都能够为炼油企业MES系统优化运行提供全面的支撑［6］。

3.8   实验室信息管理功能模块

随着炼油技术的不断发展和优化，实验室在炼油企业中的地位变得愈发重要，该模块通过集成实验室设备、数据采集系统和数据处理软件等组成部分，实现了对实验室信息的全面管理与利用。第一，实验室信息管理功能模块能够进行实验任务的计划和安排，该模块可以自动将实验任务分配给合适的实验室设备和人员，并设置相应的优先级和截止日期，提升企业实验任务执行的效率和质量；第二，该模块能够实现实验数据的采集和管理，并实现数据验证和审查功能，确保实验数据的准确性和可靠性的同时，能够为企业提供科学的依据，支持决策和优化炼油过程；第三，实验室信息管理功能模块还允许对实验数据进行分析和报告生成。通过系统内置的统计和分析工具，企业可以对实验数据进行多维度的分析和比较。这有助于发现数据中的规律和趋势，帮助企业更好地理解炼油过程中的变化和影响因素，该模块还能生成专业的实验报告和数据图表，企业可以将实验参数、结果和经验知识整理成文档或者数据库形式，存储到MES系统数据库中，形成生产知识的积累和传承，有助于提升企业的技术水平和竞争力。

主要参考文献

［1］牛建斌，王成华. MES系统在企业信息化建设中的应用［J］.工程技术研究，2019，4（20）：114-115.

［2］张兴.炼化企业 MES 系统信息安全的应用分析［J］.信息系统工程，2018（1）：71-72.

［3］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.

［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.

［5］刘冠男.基于微服务架构的MES生产过程执行系统平台的研究与实现［D］.天津：天津大学，2018.

［6］王仙丽.关于企业信息化中MES与ERP集成的应用探讨［J］.现代国企研究，2017（18）：11.