炼化行业的制造执行系统功能框架模型

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MES 在整个企业信息化集成中起着承上启下的作用，是生产活动和管理活动的桥梁，对于面向制造加工业和过程工业的ERP，脱离MES将无法根据市场需求去组织、管理和优化生产。 MES的发展和应用是一个过程，而不是一个事件，MES的成功实施需要一个过程要改造制造环境，要求管理机制作适应性改变。MES的实施需要恰当的规划和细致的分析，根据不同的行业和企业自身情况构造MES模型。

1 引 言

在中国制造业蓬勃发展的大潮中，越来越多的企业通过实施企业资源计划（Enterprise Resources Planning，简称ERP）来强化管理然而，企业的生产计划管理受市场影响越来越大，明显感到计划跟不上变化。面对客户对交货期的苛刻要求，面对更多产品的改型，订单的不断调整，企业决策者认识到，计划的制订要依赖于市场和实际的作业执行状态，而不能完全以物料和库存回报来控制生产同时，ERP解决的是资源计划问题，ERP能处理以前发生的事情（作历史分析），亦可预计并处理未来将要发生的事件，但对现在正在发生的事件却留下了缺口，制造执行系统（Manufacturing Execution System，简称MES）填补了这一空白。MES就是通过对企业生产运行相关信息的收集，实时掌握企业的排产计划、运行管理、生产执行和生产统计等情况；集成各种生产数据，形成及时、准确、真实、清晰的企业信息；利用先进的统计分析、优化软件进行分析、处理，来指导企业合理地配置资源、找出潜在的效益增长点或制约企业发展的“瓶颈”，及时调整经营战略和生产计划；使企业获得的最大整体效益的生产信息管理平台。

炼化行业MES功能框架模型是综合国际流程行业MES先进模型和我国炼化行业实际情况而建立的，为炼化行业信息化建设提供一个先进的、合理的和科学的模型和整体框架。应用“炼化行业MES功能框架模型”可以快速地建立一套快速、灵活、准确的炼化行业制造执行系统的应用体系，增强生产的敏捷性和柔性，保证生产装置始终处于最佳化运转状态通过MES的实施实现生产过程和业务流程的优化，进一步降低生产成本；“炼化行业MES叻能枢架模型”为炼油化工以及流程行业提供一个统一标准的整体的解决方案，从而全面支持生产运行密切相关的业务流程运作，引入国际最佳实践，推动相关领域业务管理模式的转变。

2 MES在企业信息化建设中的角色和意义

MES是企业信息、集成的重要环节在整个信息、集成系统中起到承上启下的作用，是生产活动与管理活动信息的桥梁，是炼化行业信息化建设发展的关键因此建没MES具有非常重要的意义。

MES的架构具体概括为“一个平台、二个集成、三个支撑系统”。炼化行业综合信息平台包括企业数据集成平台及应用集成平台两大部分ERP/MESIPCS的三层体系就是建立在这个平台之上，通过数据库和计算机网络两大技术把整个企业联为一体。

MES处于三中间通过标准的数据访问接口与关系数据库和实时数据库相连相连，即与上层ERP和下层的PCS（Process Control System，即过程控制系统）实现数据和信息的交换MES通过连接上下两个层次的标准数据接口，实时监控生产过程并优化过程控制参数，随时向上层提供生产数据的实时分析并调整生产作业调度，同时也把上层的计划或决策下达到下层生产单元。

MES起到了ERP/MRPⅡ和车间自动化系统间承上启下的作用，其主要表现在：

（1）为ERP/MRPⅡ系统及时、准确地提供数据和信息；

（2）提高系统的运行能力，维持计划与运行能力的平衡；

（3）解决实际生产过程中的计划运行波动对制定生产计划的影响，提高MRPⅡ/erp系统适应性；

（4）通过低层数据的采集和分析一为改进生产线的运行提供依据和保证，适应敏捷制造模式对生产敏捷性的要求。

3 炼化行业MES过程管理模型

根据国际MES协会的定义，MES是指在开放的体系结构中，实现过程运行的管理和企业级的信息系统与低层生产数据的集成，是连接上层计划与低层设备的桥梁。其目标是降低在制品缩短产品制造周期，分析并找出生产中的瓶领，改进生产线运行，提高生产效率并控制生产成本如果说ERP是决策中心和利润控制中心，那么MES就是成本控制中心。

过程管理是MES的主休，过程管理的核心任务是通过描述企业经营过程中的活动及活动之间的连接关系，抽象出企业的工作流、物流、资金流和能源流等过程流，抽取这些过程流之间的相互制约关系，全面描述企业经营管理与生产活动，建见合理的过程流模型指导企业对生产过程中各种流的优化控制。

4 炼化行业MES功能模型的结构和组成

MES在工厂综合自动化系统中起着中间层的作用，因而，E在ERP产生的长期计划的指导厂，根据底层控制系统中采集的与生产有关的实时数据，进行短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程的优化等工作。具体包括以下一些功能

：过程管理（Process Management）、人力资源管理（Labor Management）、维护管理（Maintenance Management）、质量管理（Quality Management）、文档控制（Document Control）、产品跟踪和谱系管理（Product Tracking & Genealogy）、资源分配和状态管理（Resource Allocation）、工序详细调度（Operations / Detailed Scheduling）、派遣生产单元（Dispatching Production Units）、性能分析（Performance Analysis）和数据采集（Data Collection Acquisition）等功能模块。MES的外部与供应链、企业资源计划、生产过程控制等相连接。

MES与上下层的信息交互是整个系统实现集成的关键MES向上层ERP/供应链提交生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、生产进程、油品质量、成本分析及各种生产运行数据；向底层系统发布生产指令及有关的控制参数；同时分别接受_上层的中长期计划和底层的数据采集、设备运行状态等，图4 为国际通用的典型的MES“龟甲”功能模型。

上面的划分主要来自国外的经验，但MES功能组成的划分并不是定死的。通过对我国炼化企业运行机制和管理模式的研究和实际应用系统实施和运行经验。

生产计划凋度模型：流程企业的生产计划调度是企业运行的核心，也是MES的核心，其作用是根据市场及企业中、长期计划要求，对全厂的生产系统进行综合协调与平衡，配置资源，处理意外事故，以求获得最大的综合效益调度主要考虑物流平衡、能力（反应能力、存储能力、运输能力等）平衡及环保要求等，因此，这一层的控制对象以企业的物流为主，包括下达对过程参数的在线优化在内的各种控制指令；

成本控制与管理：处理的主要数据来源是生产物耗能耗、原油评价结果、质量监控结果等。遵循的基本原则是使生产的物耗能耗更低、原油成本最低、成品油利润最高。生产成本控制是直接为调度模块服务的；

数据收集与获取：针对上下层及各个数据库提供获取内部数据的接口，构成相应的表格和记录，数据的收集可以是自动或手工方式；

物流控制与管理：与供应链及库存管理紧密联系，实时统计物料出入、使用、消耗的数据，并控制物料的储运和使用；

质量控制与管理：管理有关质量的档案，提供度量的实时分析来保证产品质量控制并鉴定需注意的问题，提出更正的建议，也包括SPC/SQC的跟踪和离线检查操作的管理以及LIMS的分析等；

安全控制与管理模型：提供基于数据、模型和知识的生产过程故障诊断和预报过程故障状态下运行模式的调整组态以及墓于远程网络支持的安全事故处理等支持；

设备监控维护模块：跟踪和指导设备和工具维护的活动来保证生产和调度的进程，也提供紧急问题的反应，如报警，并维护历史信息来支持问题的诊断；

生产过程支持模型：提供基于知识和墓于信息的支持，将其他模块送来的数据、信息和知识进行加工、处理，形成相应的方法、算法或软件，对MES中各功能模块提供支持；

生产过程模拟模型：以生产过程模型化模块提供的各类模型为基础，提供MES中各个功能模块运行的可视化流程模拟支持，也包括集合原油评价、设备状态、参数配置等数据进行预测性模拟生产；

过程在线优化模型：对流程生产过程中常见的难以用传统意义下的模型来描述的过程参数与工艺目标或技术经济指标之间关系的情况，在线提供以保证工艺目标或技术经济指标为前提的过程参数优化支持；

性能分析：通过分析不同功能的汇总信息，提供实际生产操作与历史记录和期望结果的报告。

5 MES与外部信息交互模型

MES是炼化行业生产信息和管理信息集成的关键环节，是生产指挥和执行信息、传递的桥梁和纽带，具有非常重要的位置，起着上传下达，承上启下的作用。

6 结 语

（1）MES在整个企业信息化集成中起着承上启下的作用，是生产活动和管理活动的桥梁，对于面向制造加工业和过程工业的ERP，脱离MES将无法根据市场需求去组织、管理和优化生产。

（2）MES的发展和应用是一个过程，而不是一个事件，MES的成功实施需要一个过程要改造制造环境，要求管理机制作适应性改变。

（3）MES的实施需要恰当的规划和细致的分析，根据不同的行业和企业自身情况构造MES模型。（万方数据）