化工mes的思考

1、、化工企業(yè)信息建設(shè)背景隨著中國參加WTO及全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢(shì)的加快,國內(nèi)化工企業(yè)正面臨著國外大型化工公司的競爭和挑戰(zhàn).在知識(shí)經(jīng)濟(jì)快速開展與經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)日益明朗的今天,信息化是決定企業(yè)成敗的關(guān)鍵因素！堅(jiān)持以信息化帶開工業(yè)化,以工業(yè)化促進(jìn)信息化,走出一條科技含量高,經(jīng)濟(jì)效益好,資源消耗低,環(huán)境污染少,人力資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子,是企業(yè)提升對(duì)市場的響應(yīng)水平,在市場競爭中立于不敗之地的必然選擇！目前,以信息集成為核心的企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在國外的許多企業(yè)己經(jīng)投用,并且取得良好的使用效果.實(shí)踐說明：它能夠?qū)⑾冗M(jìn)的、科學(xué)的治理方法更好地應(yīng)用于化工企業(yè),將生產(chǎn)治理的經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)結(jié)合起來

2、,協(xié)調(diào)并參與實(shí)時(shí)生產(chǎn)治理過程,再結(jié)合產(chǎn)品的市場行情,搞好市場分析,形成最正確的生產(chǎn)結(jié)構(gòu),從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益.20世紀(jì)90年代,我國化工企業(yè)根底自動(dòng)化建設(shè)與改造根本完成,局部企業(yè)還實(shí)施了ERP(EnterpriseResourcePlanning,企業(yè)資源規(guī)劃),但因缺乏將ERP和限制系統(tǒng)集成并連接在一起的中間層,ERP的實(shí)施效果受到了極大的限制,信息化建設(shè)進(jìn)程一度陷入窘境.工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem,MES)恰好能填補(bǔ)這一空白.MES是處于方案層和現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層,主要負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)治理和調(diào)度執(zhí)行.一個(gè)設(shè)計(jì)良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平

3、臺(tái)上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量限制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表等治理功能,使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可以同時(shí)為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間治理信息效勞.系統(tǒng)通過強(qiáng)調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn),協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC信息體系.二、MES概述MES(ManufacturingExecutionSystem)直譯成制造執(zhí)行系統(tǒng),俗稱生產(chǎn)治理系統(tǒng).直到1990年,才由AMR組織提出并使用.20世紀(jì)90年代初,工業(yè)界開始熟悉到需要一個(gè)可以將業(yè)務(wù)系統(tǒng)和限制系統(tǒng)集成在一起的中間層.制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)從一開始就是一個(gè)特定集合的總稱,

4、用來表示一些特定功能的集合以及實(shí)現(xiàn)這些特定功能的產(chǎn)品.美國的咨詢調(diào)查公司(AdvancedManufacturingResearch,AMR),倡導(dǎo)制造業(yè)用三層模型(3rdlayermodel)表示信息化.將位于方案層的限制層的中間位置的執(zhí)行層叫做MES,并說明了各層的功能和重要性.在中國,生產(chǎn)和制造兩詞有時(shí)混用或等同.MES處于企業(yè)信息系統(tǒng)ERP/SCM和過程限制系統(tǒng)DCS/PLC的中間位置.ERP作為業(yè)務(wù)治理系統(tǒng),DCS/PLC作為限制系統(tǒng),而MES那么作為生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng).MES與上層ERP等業(yè)務(wù)系統(tǒng)和底層DCS等生產(chǎn)設(shè)備限制系統(tǒng)一起構(gòu)成企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng),一是把業(yè)務(wù)方案的指令傳到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場,二

5、是將生產(chǎn)現(xiàn)場的信息及時(shí)收集、上傳和處理.MES不單是面向生產(chǎn)現(xiàn)場的系統(tǒng),而是作為上、下兩個(gè)層次之間雙方信息的傳遞系統(tǒng),是連結(jié)現(xiàn)場層和經(jīng)營層,改善生產(chǎn)經(jīng)營效益的前沿系統(tǒng).MES也不是一個(gè)特定行業(yè)的概念,而且應(yīng)用于各種制造業(yè)的重要信息系統(tǒng).MES系統(tǒng)設(shè)置了必要的接口,與提供生產(chǎn)現(xiàn)場限制設(shè)施的廠商建立合作關(guān)系.MES能通過信息傳遞對(duì)從訂單下到達(dá)產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化治理.當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí),MES能對(duì)此及時(shí)做出反響、報(bào)告,并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理.這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動(dòng),有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程,從而使其既能提升工廠及時(shí)交貨能力,

6、改善物料的流通性能,又能提升生產(chǎn)回報(bào)率.MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供給鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息.MES強(qiáng)調(diào)了以下三點(diǎn)：1)MES是對(duì)整個(gè)車間制造過程的優(yōu)化,而不是單一的解決某個(gè)生產(chǎn)瓶頸；2)MES必須提供實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的功能,并作出相應(yīng)的分析和處理.3)MES需要與方案層和限制層進(jìn)行信息交互,通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成.到90年代,MES開展為I71ES(集成MES)和MES-n(ManufacturingExecutionSolutions)o這樣MES那么作為整個(gè)工廠生產(chǎn)現(xiàn)場的集成系統(tǒng)出現(xiàn),故又稱為IntegratedMES(E-MES)

7、o主要功能為工廠治理(資源治理、調(diào)度治理、維護(hù)治理)、工廠工藝設(shè)計(jì)(文檔治理、標(biāo)準(zhǔn)管理、過程優(yōu)化卜過程治理(回路監(jiān)督限制、數(shù)據(jù)采集)和質(zhì)量治理(SQC-統(tǒng)計(jì)質(zhì)量治理、LIMS-實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)).在這個(gè)模型指導(dǎo)下,MES在90年代初期的重點(diǎn)是生產(chǎn)現(xiàn)場信息的整合.對(duì)于離散工業(yè)(discretemanufacturing)和流程工業(yè)(processmanufacturing)來說,MES有許多差異.就離散MES而言,由于其多品種、小批量、混合生產(chǎn)模式,如果只是依靠人工提升效率是有限的.而MES那么擔(dān)當(dāng)了整合、支持現(xiàn)場工人的技能和智慧,充分發(fā)揮制造資源效率的功能.90年代中期,又提出了MES標(biāo)準(zhǔn)化

8、和功能組件化、模塊化的思路.這時(shí),許多MES軟件實(shí)現(xiàn)了組件化,也方便了集成和整合,這樣用戶根據(jù)需要就可以靈活快速地構(gòu)建自己的MESo對(duì)于化工企業(yè),作為填補(bǔ)方案系統(tǒng)和限制系統(tǒng)狹縫的MES的主要功能模塊,一般包括短期生產(chǎn)方案、作業(yè)排產(chǎn)和調(diào)度(APS),過程限制和治理,維護(hù)治理,技術(shù)信息治理,過程優(yōu)化限制(APC),提升質(zhì)量治理功能的LIMS以及與ERP之間的連接.還有化工企業(yè)生產(chǎn)的特殊需求,如數(shù)據(jù)調(diào)理和校正、運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、公用工程平衡治理、設(shè)備壽命預(yù)測、設(shè)備性能計(jì)算(equipmentperformaneecalculations)、罐區(qū)治理、罐區(qū)平衡、物料平衡等,都作為MES的單一功能模塊,并往

9、往集成到MES系統(tǒng)中.三、化工行業(yè)的特點(diǎn)與MES在化工領(lǐng)域的應(yīng)用1、化工行業(yè)的特點(diǎn).化工生產(chǎn)屬于連續(xù)性生產(chǎn),生產(chǎn)線一級(jí)自動(dòng)化程度較高.DCS、PLC可編程限制器和IPC工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已成為化工企業(yè)的主要限制手段.另外,化工行業(yè)的生產(chǎn)是一個(gè)多投入、多產(chǎn)出的過程,即：每套裝置的產(chǎn)出同時(shí)包含著各種不同的半成或產(chǎn)成品,其中半成品進(jìn)入下一套裝置又會(huì)產(chǎn)生各種不同的產(chǎn)品,同時(shí)還存在著物料回流的現(xiàn)象.2、MES在化工領(lǐng)域的應(yīng)用隨著信息技術(shù)的開展和普及,國外大型化工企業(yè),特別是石油化工企業(yè),均十分重視信息集成技術(shù)的應(yīng)用,紛紛以極大的熱情和精力,構(gòu)架工廠級(jí)、公司級(jí)甚至跨國集團(tuán)公司級(jí)的信息集成系統(tǒng).MES以面向

10、數(shù)據(jù)的模型為核心系統(tǒng),連接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫,對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行過程監(jiān)視、限制和診斷、環(huán)境監(jiān)測、單元整合、模擬和優(yōu)化,并進(jìn)行物料平衡、生產(chǎn)方案、調(diào)度、排產(chǎn)、離線在線模擬與優(yōu)化等操作治理.這樣,就使化工企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中原來難以處理的具有生產(chǎn)與治理雙重性質(zhì)的信息問題得到了解決.目前,MES己成為西方先進(jìn)工業(yè)國家化工企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)理論和產(chǎn)品的主流框架.MES的建設(shè)在我國化工行業(yè)還處于初級(jí)階段.由于市場環(huán)境的變化和現(xiàn)代生產(chǎn)治理理念的不斷更新,一個(gè)制造型企業(yè)能否良性運(yùn)營,關(guān)鍵是使“方案與“生產(chǎn)密切配合,企業(yè)和車間治理人員可以在最短的時(shí)間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化,作出準(zhǔn)確的判斷和快速的應(yīng)對(duì)舉措,保證生

11、產(chǎn)方案得到合理而快速修正.雖然ERP和現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)開展到了非常成熟的程度,但是由于ERP系統(tǒng)的效勞對(duì)象是企業(yè)治理的上層,一般對(duì)車間層的治理流程不提供直接和詳細(xì)的支持.而現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)的功能主要在于現(xiàn)場設(shè)備和工藝參數(shù)的監(jiān)控,它可以向治理人員提供現(xiàn)場檢測和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),但是本身并非真正意義上的治理系統(tǒng).所以,ERP系統(tǒng)和現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)之間出現(xiàn)了治理信息方面的“斷層,對(duì)于用戶車間層面的調(diào)度和治理要求,它們往往顯得束手無策或功能薄弱.比方面對(duì)以下車間治理的典型問題,它們就難以給出完善的解決手段：1、出現(xiàn)用戶產(chǎn)品投訴的時(shí)候,能否根據(jù)產(chǎn)品文字號(hào)追溯這批產(chǎn)品的所有生產(chǎn)過程信息?能否立即查明它的：原料供給商

12、、操作機(jī)臺(tái)、操作人員、經(jīng)過的工序、生產(chǎn)時(shí)間日期和關(guān)鍵的工藝參數(shù)？2、同一條生產(chǎn)線需要混合組裝多種型號(hào)產(chǎn)品的時(shí)候,能否自動(dòng)校驗(yàn)和操作提示以預(yù)防工人部件裝配錯(cuò)誤、產(chǎn)品生產(chǎn)流程錯(cuò)誤、產(chǎn)品混裝和貨品交接錯(cuò)誤？3、過去12小時(shí)之內(nèi)生產(chǎn)線上出現(xiàn)最多的5種產(chǎn)品缺陷是什么？次品數(shù)量各是多少？4、目前倉庫以及前工序、中工序、后工序線上的每種產(chǎn)品數(shù)量各是多少？要分別供給給哪些供給商？何時(shí)能夠及時(shí)交貨？5、生產(chǎn)線和加工設(shè)備有多少時(shí)間在生產(chǎn),多少時(shí)間在停轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn)？影響設(shè)備生產(chǎn)潛能的最主要原因是：設(shè)備故障？調(diào)度失誤？材料供給不及時(shí)？工人培訓(xùn)不夠？還是工藝指標(biāo)不合理？6、 能否對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,精確

13、區(qū)分產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動(dòng)與異常波動(dòng),將質(zhì)量隱患消滅于萌芽之中？7、 能否廢除人工報(bào)表,自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每個(gè)過程的生產(chǎn)數(shù)量、合格率和缺陷代碼？四、化工企業(yè)MES的技術(shù)架構(gòu)1、化工企業(yè)MES的技術(shù)架構(gòu)根據(jù)化工企業(yè)的特點(diǎn),可以將化工企業(yè)MES的業(yè)務(wù)領(lǐng)域分解為四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域,即生產(chǎn)方案與排產(chǎn),生產(chǎn)運(yùn)行治理,生產(chǎn)執(zhí)行和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì),這些業(yè)務(wù)領(lǐng)域是一個(gè)工廠治理的核心.工廠維護(hù),物料治理,質(zhì)量治理,銷售與分銷,工程工程治理,健康、平安與環(huán)保治理、財(cái)務(wù)治理、人事治理等業(yè)務(wù)領(lǐng)域雖然不屬于MES直接覆蓋的領(lǐng)域,但MES需要與這些業(yè)務(wù)領(lǐng)域交換信息.化工企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行和治理,需要一系列應(yīng)用系統(tǒng)來支持：1生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)是支持工廠治理的核

14、心系統(tǒng)；2集散限制系統(tǒng)DCS、先進(jìn)過程限制系統(tǒng)APC、實(shí)時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)RTO等限制系統(tǒng),是生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)最直接的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來源.3企業(yè)資源方案系統(tǒng)ERP和生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)MES是支持生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的最主要的兩個(gè)應(yīng)用系統(tǒng),它們?yōu)樯a(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)提供有關(guān)工廠維護(hù),物料治理,質(zhì)量治理,銷售與分銷管理,健康、平安與環(huán)保,以及財(cái)務(wù)治理和人事治理的相關(guān)信息.生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的信息又會(huì)進(jìn)一步反響到這些系統(tǒng)中去.4） 一些工程工程治理和工藝治理的業(yè)務(wù)領(lǐng)域由工程類應(yīng)用系統(tǒng)或企業(yè)資源方案系統(tǒng)的局部模塊來實(shí)現(xiàn).5工廠的一些根底信息,如裝置流程圖等,由工廠根本信息系統(tǒng)來治理和維護(hù).2、各主要模塊的功能主流的化工企業(yè)MES系統(tǒng)包括以下模塊,

15、各模塊的功能如下所述：1生產(chǎn)方案與排產(chǎn)：利用生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的工具,在工廠層面進(jìn)行更進(jìn)一步、細(xì)化的優(yōu)化排產(chǎn)；2運(yùn)行治理：根據(jù)生產(chǎn)方案和生產(chǎn)排產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的作業(yè)方案,對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的整個(gè)過程進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理;3物料移動(dòng)治理：對(duì)工廠內(nèi)的物料移動(dòng)進(jìn)行方案、執(zhí)行、監(jiān)控和記錄;4物料平衡：通過物料平衡和動(dòng)力平衡的方法,對(duì)測量得到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,為其它應(yīng)用提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；5收率計(jì)算：支持對(duì)生產(chǎn)期間加工量和收率的計(jì)算；6實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：用于存儲(chǔ)和治理實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù),以及長期的歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)；7實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用：一組附加的面向生產(chǎn)執(zhí)行層面用戶的應(yīng)用模塊,用于監(jiān)控生產(chǎn)操作,跟蹤、分析生產(chǎn)條件,對(duì)事件進(jìn)行預(yù)警和處理；8實(shí)驗(yàn)室信

16、息治理系統(tǒng)：對(duì)實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量檢驗(yàn)信息進(jìn)行治理,并為生產(chǎn)執(zhí)行及時(shí)提供質(zhì)檢報(bào)告；9生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)：一組面向最終用戶的應(yīng)用模塊,用于自定義、顯示并且發(fā)布統(tǒng)計(jì)報(bào)表；10生產(chǎn)運(yùn)行信息平臺(tái)：對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行信息進(jìn)行發(fā)布,用于各級(jí)用戶的查詢.五、MES與ERP雖然ERP和MES在功能上具有非常良好的互補(bǔ)性,但是在企業(yè)信息化建設(shè)過程中,它們之間未必需要相互依賴于對(duì)方而存在.在生產(chǎn)方案治理、質(zhì)量治理和物流治理等方面,MES和ERP系統(tǒng)的功能可以互相延伸和對(duì)接,共同構(gòu)建更為完善的現(xiàn)代化企業(yè)信息治理體系.當(dāng)企業(yè)已經(jīng)存在ERP系統(tǒng)時(shí),可以將MES與ERP系統(tǒng)進(jìn)行集成,以優(yōu)化公司的信息治理,更加有力地保證商業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn).MES與ER

17、P系統(tǒng)集成的優(yōu)點(diǎn)表達(dá)為： 進(jìn)一步改良現(xiàn)有的操作流程,實(shí)現(xiàn)企業(yè)治理層和車間治理層一體化標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作,從而更加有效地縮短產(chǎn)品周期,提升勞動(dòng)生產(chǎn)率. 進(jìn)一步改造信息技術(shù)根底設(shè)施,實(shí)現(xiàn)公司內(nèi)部信息和數(shù)據(jù)的集中治理,從根本上減少信息和數(shù)據(jù)內(nèi)部流通的時(shí)間. 配合供給鏈治理SCM系統(tǒng),減少供給鏈本錢,增強(qiáng)對(duì)顧客需求的快速反響,優(yōu)化客戶效勞并提升公司的整體工作效率. 增加財(cái)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)當(dāng)日更新和治理報(bào)表即時(shí)統(tǒng)計(jì)的功能,實(shí)現(xiàn)當(dāng)日結(jié)帳的目標(biāo). 以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù)的生成方案更加正確及時(shí)地反映整個(gè)生產(chǎn)情況.六、結(jié)束語MES是連接現(xiàn)場層與治理層的生產(chǎn)治理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng),它是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略,實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的根本技術(shù)

18、手段.MES在整個(gè)企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下,是生產(chǎn)活動(dòng)與治理活動(dòng)信息溝通的橋梁.從國內(nèi)的開展趨勢(shì)看,CIMS、MES、ERP等概念都進(jìn)入中國較早,但只以DCS為代表的底層自動(dòng)化和以ERP為代表的治理系統(tǒng)普及速度較快,因此,中國化工企業(yè)的信息孤島和缺損環(huán)鏈現(xiàn)象比國外更為突出,也就是對(duì)MES層的熟悉相對(duì)落后,但是,確實(shí)有一些公司在加快開發(fā)中國式的MES產(chǎn)品或應(yīng)用國外的MES產(chǎn)呂,而且勢(shì)頭較好,同時(shí),在認(rèn)識(shí)觀念上由關(guān)注ERP到關(guān)注MES的轉(zhuǎn)變也已開始.從技術(shù)角度看,MES的功能正在向限制層和方案層滲透,三層結(jié)構(gòu)的分工可能更模糊.MES功能中的方案排產(chǎn)與執(zhí)行調(diào)度模塊(APS)越發(fā)突出的推廣普及.它應(yīng)是MES的核心.單一功能的MES產(chǎn)品正在向集成的MES和整體解決方案開展.目前國外知名企業(yè)應(yīng)用MES系統(tǒng)已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象,國內(nèi)許多企業(yè)也逐漸開始采用這項(xiàng)技術(shù)來增強(qiáng)自身的核心競爭力.返回企業(yè)方案層與過程限制層之間的信息“斷層問題我國制造業(yè)多年來采用的傳統(tǒng)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)是“由上而下按方案生產(chǎn).簡單的說是從方案層到生產(chǎn)限制層：企業(yè)根據(jù)訂單或市場等情況制定生產(chǎn)方案一生產(chǎn)方案到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場一組織生產(chǎn)一產(chǎn)品派送.企業(yè)治理信息化建設(shè)的重點(diǎn)也大都放在方案層,以進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃治理及一般事務(wù)處理.如ERP就是“位于企業(yè)上層方案層,用于整合企業(yè)現(xiàn)