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化工行業

石油化工行業是典型的流程制造行業，化工企業內部業務過程可劃分為：裝置控制層、生產執行層、經營管理層。在化工企業實現ERP／MES／PCS三層框架的信息集成，是企業的經營計劃、物料需求計劃、采購、生產、庫存、銷售、財務等管理及市場分析預測、輔助決策等做到動態監控，實現物流、資金流、信息流、和控制流四流合一，是化工企業信息化建設的目標。


化工企業信息化建設的現狀
我國流程工業尤其足石油化工行業，正在經歷著一場變革，生產方式逐漸由面向庫存生產轉為面向訂單生產，表現為產品的多品種、小批量、高質量和交貨周期短，生產的效率和產品的質量要不斷提高，生產組織和計劃的安排則更靈活多變。面對競爭壓力，我國石油和化工行業積極應對，一方面提高企業的生產自動化水平，在工業過程控制中廣泛應用了PLC、DCS、工控機等，使石油和化工企業的工業自動化水平上升到了一個新的臺階。另一方面，許多石油和化工企業積極部署企業資源計劃(ERP)系統，希望通過ERP的實施進一步實現管理的優化和效益的提升。

由于市場環境的變化和現代生產管理理念的不斷更新，一個制造型企業能否良性運營，關鍵是使“計劃”與“生產”密切配合，企業和車問管理人員可以在最短的時間內掌握生產現場的變化，作出準確的判斷和快速的應對措施，保證生產計劃得到合理而快速修正。雖然ERP和現場自動化系統已經發展到了非常成熟的程度，但是由于ERP系統的服務對象是企業管理的上層，一般對車問層的管理流程不提供直接和詳細的支持。而現場自動化系統的功能主要在于現場設備和工藝參數的監控，它可以向管理人員提供現場檢測和統計數據，但足本身并非真正意義上的管理系統。所以，ERP系統和現場自動化系統之間出現了管理信息方面的“斷層”，對于用戶車問層面的調度和管理要求，它們往往顯得束手無策或功能薄弱。

縱觀化工企業信息化系統的應用現狀，建設的重點普遍放在ERP管理系統和現場自動化控制系統DCS兩個方面。DCS是位于底層車問進行生產控制以先進控制、操作優先為代表的過程技術，它強調的是設備的控制——通過控制優化，減少人為因素的影響，提高產品的質量與系統的運行效率，而企業上層的管理信息系統ERP，強調的是企業的計劃性，它們以生產能力、客戶訂單和市場需求為計劃源頭，力求充分利用企業內的各種資源、降低庫存、提高企業的整體運作效率。
 
盡管ERP和DCS這兩類系統在化工企業已經有了大規模的應用，并取得了一定的效果，但卻疏忽了兩者之間的有效配合，導致企業上層經營者管理缺乏有效信息支持、下層控制環節缺乏優化的調度與協調。經營管理層與車間執行層無法進行良好的雙向信息流交互，使企業對生產情況難實時反應，因而造成企業經營管理與生產管理嚴格脫節，產生信息孤島與斷層現象，成為制約經營管理與生產管理進一步集成的瓶頸?？梢哉f，上層信息化系統與下層自動化系統缺少一個中問層，出現了一個很大的數據通信的盲區。這個盲區的出現導致了解決這個問題的MES制造執行系統應運而生。


MES系統的關鍵作用
各個企業實施MES，需求表現在以下幾個方面：
第一企業精細化生產管理需要，特別實施ERP，企業的領導就會感到我通過ERP看到經營的很多東西，知其然不知其所以然，怎么才能知道?通過MES延伸。
第二優化資源需要MES支撐，在石化的表現就是供應鏈優化。
第三就是企業數據集成的需求。

MES作為面向制造的系統必然要與企業其它生產管理系統有密切關系，MES在其中起到了信息集線器(Information Hub)的作用，它相當于一個通訊工具為其它應用系統提供生產現場的實時數據。MES系統在經營計劃管理層與底層控制之問架起了一座橋梁，填補了兩者之間的空隙：一方面，MES可以對來自ERP系統的生產管理信息進行細化、分解，將來自計劃層操作指令傳遞給底層控制層；另一方面，MES可以采集設備、儀表的狀態數據，以實時監控底層設備的運行狀態，再經過分析、計算與處理，從而方便地控制系統與信息系統整合在一起，并將生產狀況及時反饋給計劃層。使企業將更容易建立一個快速反映、有彈性、精細化、統一的信息化制造環境，幫助企業提高產品質量和環境，降低材料和人力等資源的消耗。

MES的定位，是處于計劃層和現場自動化系統之間的執行層，主要負責車間生產管理和調度執行。一個設計良好的MES系統可以在統一平臺上集成諸如生產調度、產品跟蹤、質量控制、設備故障分析、網絡報表等管理功能，使用統一的數據庫和通過網絡聯接可以同時為生產部門、質檢部門、工藝部門、物流部門等提供車問管理信息服務。系統通過強調制造過程的整體優化來幫助企業實施完整的閉環生產，協助企業建立一體化和實時化的ERP/MES/DCS信息體系。


MES系統概念：
具體講，MES就是一組功能軟件，負責生產管理和調度執行，它通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種在統一平臺上系統地集成諸如質量控制、信息文檔管理、生產調度等功能的方式。

(1)生產企業的3層信息模型及MES與其他信息技術的關系
AMR Research在90年代初提出了生產制造企業信息化的3層模型，如圖1所示。
 
 
(2)MES的發展趨勢
早期的MES僅應用于工廠的某一領域，注重的是在某一個業務點上的應用，如生產調度系統、質量管理系統、設備維護系統等；進入90年代，逐漸發展為集成化的MES系統(I-MES)，它是在一個軟件內集成了多個MES功能。同時廠商還提供了編程接口(API)，用于與其他應用系統的連接，如ERP、SCM等。
 
由于MES是應用于工廠的信息系統，不同行業、不同工廠存在著很大差異，許多工廠采用了不同廠商提供的MES軟件產品，這給工廠信息的集成，帶來很多問題，如果要想再與其他應用系統集成困難就更大。一個由多家計算機廠商和軟件商發起的組織NIIP／SMART(National Industrial Information Protocols／Solution for MES—Adaptable Replicable Technology)，就是為了讓MES廠商在一個共同協議下開發自己的產品而成立的。該組織用面向對象的技術和分布式技術，搭建了一個MES的框架協議，就像一個軟的Hub，只要遵守此協議，不同的軟件產品就可以方便地集成在一起，再不用去開發接口了。石化工業的MES如圖2所示。
石化工業的MES  
圖2 石化工業的MES 
 
MES的核心是集成，通過對化工企業上層經營計劃管理與下層生產過程控制管理的有效集成，將企業的生產和經營集成為一個高效運轉，高效自動化的整體。MES將經營目標轉化成生產過程中的操作目標，通過反饋執行結果，不斷調整和優化，形成一個周期性的從生產經營到生產運行和過程控制的高效能閉環系統。
 
ERP系統可以從MES中獲取到生產成本，制造周期以及產出時間等實際生產數據，還可以從MES中取得生產定單的實際狀態，企業當前的實際生產能力情況，以及企業中生產內容變化的相互約束關系。DCS過程控制可以對生產的工藝參數進行優化，基礎自動化則可以從MES中獲取控制數據或操作指令。

同時，MES也需要從ERP或DCS中獲取到自身需要的數據，這些數據可以保證MES在生產中的正常運行，實現化工企業上層管理與下層生產之間信息的有效集成。MES實際是以按照生產為目標，以節能降耗為目標，以增加企業效益為目標。它對提高企業生產效率、提高產品質量、降低消耗具有至關重要的作用。
 

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