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炼油企业中的MES系统应用
2017-03-24 10:16:23  作者:吴雷   来源:互联网
  •   制造执行系统MES(Manufacturing Execution System)是20 世纪90 年代由美国先进制造研究机构(AMR) 提出并使用的一种新型的企业生产管理系统。MES 国际联合会对MES 的定义是:MES能通过信息传递对从订单下达到 ...

  制造执行系统MES(Manufacturing Execution System)是20 世纪90 年代由美国先进制造研究机构(AMR) 提出并使用的一种新型的企业生产管理系统。MES 国际联合会对MES 的定义是:MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。MES 是一个常驻工厂层的信息系统,介于企业领导层的计划系统与主生产过程的直接工业控制系统之间,它以当前视角向操作人员、管理人员提供生产过程中全部资源(包括人员、设备、材料、工具和客户要求等)的数据和信息,是连接生产与计划的信息纽带。

  随着中国炼化企业基础自动化建设与改造基本完成,在连续化的过程生产企业,信息化技术逐渐与企业生产过程融合,并发挥着越来越重要的作用。但是,炼化企业生产过程中的大量不确定性,使管理计划常常和生产实际相脱节,导致管理信息系统的应用效果不够理想,MES 的发展和应用有效解决了这一问题。企业资源规划系统(ERP) 作为业务管理系统,过程控制系统(PCS)进行过程控制,而MES则作为生产执行系统,为ERP 和PCS 提供关键联接,将两者的信息有效连接起来,建立无缝对接的信息平台,其关系见图1。

  

图1 MES 与ERP、PCS 的关系

  图1 MES 与ERP、PCS 的关系

  在产品从指令下达到成品产出的整个过程中,MES 扮演生产活动的“信息传递者”的角色,可以自动传达生产指令,及时收集、上传和处理生产现场的信息,从收集的实时数据中提取ERP 所需的正确信息,联接现场层和经营层。这一信息流动过程涉及了企业计划任务、物料流动、库存跟踪、数据采集、质量控制、能源管理等各个业务流程,为企业的管理者和生产者提供生产过程中全部资源的数据和信息,解决了企业生产与计划之间的“断层”问题,达到了以最优化生产过程获取最大效益的目的。

  1 MES 在炼厂的应用情况

  炼油厂应用MES 系统旨在对生产过程数据进行采集、整合和充分利用,以最经济的方式,实现炼化企业生产过程和业务流程的优化,指导企业合理配置资源,找出潜在的效益增长点或制约因素,及时调整生产运行计划,使炼化生产处于最佳化运转状态。

  1.1 MES 的结构框架

  炼油厂MES 系统主要应用于各生产装置和罐区,由PHD/APP、OM、PB、LIMS 等几个模块构成,主要包括实时数据库应用、物料信息查询、运行管理、装置用户应用、罐区用户应用、生产调度报表等功能,具体功能结构框架见图2。MES 各基础子系统的实施,保证了生产数据的实时性和准确性传递;与实验室信息管理系统的结合,实现了生产过程各种数据的集成管理;相关业务报表的自动生成,为各级管理者提供了直观的生产综合信息,为生产操作的宏观监控和生产过程的精细化管理创造了条件。

  

图2 MES 结构框架图

  图2 MES 结构框架图

  1.2 PHD/APP 模块

  PHD 是实时数据库的简称,用于存储和管理实时生产过程数据,以及长期的历史生产数据,是其它模块的数据基础。通过实时数据库软件对各种来源、各种类型的数据进行合理组织,将全部的实时及相关应用数据集成在一个统一的平台,以标准化的数据结构存储于实时数据库中,既保证了数据的完整性、一致性,又方便数据查询和应用。

  PHD/APP 是基于实时数据的一组附加的面向生产执行层面用户的应用模块,是实时数据的一个上层应用,为工厂各生产管理部门提供统一的业务处理平台,对生产操作进行监控,分析生产条件,对事件进行预警和处理。

  生产装置DCS 控制系统的广泛普及,实现了实时数据采集的准确可靠,为MES 系统的正常运行提供了充分保障。PHD/APP 以流程图、趋势图的形式将各装置的现场操作数据展示给各级管理人员,并根据系统设置自动进行数据更新。通过各装置流程图,可以直观地掌握流量、压力、温度、液位等控制参数的执行情况;通过参数的历史数据,对比参数执行,分析现场操作。不同级别的管理人员可以在同一时间获取全部重要工艺参数、操作平稳率数据,实现实时监控生产过程。

  同时,PHD/APP 具有自动生成基于装置生产操作实际的统计报表功能。通过合理配置考核参数,实现了对每一个考核参数在考核期内执行情况的自动统计,完成岗位、班组、装置、工厂四级平稳率统计;对于平稳率低于100% 的指标,显示每一次偏差的数值和具体原因,统计结果真实、可靠,便于日常考核管理。自动采集生成岗位记录,通过选取设定,可以自动记录DCS 上所有操作数据,避免了手工记录数据少、笔误、品次低的问题,使岗位记录的内容更加全面准确,为进行操作分析积累原始数据。这些报表,一方面可以直观地反映装置生产情况,为上层管理者宏观掌握装置运行提供准确信息;另一方面,使各级管理者对装置生产考核更加准确和客观,促进工厂精细化管理水平的提高。

  1.3 OM 模块

  OM 是运行管理模块,按照生产计划,对生产运行的整个过程进行管理和监控,包括操作指导、操作监控和操作日志管理三项功能。

  在炼化生产过程中,工艺指标的受控是实现装置安全平稳生产的关键,OM 的操作监控功能,通过班长和运行工程师实时录入工艺指标的偏差原因,监控装置的平稳运行;当生产方案切换或者工艺指标变更时,通过操作指令的创建、审批和传递,由班组执行;通过趋势图查看监控点在一个班次时间内的趋势走向,直观方便。

  OM 按照事先提供的装置工艺卡片指标要求,对工艺条件执行自动判断,并及时提示超标现象,自动累计偏差时间,使工艺条件始终处于受控管理状态,提供了重要控制参数的监控记录趋势图,为装置操作分析积累了原始资料。OM 还实现了操作员交接班日志的电子化,方便查询和调用,其应用极大方便了公司各级管理人员实时监控装置的平稳生产情况和生产计划执行,规范并固化了操作管理。

  1.4 PB 模块

  PB(物料平衡)提供了装置的物料质量综合信息查询平台,根据全厂日物料平衡信息可及时进行盈亏分析,并为ERP 实施打下了基础。PB 建立了统一的物流信息平台,通过信息采集和修正,进行收率计算,显示公司各生产单元的物料平衡数据,为改进生产流程和工艺参数提供依据。

  PB 使生产数据的覆盖范围更广、数据频度更高、数据粒度更细、数据准确性更高。通过统一规范各种数据的取时,保证了物料平衡数据的基准一致,更符合实际,利用内置的计算公式生成报表,避免了人为计算产生的错误。从这些质量数据,可以直观了解当日各储罐的物料名称、罐存、收复油方向等信息,了解装置各产品质量、收率等信息。PB及时反映了工厂生产过程的物料信息及各阶段的产品产量等生产现状,从而可快速组织和调整生产,并使建立于物料平衡基础上的生产排产和计划下达的准确性大大提高,实现计划生产、经营过程的整体优化,降低生产成本,提高企业的经济效益。

  1.5 LIMS 系统

  LIMS 是实验室信息管理系统的简称,主要是对实验室的质量检验信息进行管理,并为生产执行及时提供质检报告。

  LIMS 系统规范了分析检测工作流程,提高了分析数据采集自动化水平和可靠性,提高了实验室管理水平。原料、馏出口产品、成品等的质量分析数据是正确指导装置生产操作和优化调整的关键,LIMS实现了分析检验任务网上调度,实行分析过程的操作员、组长、技术员、主任逐级审批管理;自动采集化验仪器数据、快速发布,分析数据准确,通过PHD与装置相连,达到信息共享;分析报告自动生成,并与产品的质量指标对比,可以第一时间发现不合格品,进行操作调整;记录采样分析过程,实现对操作人员、检验设备、消耗品库存管理和资源的分配和跟踪。

  在LIMS 的使用界面,可以及时直观地了解生产所需的全部分析数据,包括日报浏览、成品台账、临时加样报表、成品不合格台账、原料台账等信息,方便了各级管理人员对不同分析数据的管理需求,实现了分析检验工作与生产组织管理的良好融合。

  2 结语

  MES 系统的数据是一点录入,多点共享,强调生产过程的整体优化,是石化企业信息化建设必不可少的重要环节,从MES 系统在炼油厂的应用来开,系统的优越性已充分发挥,实现了对生产过程的实时监控,促进了企业生产精细化管理水平的提高。以敏捷化、智能化和集成化为重要发展趋势的MES 系统,在石化企业信息化建设中发挥着承上启下的作用,帮助企业实施完整的闭环生产,协助企业建立一体化和实时化的MRP/MES/PCS 信息体系,全面提升企业生产管理水平,为企业提高效益打下坚实的基础。



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