國內(nèi)煉化企業(yè)MES系統(tǒng)廠商雖然起步較晚，但隨著MES軟件產(chǎn)品需求的旺盛，對國外同類軟件產(chǎn)品實施經(jīng)驗的積累等，國內(nèi)煉化企業(yè)MES系統(tǒng)開發(fā)及實施廠商的發(fā)展非常迅速，由于國內(nèi)煉化企業(yè)有著自己獨特的生產(chǎn)業(yè)務流程及相關用戶需求，與國外軟件產(chǎn)品相比，國內(nèi)廠商有著自己強大的本土優(yōu)勢。

        20世紀90年代初，美國制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會（MESA）提出“制造過程的間隙”的理論，成為制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）發(fā)展的理論旗幟。煉化企業(yè)作為典型的流程工業(yè)企業(yè)，隨著原油價格的不斷攀高及國內(nèi)外企業(yè)競爭加劇，對于提升生產(chǎn)增效空間、加強精細化管理水平有著越來越迫切的用戶需求，在此背景下，MES系統(tǒng)在國內(nèi)外煉化企業(yè)的開發(fā)和實施工作也發(fā)展迅速。

        對于MES系統(tǒng)的定義，國內(nèi)外有著不同的觀念，其中：美國先進制造研究機構AMR將MES系統(tǒng)定義為“位于上層計劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車間層的管理信息系統(tǒng)，MES系統(tǒng)為操作及管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源的當前狀態(tài)信息；而國際制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會MESA將MES定位在車間現(xiàn)場除了企業(yè)資源規(guī)劃（ERP），CAD/CAM和工業(yè)控制之外的所有功能的集合。特別關注生產(chǎn)作業(yè)，是現(xiàn)場級與作業(yè)相關數(shù)據(jù)的總協(xié)調(diào)。

        應該說，MES系統(tǒng)的概念隨著信息技術的發(fā)展、用戶需求的理解及實施效果的反饋而不斷得到更新，從目前流程工業(yè)MES系統(tǒng)的產(chǎn)品及應用現(xiàn)狀來看，MES系統(tǒng)在制造企業(yè)的應用主要擔當了兩個方面的重要作用：一是數(shù)據(jù)雙向通道的作用。即通過MES系統(tǒng)的實施，可以有效彌補企業(yè)過程控制系統(tǒng)（PCS）層及ERP層之間的數(shù)據(jù)間隙，由下至上，通過對底層PCS層數(shù)據(jù)的搜集、存儲及校正，建立過程控制數(shù)據(jù)層次上的數(shù)字化工廠，結合生產(chǎn)調(diào)度層次上的調(diào)度事件信息數(shù)據(jù)等，為上層ERP計劃管理層提供準確統(tǒng)一的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；由上至下，通過對實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的總結，上層ERP層可以根據(jù)未來訂單及現(xiàn)階段生產(chǎn)狀況調(diào)整生產(chǎn)計劃，下發(fā)MES層進行計劃的分解及產(chǎn)生調(diào)度指令，有效指導企業(yè)生產(chǎn)活動。因此，MES系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層面上，起到了溝通PCS層和ERP層的橋梁作用，并保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)、調(diào)度事件等信息的一致性及準確性。另一方面，生產(chǎn)活動的復雜性產(chǎn)生了很多實際的用戶需求，為了滿足這些用戶需求，MES系統(tǒng)也可以視為一個功能模塊的集合。美國MESA將MES系統(tǒng)分為11個功能模型，分別是：資源配置與狀態(tài)、操作/詳細調(diào)度、派遣生產(chǎn)單元、文檔控制、數(shù)據(jù)收集/獲取、勞工管理、質(zhì)量管理、過程管理、維護管理、產(chǎn)品跟蹤生產(chǎn)單元和性能分析，這些功能模型之間由數(shù)據(jù)流相互聯(lián)系，作為一個有機整體覆蓋企業(yè)生產(chǎn)層面上的絕大多數(shù)用戶需求。值得注意的是，不同行業(yè)的生產(chǎn)活動差異很大，對MES系統(tǒng)功能的要求及著重點也是完全不同的，另外，每個MES系統(tǒng)開發(fā)廠商對于功能模型的理解也存在差異，造成MES系統(tǒng)產(chǎn)品功能模型上存在一些差別。

        美、日、歐等工業(yè)發(fā)達國家非常重視MES技術的研究及系統(tǒng)開發(fā)，并已經(jīng)形成MES軟件行業(yè)，MES軟件市場在近期的年增長率保持在35%~40%幅度。據(jù)AMR調(diào)查，通過實施MES系統(tǒng)，對企業(yè)計劃落實，實現(xiàn)操作過程自動化非常有利，估計能減少45%的制造周期時間，減少75%的數(shù)據(jù)錄入時間，減少18%的產(chǎn)品缺陷，減少61%的為交班而準備的紙面工作。

        隨著MES概念的提出及技術的發(fā)展，各相關國際組織都開始意識到了要對MES進行更加明確的定義。MESA協(xié)會第一個、ISA隨后都相繼開發(fā)了相關的模型對MES加以描述，并試圖通過模型使其標準化。其中，ISA-SP95 是儀器儀表、系統(tǒng)和自動化學會（ISA）定義的有關企業(yè)和制造業(yè)集成標準，作為詳細闡述MES功能的國際標準，它明確指定了企業(yè)MES系統(tǒng)的接口和功能組成。ISA-SP95委員會由最終用戶、廠商和其他人員 （集成商, 學術界等） 共同平等地構成，該委員會每年召開4~5次為期2~3天的會議，商討關于標準發(fā)展的主要方法。目前，這個標準由ANSI（美國國家標準化組織）/ISA 共同制定和發(fā)布，分為了幾個部分，其中第1、第2和第3部分在通過了 IEC/ISO的評估后成為IEC/ISO 62264。

煉化企業(yè)MES系統(tǒng)簡介

        MES系統(tǒng)面向生產(chǎn)現(xiàn)場而產(chǎn)生，與車間生產(chǎn)狀況息息相關，因此存在很強的行業(yè)相關性。由于每個行業(yè)的生產(chǎn)特點和流通序列不同，還有其特定的業(yè)務流程，造成不同的行業(yè)對MES的要求和著重點是完全不同的?；谏a(chǎn)制造的行業(yè)特性，MES系統(tǒng)大體可以分為離散制造業(yè)、流程工業(yè)和批處理生產(chǎn)過程三種。

        煉化企業(yè)是典型的流程工業(yè)企業(yè)，具有生產(chǎn)過程連續(xù)化、生產(chǎn)批量大、工藝規(guī)程相對固定和物料流向復雜等特點，隨著原油價格的不斷攀高及國內(nèi)外企業(yè)競爭加劇，煉化企業(yè)對于提升生產(chǎn)增效空間、加強精細化管理水平有著越來越迫切的用戶需求，在這個背景下，近幾年MES系統(tǒng)在國內(nèi)外煉化企業(yè)的開發(fā)和實施工作發(fā)展迅速。

        以國外煉化企業(yè)為例，1、美國ExxonMobil公司在埃克森和美孚公司合并后，統(tǒng)一實施了POIS-2的第二代MES系統(tǒng)項目，這個項目分為三個階段：階段一為通用基礎設施改造，包括升級DCS和LAN、架設標準化桌面系統(tǒng)、安裝Honeywell實時數(shù)據(jù)平臺Uniformance和實驗室信息管理系統(tǒng)LIMS等；階段二為生產(chǎn)統(tǒng)計管理應用，包括實現(xiàn)生產(chǎn)統(tǒng)計，罐組份跟蹤等；階段三為操作管理應用，包括實現(xiàn)操作監(jiān)視、裝置平衡、能量平衡、物料移動、調(diào)合管理等。2、巴西國家石油公司PetroBras公司是一個擁有11家煉油廠和2家化肥廠的大型煉化企業(yè)。其MES方案包括：計劃和排產(chǎn)系統(tǒng)；實時數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，負責收集生產(chǎn)裝置、罐區(qū)、設備的數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)；實現(xiàn)物料平衡，數(shù)據(jù)調(diào)整以及生產(chǎn)報表的生成；實現(xiàn)企業(yè)級的信息收集和匯總。

        國內(nèi)煉化企業(yè)從1999年開始，逐步意識到MES系統(tǒng)的開發(fā)及實施工作對于工廠信息化建設的重要性，這個過程主要分為兩個階段。第一個階段，煉化企業(yè)主要依據(jù)實際生產(chǎn)應用需求，在工廠開發(fā)實施一些獨立非系統(tǒng)化的MES模塊，例如錦州石化物料平衡系統(tǒng)、茂名石化的數(shù)據(jù)整合與物料平衡系統(tǒng)及鎮(zhèn)海煉化的物料平衡與數(shù)據(jù)校正系統(tǒng)等；第二個階段，煉化企業(yè)開始注重MES的系統(tǒng)及完整性，在PCS系統(tǒng)上架設統(tǒng)一的工廠實時/關系數(shù)據(jù)平臺，向上連接ERP系統(tǒng)，形成完整的企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)三層結構；煉化企業(yè)在生產(chǎn)活動方面的用戶需求通過功能模塊的架構及實施得到解決。在這個階段，以中石油和中石化兩大大型國有企業(yè)的下屬煉化廠作為主要代表。中石油是國內(nèi)較早進行MES系統(tǒng)規(guī)劃實施的公司之一，2000年11月，中石油完成了《中國石油信息技術總體規(guī)劃》，并將未來5年中石油要實施的IT項目分為7條主線，共34個工作包。

圖1 中石油MES系統(tǒng)功能架構圖

圖2 中石化MES系統(tǒng)功能架構圖

        2002年7月，中石油組織對《信息技術總體規(guī)劃》中的下游項目-B1：煉油與化工運行系統(tǒng)（簡稱MES）項目進行可行性研究和試點設計。在可行性研究的基礎上，2004年5月，中石油MES項目正式在全公司范圍內(nèi)啟動。為降低系統(tǒng)建設風險，盡快取得經(jīng)驗，充分做好推廣準備，中石油采取了“總體規(guī)劃、分步實施”、“先試點、后推廣”的總體實施策略。2004年8月，中石油MES系統(tǒng)試點實施啟動，經(jīng)過了15個月的試點實施，已于2005年12月17日上線正式投入運行。試點實施成功上線之后，根據(jù)項目實施計劃下一步安排，又在錦州石化、錦西石化、大慶石化、大慶煉化4家煉化企業(yè)進行一期項目推廣工作，并于2007年3月30日4家同時成功上線。從2006年10月開始，項目先后在蘭州石化、哈爾濱石化、烏魯木齊石化和獨山子石化開展二期推廣工作，并于2007年4月開始在吉林、撫順、遼陽進行二期推廣。目前，中石油MES系統(tǒng)二期推廣工作接近尾聲，三期工作預計于2008年6月開始在中石油國內(nèi)14家煉化企業(yè)開展。2004年4月中石化總部在國家科技部的支持下決定啟動中石化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的建設工作，先后進行了“石化企業(yè)（煉油）MES開發(fā)及試點”和“石化企業(yè)MES系統(tǒng)提升及推廣”的建設。中石化MES系統(tǒng)項目以自主開發(fā)為主，采用集中開發(fā)→試點實施→集中開發(fā)的迭代開發(fā)實施策略。2004年9月，該項目研究開發(fā)出SMES V1.0版本，并從2004年10月開始在中石化荊門分公司、安慶分公司和茂名分公司三家試點企業(yè)進行實施，目前系統(tǒng)已正式上線。2005年9月，SMES V2.0版本籌劃開發(fā)，經(jīng)過茂名分公司、天津分公司、洛陽分公司、石家莊煉油及化纖分公司、巴陵分公司和九江分公司等六個企業(yè)的試點實施，于2006年初正式完成SMES V2.0版本的開發(fā)。SMES V3.0從2007年年中組織框架設計與開發(fā)，目前已通過驗收測試，準備在中石化下屬4~5個分公司進行試點實施。

圖3 中控MES系統(tǒng)功能架構圖

MES系統(tǒng)及廠商介紹

        國外煉化企業(yè)MES系統(tǒng)軟件廠商起步較早，如Honeywell，Aspen等都有自己MES軟件產(chǎn)品，Honeywell的Business 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)軟件套件作為Honeywell高技術解決方案的重要組成部分，能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)實時協(xié)調(diào)，增加管理的透明度，并持續(xù)不斷地提高企業(yè)生產(chǎn)的靈活性和效益。它包括5個主要應用套件共30多個應用模塊，分別為：先進計劃及調(diào)度優(yōu)化、操作管理、油品調(diào)和及儲運自動化、生產(chǎn)管理和價值鏈管理。AspenTech公司也將生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES作為AspenONE企業(yè)卓越運營管理解決方案的一部分推出，它提供了一套完整的軟件來實現(xiàn)對生產(chǎn)系統(tǒng)的管理，主要包括對實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃及調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和公用工程的管理等，并針對煉油、乙烯工業(yè)提供了特定的MES解決方案。另外，EMERSON及SIEMENS等公司也有自行開發(fā)的MES建模技術、解決方案及軟件產(chǎn)品。

        國內(nèi)煉化企業(yè)MES系統(tǒng)廠商雖然起步較晚，但隨著MES軟件產(chǎn)品需求的旺盛，對國外同類軟件產(chǎn)品實施經(jīng)驗的積累等，國內(nèi)煉化企業(yè)MES系統(tǒng)開發(fā)及實施廠商的發(fā)展非常迅速，由于國內(nèi)煉化企業(yè)有著自己獨特的生產(chǎn)業(yè)務流程及相關用戶需求，與國外軟件產(chǎn)品相比，國內(nèi)廠商有著自己強大的本土優(yōu)勢。以國內(nèi)浙江中控軟件技術有限公司（以下簡稱：中控軟件）為例，1999年，中控軟件負責實施了鎮(zhèn)海煉化物料平衡與數(shù)據(jù)校正系統(tǒng)，2002年負責開發(fā)實施了錦州石化的物料平衡項目，2003年負責實施了茂名石化數(shù)據(jù)整合與物料平衡系統(tǒng)。從2004年開始，中控軟件同時參與中石油和中石化的MES系統(tǒng)開發(fā)和實施工作，在其中擔任非常重要的設計、開發(fā)及實施角色。作為國內(nèi)領先的MES供應商，中控軟件在2003年就推出了MES-Suite流程工業(yè)MES解決方案，除中石化和中石油以外，已在各個行業(yè)得到廣泛應用，典型用戶包括天脊煤化工集團有限公司、宜賓天原股份有限公司、山東海化股份有限公司、江山化工股份有限公司、湖南泰格林紙集團有限責任公司、廣西柳州鋼鐵（集團）公司等，為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益。另外，國內(nèi)的石化盈科、寶信軟件、和利時等公司也在近幾年紛紛推出自己的MES產(chǎn)品及解決方案。

結語

        有理由相信，隨著新技術的發(fā)展、企業(yè)綜合自動化理念的深入，中國煉化企業(yè)的MES系統(tǒng)將在今后幾年得到迅速推廣和發(fā)展，讓我們共同期待中國煉化企業(yè)信息化更好的明天！

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