化工企业信息化发展的关键（化工企业信息化建设）

化工企业信息化发展的关键（化工企业信息化建设）

石油化工行业是典型的流程制造行业，化工企业内部业务过程可划分为：装置控制层、生产执行层、经营管理层。在化工企业实现ERP/MES/PCS三层框架的信息集成，是企业的经营计划、物料需求计划、采购、生产、库存、销售、财务等管理及市场分析预测、辅助决策等做到动态监控，实现物流、资金流、信息流、和控制流四流合一，是化工企业信息化建设的目标。

化工企业信息化建设的现状

我国流程工业尤其是石油化工行业，正在经历着一场变革，生产方式逐渐由面向库存生产转为面向订单生产，表现为产品的多品种、小批量、高质量和交货周期短，生产的效率和产品的质量要不断提高，生产组织和计划的安排则更灵活多变。面对竞争压力，我国石油和化工行业积极应对，一方面提高企业的生产自动化水平，在工业过程控制中广泛应用了PLC、DCS、工控机等，使石油和化工企业的工业自动化水平上升到了一个新的台阶。另一方面，许多石油和化工企业积极部署企业资源计划(ERP)系统，希望通过ERP的实施进一步实现管理的优化和效益的提升。

由于市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新，一个制造型企业能否良性运营，关键是使“计划”与“生产”密切配合，企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，作出准确的判断和快速的应对措施，保证生产计划得到合理而快速修正。虽然ERP和现场自动化系统已经发展到了非常成熟的程度，但是由于ERP系统的服务对象是企业管理的上层，一般对车间层的管理流程不提供直接和详细的支持。而现场自动化系统的功能主要在于现场设备和工艺参数的监控，它可以向管理人员提供现场检测和统计数据，但是本身并非真正意义上的管理系统。所以，ERP系统和现场自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层”，对于用户车间层面的调度和管理要求，它们往往显得束手无策或功能薄弱。

纵观化工企业信息化系统的应用现状，建设的重点普遍放在ERP管理系统和现场自动化控制系统DCS两个方面。 DCS是位于底层车间进行生产控制以先进控制、操作优先为代表的过程技术，它强调的是设备的控制——通过控制优化，减少人为因素的影响，提高产品的质量与系统的运行效率，而企业上层的管理信息系统ERP，强调的是企业的计划性，它们以生产能力、客户订单和市场需求为计划源头，力求充分利用企业内的各种资源、降低库存、提高企业的整体运作效率。尽管ERP和DCS这两类系统在化工企业已经有了大规模的应用，并取得了一定的效果，但却疏忽了两者之间的有效配合，导致企业上层经营者管理缺乏有效信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调。经营管理层与车间执行层无法进行良好的双向信息流交互，使企业对生产情况难实时反应，因而造成企业经营管理与生产管理严格脱节，产生信息孤岛与断层现象，成为制约经营管理与生产管理进一步集成的瓶颈。可以说，上层信息化系统与下层自动化系统缺少一个中间层，出现了一个很大的数据通信的盲区。这个盲区的出现导致了解决这个问题的MES制造执行系统应运而生。

MES系统的关键作用

各个企业实施MES,需求表现在以下几个方面：

第一企业精细化生产管理需要，特别实施ERP，企业的领导就会感到我通过ERP看到经营的很多东西，知其然不知其所以然，怎么才能知道？通过MES延伸。

第二优化资源需要MES支撑，在石化的表现就是供应链优化。

第三就是企业数据集成的需求。

MES作为面向制造的系统必然要与企业其它生产管理系统有密切关系，MES在其中起到了信息集线器（Information Hub）的作用，它相当于一个通讯工具为其它应用系统提供生产现场的实时数据。MES系统在经营计划管理层与底层控制之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的空隙：一方面，MES可以对来自ERP系统的生产管理信息进行细化、分解，将来自计划层操作指令传递给底层控制层；另一方面，MES可以采集设备、仪表的状态数据，以实时监控底层设备的运行状态，再经过分析、计算与处理，从而方便地控制系统与信息系统整合在一起，并将生产状况及时反馈给计划层。使企业将更容易建立一个快速反映、有弹性、精细化、统一的信息化制造环境，帮助企业提高产品质量和环境，降低材料和人力等资源的消耗。

MES的定位，是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来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ERP/MES/DCS信息体系。

MES系统概念

最早是在1990年，美国AMR Research公司把生产资源计划(Manufacturing Resource Planning, MRPⅡ)和生产实时控制夹缝之间存在的功能领域称为MES。1992年，世界上主要的MES软件提供商成立了致力于发展MES技术的非营业性行业组织MESA International，该组织对MES的定义是：从生产活动中实时采集的具有统一性的数据中，选取能提供适应生产变化的最有效的信息，减少不增加价值的活动而实现工厂有效的运转，MES可以改善资产回报率、按时交货能力、库存周转、毛利率和现金流等AMR Research 对MES的描述是：提供控制系统与业务系统之间欠缺的连接；在生产计划和实际生产之间通信，实时提供生产状况的信息，并根据情况的变化加以改善；提供过程的最优化，增强改善质量和解析数据的可能性，支持最终用户对过程的改善。具体讲，MES就是一组功能软件，负责生产管理和调度执行，它通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种在统一平台上系统地集成诸如质量控制、信息文档管理、生产调度等功能的方式。

(1)生产企业的3层信息模型及MES与其他信息技术的关系

AMR Research在90年代初提出了生产制造企业信息化的3层模型，如下图所示。

MES的发展趋势

早期的MES仅应用于工厂的某一领域，注重的是在某一个业务点上的应用，如生产调度系统、质量管理系统、设备维护系统等；进入90年代，逐渐发展为集成化的MES系统(I-MES)，它是在一个软件内集成了多个MES功能。同时厂商还提供了编程接口(API)，用于与其他应用系统的连接，如ERP、SCM等。由于MES是应用于工厂的信息系统，不同行业、不同工厂存在着很大差异，许多工厂采用了不同厂商提供的MES软件产品，这给工厂信息的集成，带来很多问题，如果要想再与其他应用系统集成困难就更大。一个由多家计算机厂商和软件商发起的组织NIIP/SMART(National Industrial Information Protocols/Solution for MES-Adaptable Replicable Technology)，就是为了让MES厂商在一个共同协议下开发自己的产品而成立的。该组织用面向对象的技术和分布式技术，搭建了一个MES的框架协议，就像一个软的Hub，只要遵守此协议，不同的软件产品就可以方便地集成在一起，再不用去开发接口了。石化工业的MES如下图所示。

MES的核心是集成，通过对化工企业上层经营计划管理与下层生产过程控制管理的有效集成，将企业的生产和经营集成为一个高效运转，高效自动化的整体。ＭＥＳ将经营目标转化成生产过程中的操作目标，通过反馈执行结果，不断调整和优化，形成一个周期性的从生产经营到生产运行和过程控制的高效能闭环系统。ERP系统可以从MES中获取到生产成本，制造周期以及产出时间等实际生产数据，还可以从MES中取得生产定单的实际状态，企业当前的实际生产能力情况，以及企业中生产内容变化的相互约束关系。DCS过程控制可以对生产的工艺参数进行优化，基础自动化则可以从MES中获取控制数据或操作指令。同时，MES也需要从ERP或DCS中获取到自身需要的数据，这些数据可以保证MES在生产中的正常运行，实现化工企业上层管理与下层生产之间信息的有效集成。MES实际是以按照生产为目标，以节能降耗为目标，以增加企业效益为目标。它对提高企业生产效率、提高产品质量、降低消耗具有至关重要的作用。