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化工行业
生产执行(MES)系统
技术方案简介
北京力控元通科技有限公司
年7月
本报告及其报告中包含的信息属于且仅属于北京力控元通科技有限公司所有。在任何情况下，没有力控科技的许可，不得进行印刷、复制。
目录
2、力控科技MES+pSpace管控一体化解决方案 4
2.1．发展历程 4
2.2．体系结构 6
3、企业信息总体层次 8
4、MES项目目标 9
5、业务流程 10
6、系统功能设计 13
6.1基础信息收集 14
6.1.1数据整合与调理 14
6.2计划调度一体化 15
6.2.1生产计划系统 15
6.2.2生产调度系统 16
6.3生产运行一体化 17
6.3.1操作管理系统 17
6.3.2工艺管理系统 17
6.3.3质量管理系统 18
6.3.4安全环保系统 19
6.4统计核算一体化 20
6.4.1物料计量 20
6.4.2能源计量 21
6.4.3罐区管理 23
6.4.4调度平衡 24
6.4.5统计平衡 24
6.4.6绩效管理 24
6.5系统辅助管理 25
6.5.1工作流工具 25
6.5.2报表管理工具 25
6.5.3系统数据接口 25
7、石化行业MES的发展趋势 26
1、前言
随着现代石油工业的发展，越来越多的国家和领导人对世界石油的加工清洁化、智能化、高附加值的问题提到很高的高度，从年的世界石油大会上就提出来怎么样来保护我们的环境，保护我们的地球，需要清洁。另外从我们节能的角度来说，也要使得我们能够满足节能的要求。所以信息技术的发展，也使得我们有条件来对我们的石化企业炼厂出现管控的一体化，提高我们的生产管理和控制水平，所以现在石油石化突出的表现，从国外大公司来说就是讲究环保、讲究低能耗、讲究智能化的控制和管理。
国外的炼厂围绕着低能耗、清洁化、智能化的目标，越来越多的炼厂在实施DCS、APC智能化的基础上大规模实施MES系统，来降低能耗、优化产品结构、提高产品的附加值。像国外大公司如ExxonMobilBP、CITCO、Shell等等，并且他们对MES系统每年的效益都有个统计，降低装置能耗1％，提高产品收益率0.5％，减少产品缺陷18％，这是一个很好的效果。
对于我国的石化企业来说，其核心业务流程复杂，是典型的流程型企业，要实现生产过程优化、节能降耗等目标，MES必不可少。并且在整个企业信息整体构架中处于承上启下的作用，如下图所示
图-1
石化行业是一个典型的流程型行业，其核心业务流程涉及原料储运、产品加工和产品发运三个主要业务，其中产品加工涵盖将原料加工成产品的整个过程，也是石化企业生产管理业务的重点。整个过程涉及产品品的多次流转及物性的改变，从原原料运输进厂，到输入一次加工装置（以物理反应过程为主）、二次加工装置（以化学反应过程为主）、精制装置等进行产品加工，直至产品合格。在这一系列油品加工移动过程中，涉及大量过程数据的实时采集与分析、生产现场设备与物料的监控、生产调度优化以及能源合理供应等问题，迫切需要利用信息技术，实现石化企业生产管理的优化，其核心需求如下图所示。
图-2
2、力控科技MES+pSpace管控一体化解决方案
2.1．发展历程
力控科技是国内最早的企业信息化专业解决方案供应商之一，有20多年自主研发的经验积累和自主知识产权的产品线。力控科技为工业企业量身定制的解决方案，将生产自动化和办公自动化有机结合，实现从采购订单到产品生产、销售出厂、售后服务全过程的管理，并且对企业相关的人、财、物、信息等进行全面管理，实现企业从战略管控象运营管控的转变！
力控科技为企业提供的信息化整体解决方案中，涵盖过程控制系统、生产执行系统、企业资源计划管理、决策支持系统，实现企业一体化管理。其中MES系统实现底层与上层的连通，实现系统的无缝连接与信息的充分共享。如图所示：
图-3
大量应用实践表明该产品的应用不仅为ERP的PP、MM和SD模块提供了在线数据支持，为更好地发挥ERP的作用提供了数据基础;并且为企业提供了一个良好的管理平台，为企业今后信息化扩展应用及系统集成奠定了良好的基础。同时MES的成功实施与应用不仅提升了企业精细化管理水平，提高了生产效率，而且降低了企业生产成本，取得了良好的经济效益和社会效益。
力控科技MES系统的特点是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。它与国外MES产品相比的最具特色之处就是，针对我国石化行业生产规模相对偏小、现场基础条件相对落后、自动化水平相对较低的实际情况，开发了装置校正、调度平衡和统计平衡的平衡策略，利用移动误差侦破及平衡超差报警技术弥补了计量仪表的不足，解决了由于计量仪表的不足而导致的计量数据偏差过大问题。
同时，近十年国内石化企业搭建了实时数据库系统，为企业建立基础数据平台以后，企业有两个困惑，一是缺少实时数据的深入应用，二是供电、供水、供气及其进出厂计量等数据没有进入到实时数据库中。尤其第二项工作的缺失，影响了实时数据库的深入应用。而力控科技pSpace7.0产品内置了各电力厂家的保护测控装置、直流屏、小电流选线装置、VQC自动装置、可编程控制器(PLC)、DCS、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等共有多种的IO驱动，可以有效地解决企业水电风等公共工程的数据采集问题。这一点对于流程企业精细化管理来说非常重要，因为流程企业一来要求物料移动数据准确，二来企业需要计量仪表的点很多，如果都采用高性能质量流量计，则成本非常高，难以推广。
2.2．体系结构
力控科技MES体系结构以数据集成平台pSpace7.0为核心，以物料平衡为主线，全面支持生产计划、调度管理、操作管理、进出厂管理、公用工程管理、化工辅料管理等关键业务。
图-4
●以数据平台为核心
基于石化企业的核心数据模型建立统一的数据集成平台。核心数据模型包括工厂数据模型和业务数据模型。其中工厂数据模型描述了企业生产工厂所涉及的工艺流程、加工装置、管道与拓扑连接关系、原料物性、产品质量等生产过程所涉及的对象，而业务数据模型侧重描述生产管理相关的核心业务流程。核心数据模型为MES系统提供统一的数据视图。
●以物料平衡主线
装置数据校正:装置数据校正是基于装置的设计参数模型和装置投入产出模型，综合考虑生产加工方案，按照一定的逻辑进行数据校正，实现装置级的物料平衡。装置数据校正的主要数据来源是生产实时数据采集系统、手工录入和其他系统。数据校正的结果，作为全厂油品平衡和全厂物料平衡的装置数据基础，提供装置投入产出统一数据源。
统计平衡:依据全厂物料逻辑模型，在全厂油品平衡的基础上，全面综合考虑气体和固体等数据，通过平衡推量，实现全厂物料统计平衡。全厂物料统计平衡的结果满足生产统计部门的业务需求，为ERP系统提供生产绩效数据支撑。
●其核心功能
生产设备管理：包括：生产装置管理、设备台账管理、设备运行管理、设备维护管理等。
计量器具管理：包括：计量器具台账、计量器具检定管理等。
生产计划管理：包括：产品产能管理、计划排产管理等。
产品物料管理：包括：物料清单管理（BOM）、物料需求计划等。
生产报表管理：包括：生产报表模板、生产日报、月报、季报、年报、生产完成情况统计报表等。
生产调度管理：包括：生产异常情况管理、交接班日志管理、调度日志管理等。
能源计量管理：包括：能源计量设备管理、能源计划、实绩、成本，及能源统计分析等。
生产过程监控，包括：生产工艺流程图、能流图等。
KPI展示等
整个力控科技MES系统整合了生产相关的人力、物料、设备等资源，并通过数据集成、业务集成、界面集成等，把生产的各个环节紧密地结合起来，有效的实现了各生产部门、各车间的协同管理，使得跨地区、跨部门的多人员、多任务的生产任务能够在统一规划、统一协调中完成，大大提高了工作效率。
通过自主研发的中间件软件，实现与实时数据库、生产调度指挥系统的无缝集成。及时、有效的获取生产实时数据，自动、高效的生成生产报表、能源报表、生产成本报表，让生产情况一览无余，让智能生产及数字化工厂成为可能。
3、企业信息总体层次
如图5所示，化工企业信息系统总体结构包括一个平台，企业信息门户、两个网络，过程控制网/管理信息网、三个层面(PCS、MES、ERP)。MES作为ERP系统的执行层实现对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理并实时地将生产过程信息反馈给ERP层面，从而将生产活动与管理活动信息有效地集成起来，在企业的综合自动化中发挥承上启下的作用，是整个流程工业综合自动化技术发展的关键。MES层面的建立要求在生产过程层及经营管理层之间加强数据集成与分析的力度拓展优化技术应用的范围建立完备的物流管理与控制体系，真正实现企业信息集成和业务集成优化，并为企业决策层和管理层提供可靠、准确、一致的生产经营数据，全面提高企业的经济效益,提高企业的创新能力和市场竞争能力。
图5生产执行层信息系统业务框架
4、MES项目目标
化工企业MES系统将围绕企业生产的主流程来进行，以提高企业生产执行能力，规范企业生产管理。
MES系统围绕从原料到成品的主要生产流程及与主流程相关的工艺、质量、安环、设备运行维护等辅助流程。完成相关数据的采集、组织、整理、分析和集成，建立从计划到指令、执行、反馈、归档的生产执行工作流，将以上生产信息及工作流通过统一的平台发布，确保工作执行可追溯可考核。
从数据角度主要是进行生产相关的数据采集、整理、统计分析,形成报表或相应的表单，将生产数据集成为生产信息。通过对生产数据的分析处理，实现对生产组织、工艺指标的严格控制，保证产品质量、降低生产消耗，实现设备完好、原料成品合理库存等生产经营目标。
从管理角度主要是执行公司下达各类的计划，调度生产所需的各种资源协调原料、能源、装置检修维护、工艺、质量、安环以及成品储运等与生产相关环节的运作关系，建立规范的工作流，为企业生产管理人员提供生产过程监控与管理工具，保证生产装置的连续、平稳运行。
这些工作在一个系统平台上完成该平台能将相关工作流及生产信息集中显示，并可在平台上完成日常生产管理工作。
化工企业MES系统需要达到以下建设目标：
生产数据整合利用，提供生产管理所需信息；
建立规范的生产管理工作流程，提高生产管理工作效率；
建立高效的生产管理工作平台，确保各级管理人员能及时获得所关心的信息指挥或执行工作；
加强生产管理与过程监控，使生产管理工作可追溯可考核、有据可查；
推行先进生产管理理念，建立信息化生产管理手段，提高公司生产管理水平。
5、业务流程
在化工行业生产执行系统(MES)的主要业务流程如图6所示：
图6生产执行系统业务流程
生产计划应与公司目标相结合，由企业根据市场行情与订单情况(信息来自ERP)、当前生产加工方案、行业的价格因素、企业的生产能力、装置设备能力、仓库贮罐的贮运能力、人员工作能力等各种约束条件通过线性规划(LP)等相应的模型建立起来的优化的生产计划，如年度生产计划、季度生产计划、月度生产计划等。在满足经济指标的前提下，能够优化生产计划、优化供应和配给、优化生产规划、优化其它生产要求的性能使生产调度人员在进行生产操作计划时了解企业本阶段要做什么，做的过程中需要哪些原材料、人员、设备等。
生产调度根据月度生产计划，分解成旬、周、日操作计划，变成生产调度指令以及为满足调度要求而设定的操作指标。它提供原料的优化选取、最佳产量和利润以及切实可行的调度计划使得利润达到最大化。
生产操作为提高操作效率和产品质量提供保证操作管理对生产信息进行有效管理如计划的目标值、绩效指标、标准操作边界值、安全和环境边界值、标准操作过程和产生偏差的原因等。它可帮助用户更好地理解工业界标准，更安全可靠地操作边界值。帮助降低能耗、提高产量、保持产品质量稳定和延长运行周期。
生产性能监视可以加强计划人员与操作部门之间的有效合作，一旦计划付诸实施，就可以系统地对照操作指标监视实际生产数据，同时分析引起生产效率低下和工艺波动的原因为工厂有关人员提供相关的实时信息，以便及时地作出调整。同时有关生产质量、能耗方面的信息反馈给ERP系统，为ERP系统提供成本核算数据。
生产结果分析应该在生产统计核算的基础上进行的，生产核算管理帮助您如何同时既满足客户要求又满足经济指标和质量要求，它主要对生产和质量进行管理。它跟踪、确定和报告生产情况和总收率，包括库存管理，识别产品的批次和来源，计算产品的生产成本。通过评估工厂绩效，帮助提高产品质量，提高客户满意度，同时该信息再次反馈给生产计划，做为下次进行计划编制的一个参考据。
生产执行系统MES最终以“Plan-Do-Check-Adjust”(计划-执行-检查-调节)为生产主线,优化生产运行,加强对生产过程的管理、监控和考核。
生产管理项目包业务流程涉及到计划与统计、生产调度、生产装置、罐区、公用工程等部门、化验和进出厂计量、信息管理等部门以及企业高管层。计划部门根据年度、季度计划，同时考虑全年市场、季节和装置检维修安排、产品库存情况，应用计划优化子，系统将年计划分解为季度计划、月度计划或周期更短的计划，并通过优化实现全厂效益最大化的目标。
生产调度部门根据月度计划，应用调度计划优化技术，编制可滚动的短期作业计划；并依据调度计划，应用操作管理子系统制定需落实到相关岗位、执行调度计划的一系列调度指令；并发布到生产装置、罐区、化验分析和能源动力相关岗位。
生产装置接收调度指令后，按指令要求变更加工方案和装置的加工量，把调度指令以相应操作工单给以反馈，并按班次采集装置投入/产出和能源产出/消耗的计量仪表数据，对仪表误差或造成的数据偏移进行数据调理，把装置运行情况和调度指令执行情况记入操作日志。
罐区岗位接收调度指令后，借助罐区自动化设施，执行对装置物料的收付操作，对调度指令以相应操作工单给以反馈，并应用罐区物料管理子系统采集储罐收付操作的来源/去向、以及储罐前量和后量，在班次结束时，借助实时数据库对储罐进行储罐检尺和罐量计算，记录储罐状态，采集罐区能源消耗的计量仪表数据，形成储运罐区班次收付台帐。
进出厂计量岗位执行进出厂操作后，记录进出厂计量初始数据，对于跨越班次的进出厂移动操作，记录班末计量数据作为操作进度监控，直到进出厂移动结束，记录进出厂批次数据并生成进出厂计量单。
化验分析岗位接收调度指令，执行物料、产品、中控产品化验采样，对调度指令以相应化验工单给以反馈，并将化验结果输入质量化验系统数据库，供装置和罐区应用。
能源动力岗位接收调度指令，执行动力装置运行操作，对调度指令以相应操作工单给以反馈，并按班次采集动力装置能源计量仪表数据，对仪表误差或故障造成的数据偏移进行数据调理，把装置运行情况和调度指令执行情况记入操作日志。
生产调度岗位负责全厂物料平衡日计算，应用物料平衡系统，基于每日三个班次的平衡结果，按装置物料、罐区罐存物料、仓库固体物料进行归并、汇总和平衡计算，形成全厂物料(原料、半成品、产品)的平衡结果；检查罐区、仓库收付量与装置收付量之间差异，对于异常性差异予以警报，对于一般性差异，以预定的平衡策略予以消除，实现全厂装置、罐区、仓库的班次(8小时)基于装置、罐区、仓库的全局平衡。同时,应用能量平衡子系统,进行能量平衡计算,实现全厂装置、罐区的班次(8小时)能量平衡,基于日平衡数据,生成任意期间的生产统计报表。
生产统计岗位应用物料平衡子系统,在调度岗位全厂平衡的基础上,结合全厂原料和产品进出情况及生产装置数据进行每周、旬、月的全厂综合物料、能量平衡。并应用物料平衡结果,生成所需的生产统计报表，包括周报、旬报、月报等。
6、系统功能设计
MES系统涉及的内容有：生产计划管理、生产调度管理、生产统计管理、生产记录管理、工艺管理、质量管理、安全环保管理、系统管理。与实时数据库平台的集成、与ERP系统的应用集成。按照力控科技设计，这些功能模块按如下分类进行组织：
基础信息收集：实时数据采集接口，数据整合及调理；
计划调度一体化：计划管理、调度管理，包括调度作业中的操作管理、记录管理、调度日报管理；
生产运行一体化：操作管理，包括操作管理、生产记录管理、工艺管理、化验管理、安环监控；
统计核算一体化：物料计量、罐区管理、仓库计量、计量汇总、平衡管理调度平衡、统计平衡、绩效管理；
系统辅助管理：工作流平台、报表管理、数据接口、系统管理；
另外，从加强化工企业信息系统集成能力、实现信息化建设可持续发展的角度考虑，MES能够保证：
支持与ERP的集成，提供ERP所需基础数据；
支持与将来与调度优化系统、计划优化系统集成；
MES管理与数据整合应着眼于未来应用的信息需求。
各子系统在模块内协同运行，形成生产管理模块的整体。以化工企业
制造执行系统MES上的主要功能可以如图8的方法进行划分。
图8生产运行及生产统计业务流程
6.1基础信息收集
6.1.1数据整合与调理
在数据整合处理中需要考虑到如下情况：
参与计算的过程数据都是累计数值，而仪表的过程数据累计值因为检修或标定的原因要不定期的清零，正样就需要考虑到修正累计值的这种情况。
过程数据在修正时需要保持原有采集的数据不变，修正后的数据需要单独列出。过程数据的修正权限需要严格控制统一由调度人员修改。
实时数据库pSpace7.0接口工具方便实现与关系型数据库Oracle系统的联接，进行数据转换，转换过程进行时间匹配、范围匹配、粒度匹配、数据合并过滤等操作。
对部分装置缺少计量仪表或仪表计量不准的情况,将通过三种方式获得数据:
软仪表:通过相关位号仪表的计算获得。
消除误差:对仪表计量不准确并且可以预知误差值的,采用消除误差的方法。
趋势校正:对仪表偶尔不工作的情况,从装置负荷、上下游产量/消耗量和仪表停止工作前的趋势计算获得。
数据整合依据化工企业的具体情况,整合时间(计算机自动计算)如下:
班数据：每日8:00,16:00,24:00计算。
日数据：每日24:00计算。
罐区数据：每6分钟计算。
6.2计划调度一体化
6.2.1生产计划系统
生产计划管理是落实企业战略目标和年度经营计划的一个重要的系统，它牵涉的面大，涉及企业方方面面的资源。生产计划编制的质量高低直接关系到客户的满意程度和企业绩效的高低。
计划管理模块包括录入、修改、删除、打印、审批、回退、挂起等功能：
生产计划：生产计划的编制、分解、传达、执行；
物料需求计划：与生产、检修等计划相关的物料计划编制、分解、传达、执行；
检修计划：检修计划的编制、分解、传达、执行；
销售计划：反馈销售及成品库存数据，对公司制定的销售计划执行进行追踪。
建立与计划工作相关的工作流包含制定、审批可多级、工作追踪、反馈、归档等功能。
实现计划与实际的对比分析功能：
年、季、月、旬生产计划与实际生产情况对比分析
年、季、月、旬生产计划与实际生产情况对比饼棒折线图分析
年、季、月、旬销售计划与实际生产情况对比分析
年、季、月、旬销售计划与实际生产情况对比饼棒折线图分析
年、季、月、旬检修计划与实际对比分析
年、季、月、旬检修计划与实际对比饼棒折线图分析
年、季、月、旬物料需求计划与实际对比分析
年、季、月、旬物料需求计划与实际对比饼棒折线图分析
6.2.2生产调度系统
制定生产计划，生产组织协调、生产指挥调度、控制工艺规范，生产信息发布是调度部门的主要职能。
生产记录管理主要包括：
会议记录：记录与生产相关会议的记录，包括生产经营计划会、调度会、专题会议等，会议记录通过流程签发后，还需要对会议上安排的工作情况进行反馈掌握工作的执行情况，会议记录分类要求能灵活自定和修改，以满足管理变更的需要；
调度记录及交接班记录：记录装置上各班组的交接班记录，该记录需要支持将未完成或其他关键信息突出显示，提醒下一班操作人员。
装置运行维护记录：记录生产装置日常发生的须进行处理或维护的事件，同时指定该事件的响应部门，响应部门在规定时间内对所须维护或处理的事件进行确认，响应部门在完成维护工作后提交完成反馈，由装置班组长确认工作已完成。在本功能中，没有在响应时间内确认工作，需要突出显示，未完成工作需要一直置顶并在交接班记录中有显示。
注本节只介绍生产记录管理，而操作管理、调度日报在后面功能中实现。
6.3生产运行一体化
6.3.1操作管理系统
以操作管理为重点，实现调度人员对现场操作人员关于操作流程和工艺参数的操作指导、操作监视，实现对生产操作岗位的操作日志、操作记录、装置运行维护记录、交接班记录、会议记录等信息支持，实现对操作日志视图的共享，监控岗位责任制的执行，达到生产运行科学化管理的目的。具体如下：
调度指令、操作日志、装置运行维护记录、交接班记录、会议记录电子化；规范和建立操作指令集；
操作指令的生成、执行和反馈；
装置、罐区操作监视；
强化指令执行的沟通、跟踪和决断。
应用操作管理可以实现化工企业如下功能：
提供指令发布功能，为月度计划、调度计划、调度指令、技术管理指令、质量管理指令、计量管理指令、能耗管理指令的发布提供平台；
提供操作指令集的定义和维护功能；
将操作指令与相关的操作流程对应起来；
提供操作指令的生成辅助工具以及指令发布、执行、反馈、完成的流程控制功能；
提供操作指令跟踪功能，为调度人员和操作人员定时刷新当天下达的操作指令执行状态；
建立与记录工作相关的工作流，包含制定、审批、可多级、工作追踪、反馈、归档等功能，生产记录可以灵活查询，并可灵活显示在需要的功能模块上。
6.3.2工艺管理系统
工艺管理是生产执行系统的一个重要环节，工艺技术参数是生产状态控制的重要指导指标。日常的工艺指标执行情况考核有助于企业保证安全和产品质量。工艺管理主要功能如工艺指标管理、报警联锁保护定值管理、工艺指标执行情况分析、操作规程管理、提供工艺操作分析工具以及相关审批确认工作流程等。
工艺指标管理：对企业的工艺指标进行统一管理，对工艺指标从提出、修改、审批、下达、归档查询提供工作流支撑工艺指标具有唯一性与工艺指标相关的分析数据必须来源与这唯一的工艺指标库；
报警联锁保护值管理：对企业的报警联锁保护值进行统一管理，对报警联锁保护值从提出、修改、审批、下达、归档查询提供工作流支撑，报警联锁保护值具有唯一性，与报警联锁保护值相关的分析数据必须来源与这唯一的报警联锁保护值库；
工艺指标执行情况分析：对装置与工艺指标相关位号的实时数据统计分析通过趋势，超标统计等方式，记录装置的工艺指标执行情况，为精细化管理提供依据；
操作规程管理：对各装置的操作规程进行统一管理，对操作规程从修改、审批、执行、归档查询提供工作流支撑。
系统需提供多种方式对这些工艺重要数据进行访问，如报表、趋势图、比例图，可以帮助生产指挥人员和现场操作人员及时了解现时的生产工艺状态，指定时间段内的变化趋势等，更好的辅助生产管理和操作。
建立与工艺管理工作相关的工作流，包含制定、审批可多级、工作追踪、反馈、归档等功能。
6.3.3质量管理系统
系统能够提供对企业从原料到成品整个生产流程中与质量检验管理相关的功能，实现对企业一体化文件的管理。对企业从原料、中控、成品的各过程相关分析检验数据进行整合，提供数据分析工具页面。提供对质量管理的相关工作流程及相关管理模块：
在规定时间内录入相关中控分析、检验数据；
提供对检验数据准确性要求的控制手段，提供检验数据的统计分析报表等表单，表单中涉及到的计算公式、数据来源等均可由授权人员自定义，要求在表单产生过程中没有人工计算环节，保证数据计算的准确性；
对检验的指标建立管理模块，有相关的审批工作流程支持；
对供应商提供的原料检验数据建立数据库，便于做中长期质量变化分析；
对质量管理相关工作流程建立工作流支持，包含制定、审批可多级、工作追踪、反馈、归档等功能。
在质量管理系统功能中包括，生产方案管理、取样地点管理、化验项目管理、项目化验指标及频次管理、化验数据录入、化验数据审核、化验数据查询、批量数据调整、产品合格证管理、产品入库单管理、产品质量报表、进厂原料报表、中控质量报表、统计分析等功能。
6.3.4安全环保系统
提供对安全、环保管理的相关功能，如安环会议记录、安全责任书、相关政策法规、危险品资料库、相关事故应急预案、安全环保事故记录、安全环保考核、安全隐患整改、安全环保数据统计分析以及相关工作流程等。
安环会议记录：记录与安全环保相关会议的记录会议记录通过流程签发后还需要对会议上安排的工作情况进行反馈掌握工作的执行情况；
安全环保考核：对公司各部门安全环保工作进行考核考核指标支持定制包含制定标准、打分、修改、审批可多级、传达、反馈、归档等功能；
安全隐患管理：建立安全隐患排查管理工作流程由发现隐患人提出隐患事件，安环部响应并指定该事件的处理部门，处理部门在完成处理工作后提交完成反馈，由安环部确认工作已完成。在本功能中，没有在响应时间内确认工作或完成时间过长需要突出显示未完成工作需要一直置顶；
环保数据统计分析：提供环保相关数据的统计分析报表等表单，表单显示除报表外，提供棒图、趋势等图表显示，报表支持Excel格式导出同时表单及图表需要支持灵活地显示在需要的功能模块上。
在功能设计上包括：分析类别维护、取样地点维护、化验项目维护、项目化验指标及频次维护、环保数据录入、环保数据查询、批量数据调整、环保日报/月报、环保数据汇总表、合格率统计、环保分析数据图形趋势分析。
6.4统计核算一体化
6.4.1物料计量
由于化工企业生产过程采用班组倒班机制，所以要求做到每个班组每日每时的装置物料计量，整个车间每日的装置物料计量。
做实时装置物料计量的指导意义在于可以使每个班组根据当前物料情况及时地了解装置的生产状况，以便相应的调整生产工艺参数快速指导生产。做装置物料计量的数据源来自生产DCS上的实时数据，经过特定的公式计算后得出结果，如果数据没有采上来或仪表数据不准需要经过数据整合后手工录入数据。
(1)进出厂物料计量进出厂物料计量的功能包括：
烯烃车间(轻柴油、石脑油、碳五、混合碳四、粗混合苯)、环乙车间(乙烯、氧气)、丙烯酸车间(1AA丙烯、2AA丙烯、3AA丙烯、MA-CAA、EA-CAA、1BA-CAA、2BA-CAA、EHA-CAA、甲醇、乙醇、1-丁醇、2-丁醇)的投入物料,乙烯、丙烯、丁二烯、混合苯、抽余碳四、碳九、裂解重馏分、粗混合苯、混合碳四、碳五环氧乙烷、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇甲酯、乙酯、1-丁酯、2-丁酯、辛酯PAA、CAA等出厂物料维护维护出厂物料的品名、采集点。
进出厂物料提取，从进出厂管理系统中提取原料、产成品物料量的信息。
进出厂物料查询，对进出厂物料的品种、时间、数量进行查询。这里的出厂指的是进出化工企业进出厂。
(2)装置物料计量
装置物料计量系统的功能包括：
建立并维护所有装置物料计量模型；
定义上下游装置间的互供，或罐区到装置的供料关系；
从实时数据库提取装置计量数据；
手工录入计量数据；
装置计量数据认证(利用物料平衡返推模型、分摊参数模型等)；
装置计量数据查询。
(3)罐区物料计量
罐区物料计量包括以下功能：
基础数据维护：罐区参数管理、罐区容积表维护、比重维护、罐区操作员权限管理；
从实时数据库提取罐区计量数据；
罐区计量数据录入；
罐区容量计算；
班组收付台帐管理；
罐情台帐查询。
(4)固体物料库存管理
入库单
出库单
库存量
收发存数据
6.4.2能源计量
能源计量主要对各化工装置、主要生产辅助系统的蒸汽、燃料、软化水等生产和消耗进行计量，然后进行统计、平衡处理工作。
与物料计量类似，本厂也是采取班组倒班制度。同样要求做到每个班组每日每时的能耗计量，能采集上的数据，整个车间每日的能耗计量。
由于各个能耗物质的单位不同，需要在做能量平衡之前进行单位换算，统一的换算成以焦耳为单位的数值后再做计算。
做能耗计量的指导意义可以使生产人员及时的了解能耗的损失程度发现装置及相关管线的损耗程度以便进行维修。
与能耗平衡的相关数据来自生产DCS实时数据，如果没有DCS采集数据或监测仪表数据不准，需要有关人员经过数据整合后手工录入数据。
能源计量主要对化工企业各装置、主要生产辅助系统的水(污水、净化水、工艺水、生活水、软水)、蒸汽、电、风等生产和消耗进行计量、统计处理工作。
(1)水计量
水系统计量点的模型维护(供、用模型)
从实时数据库提取全厂水(软水、净化水、冷冻水)生产量和消耗量
数据手工录入
全厂水(软水、净化水、冷冻水)生产量和消耗量数据认证(平衡模型、分摊模型)
全厂水(软水、净化水、冷冻水)生产量和消耗量查询
(2)汽计量
蒸汽系统计量点的模型维护(供、用模型)
从实时数据库提取已采集的全厂各等级蒸汽产出计量点和消耗计量点
手工数据录入
全厂各等级蒸汽产出量和消耗量数据认证(平衡模型、分摊模型)
全厂各等级蒸汽产出量和消耗量数据查询
(3)电计量
电计量点的模型维护(供、用模型及电倍率比)
录入电表读数、各车间装置消耗情况。(每日录入B类电表数据)
录入电表读数、各车间装置消耗情况。(每月录入全厂供用电数)
平衡分摊计算
全厂各电量供用单位产电和耗电数据查询
(4)煤计量
煤计量点的模型维护
从地磅提取煤进厂量
手工录入数据
各装置消耗计算
6.4.3罐区管理
罐区计量是化工企业各类液态中间产品及产品的仓储管理，是化工企业储运管理和物料平衡的核心。准确及时的罐区库存、收付、损耗的计量及计算，可使生产管理层及时了解原料进厂、产品出厂、厂际互供、装置收付等液态物流中关键的数据信息，更合理的组织安排生产，并分析控制物料移动过程中的损耗，最终提高企业经济效益。
而罐区计量的基础是物料移动管理，对化工企业是以物料移动模型做为物流管理的核心，物料移动模型描述了从原料进厂到产品出厂过程中各主要物料有可能的关键走向，生产连接关系有：进厂与装置、罐与装置、装置与装置和进出厂等；移动操作主要有：装置原料换罐、加工方案切换、半成品不同浓度计算、产成品交库、退库与降级等；操作记录包括：开始时间、结束时间、物料的源和目的存储地、物料的品种变迁等。系统功能主要包括：物料移动模型维护、侧线流量自动计算、物料进出厂计量管理。
罐区管理通过采集储罐的收付操作、库存盘点、状态监测、罐存物料变更、罐存量计算、质量信息采集、储罐特殊操作等信息，完成罐区操作记录、罐区收付台帐等数据管理业务，使生产调度以及罐区能及时掌握罐区储罐的操作情况，并通过贯穿罐区的各类操作业务过程的管理来规范和提升罐区管理水平，更好的发挥罐区自动化的优势和效能。
实现的具体功能包括：
实现罐区计量，包括罐检尺及质量信息的自动采集或人工录入、储罐量的自动计算；
实现储罐操作信息管理，采集包括罐收付操作、交退库操作、化验分析操作、储罐特殊操作、班次计量检尺等操作数据；
现罐状态管理，包括罐收付动态及质量状态管理；
实现罐区物料管理，包括罐物料调整和审核；
实现罐区操作记录、罐区收付台账和储运报表。
6.4.4调度平衡
调度平衡通过以上各种基础计量模块对物料、质量、能源、库存、工艺信息数据进行收集后，通过对生产信息整理，应用生产调度模型计算后，形成调度系统的各种信息，如主要产品产量报表、物料消耗表、库存实时报表、产量与库存综合报表、用电负荷监控表、计划电量监控表。
6.4.5统计平衡
统计系统面向的对象是生产统计人员，对全厂物料进行统计、平衡。全厂的计量数据作为统计平衡的基础数据，每日做一次日平衡统计，以此为基础做月、季、年统计汇总，并可作为全厂平衡数据发布。统计内容包括：原料统计、能耗统计、生产统计、综合统计。报表有：生产统计报表、工业生产、销售总
量及主要产品产量报表、物料能源数据报表、水、蒸汽、电消耗表。
6.4.6绩效管理
通过对生产的实际绩效进行综合分析，为不同层次的生产操作人员和生产管理者设定一个明确的、可以度量的目标，改进其工作方法，提高工作效率并使得员工的决定和行为与全厂整体生产目标保持一致。
绩效考核系统的实施范围涉及化工企业与生产绩效相关的各个生产活动，以及相应的单位和个体。
具体内容包括：
建立生产绩效指标体系
建立细分到班组、装置、部门的绩效指标分级考核体系
实现绩效指标在线计算以及在线跟踪
绩效指标管理主要功能如下：
在线计算和监视KPI
发布结果，进行通知，提供浏览、显示以及查看这些结果的工具
从不同的层次、不同的系统汇总KPI数据
把KPI数据组织成有意义的层次结构
提供KPI记录，并分析绩效出现偏差的根本原因。
6.5系统辅助管理
6.5.1工作流工具
工作流平台的流程管理可以提供：
可视化流程自定义基于用户、角色、工作关系和特定条件流转
支持任务回退或暂停
可视化流程跟踪、监控
指定主办、协办单位、办理期限以待办事宜的形式发送
对于到期的任务可以提醒和催办发送督办查办通知单
6.5.2报表管理工具
本项目将采用商品化的报表管理工具，能进行存取、分析、报告、分享资料。企业用户、应用程序开发人员借助报表管理工具，接收各种数据库的资料，以制作各种形式的报表，并结合到其他的应用程序，或作为单一的报表。利用精密的格式设定与分析功能，制作出简报品质的精良报告，且可根据您的需要，制作简单或复杂的报表。
6.5.3系统数据接口
1、与现有实时数据库集成
过程数据是生产过程中的基本数据目前大多数过程数据都能够通过实时数采应用程序自动采集上来这样就减少了人工干预使统计数据更加快捷真实地再现了工厂的时实生产情况。
在过程数据的处理中需要考虑到如下情况，实时数据库pSpace7.0接口工具方便实现与关系型数据库Oracle系统的数据转换。过程数据的修正权限需要严格控制,统一由授权人员修改。对部分装置缺少计量仪表或仪表计量不准的情况可进行调整与校准。
2、与ERP系统集成
与ERP的接口,按照ERP的要求MES系统需设计相应的数据结构接口的程序以通用规范化的格式实现与ERP数据交换,同时接收由ERP提供的数据。
7、石化行业MES的发展趋势
随着信息技术和企业管理思想的进一步发展，MES技术也将会得到不断提升。从目前的发展现状来看，生产过程优化问题是我国MES研究中的弱项之一。另外，目前的MES在生产过程管理方面仅仅为生产管理人员提供了一个操作平台，生产操作决策人员仍然要凭借个人经验进行操作决策，如何将优秀生产管理者的经验固化在MES系统中，目前还没有涉及。面向未来，今后石化行业MES的发展将主要体现在以下几方面。
1．功能完善的可视化建模。MES是以生产过程模型为核心的。在每个企业实施MES时都需要对其生产过程进行建模。直观而丰富的建模手段能够有效的简化建模过程，缩短MES实施周期，降低MES实施风险，提高MES实施的成功率。
2．实时操作智能与可视化。实时数据库系统的应用使得MES实现了从生产现场直接采集数据，进而提高了数据采集的质量和效率;此外，通过将各类生产运行数据进行实时集成和整合，形成面向生产管理的企业生产运行数据库，为企业生产经营管理优化提高了数据基础。另一方面，随着数据的逐年积累，大量的生产现场数据为我们寻找产品生产过程的内在规律提供了可能。人们将能够对大量历史数据进行挖掘，发现生产过程内在规律或知识，并以直观的形式展现给决策者，进而制定科学正确的决策方案，实现生产管理及操作的在线优化。
3．MES集成与信息展示平台。MES的核心是生产过程集成优化与可视化。实时数据库系统技术的应用实现了企业范围内各种不同厂家、各种不同设备的控制系统数据的实时集成，提供了企业范围生产过程现状的快照，为生产过程的实时集成提供了数据与事件管理基础。基于实时数据库与关系数据库的MES集成平台将实现生产现场过程数据与管理信息的有机整合，为生产过程的集成优化提供有效的工作平台。另一方面，由于石化企业生产过程复杂，完全自动化不可能，需要专业人员的操控。然而，生产现场过程数据量大，如何将这些数据中隐含的有用信息提取出来，并以有效的方式展现给专业人员也是我们需要考虑问题。随着认知科学理论与人机交互技术的发展，在不久的未来将会出现高效实用的信息展示平台。
4．不断扩展的应用深度和广度。一方面，多数已实施MES系统的企业只实施了MES的主要模块，如罐区管理、装置生产管理、进出厂管理、油品移动管理和物料平衡应用较多，计划优化、调度优化及装置成本管理应用较少，石化MES还有较大的应用深度;另一方面，认识到MES重要性的企业越来越多，需要实施MES系统的石化企业将逐年增加，MES应用的广度也将不断扩展。
