基于煉化企業(yè)的MES/ERP應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

0 引言

    隨著企業(yè)信息化技術(shù)的全面發(fā)展，打造“數(shù)字化工廠”已成為衡量每個(gè)企業(yè)能否跟上現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)桿。在以往的企業(yè)信息化建設(shè)中，經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)和生產(chǎn)過(guò)程控制之間缺乏緊密聯(lián)系，不能及時(shí)掌握實(shí)際的生產(chǎn)狀況，缺乏對(duì)物料和能耗的控制、生產(chǎn)工藝質(zhì)量的管理、數(shù)據(jù)之間一致性等必要決策手段。由于MES系統(tǒng)(生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng))是企業(yè)信息化中的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，向上對(duì)經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)起著數(shù)據(jù)支撐的作用，向下連接過(guò)程控制層。它的實(shí)施為企業(yè)生產(chǎn)建立了核心數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一了工廠模型，規(guī)范了生產(chǎn)流程，優(yōu)化了生產(chǎn)調(diào)度，統(tǒng)一了業(yè)務(wù)集成和業(yè)務(wù)協(xié)同，最終達(dá)到了日平衡、旬確認(rèn)、月結(jié)算，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息在經(jīng)營(yíng)管理層和生產(chǎn)業(yè)務(wù)層以及過(guò)程控制層之間的數(shù)據(jù)信息共享。

1 MES系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊

    在實(shí)際的企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，MES業(yè)務(wù)需求分為兩個(gè)主線(xiàn)：物料管理和能源管理。圖1是MES系統(tǒng)中主要的業(yè)務(wù)需求模塊。

1.1 物料管理

    在物料管理中對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、每一個(gè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)都采用實(shí)時(shí)追蹤，從原料產(chǎn)品進(jìn)廠到裝置加工和投入產(chǎn)出以及產(chǎn)品儲(chǔ)存和收付動(dòng)態(tài)到最后成品出廠，每個(gè)事件的動(dòng)態(tài)都實(shí)行全部監(jiān)控。根據(jù)業(yè)務(wù)層次的不同，在物料管理中主要包含進(jìn)出廠、煉油裝置、灌區(qū)管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、調(diào)度生產(chǎn)平衡和統(tǒng)計(jì)平衡等業(yè)務(wù)需求。

    進(jìn)出廠：進(jìn)出廠模塊主要是對(duì)汽車(chē)、火車(chē)、管輸?shù)冗M(jìn)出廠方式的計(jì)量單、裝卸單進(jìn)行管理，體現(xiàn)了進(jìn)出廠業(yè)務(wù)操作的全過(guò)程，推動(dòng)從人工分散管理方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)集成管理的方式，其業(yè)務(wù)范圍涉及裝置、灌區(qū)等相關(guān)進(jìn)出廠業(yè)務(wù)。

    計(jì)量是業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，所有計(jì)量的數(shù)據(jù)和進(jìn)出廠班量都將作為調(diào)度平衡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而進(jìn)出廠計(jì)量單則為統(tǒng)計(jì)平衡提供數(shù)據(jù)支持。

圖1 MES系統(tǒng)中業(yè)務(wù)需求模塊

    煉油裝置：在每個(gè)班次的6：00和18：00時(shí)刻，MES裝置操作人員開(kāi)始從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)采集各個(gè)裝置的物料側(cè)線(xiàn)儀表數(shù)據(jù)，按事先配置好的側(cè)線(xiàn)模型計(jì)算公式獲取物料側(cè)線(xiàn)的原始量，根據(jù)所采用的加工方案投入產(chǎn)出模型，對(duì)裝置投人產(chǎn)出的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行自動(dòng)校正。這樣可以消除由于計(jì)量?jī)x表所產(chǎn)生的顯著誤差，使投入產(chǎn)出的數(shù)據(jù)量符合實(shí)際生產(chǎn)狀況，從而對(duì)某一裝置達(dá)到初始平衡。同時(shí)還要記錄裝置相關(guān)側(cè)線(xiàn)的收付操作類(lèi)型、收付雙方的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)以及收付雙方的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間。

    灌區(qū)管理：在灌區(qū)業(yè)務(wù)中主要是通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和LIMS數(shù)據(jù)庫(kù)提供的灌計(jì)量數(shù)據(jù)和化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)按班次進(jìn)行各種罐檢尺、灌收付等相關(guān)業(yè)務(wù)，同時(shí)還擁有灌的收撥存記錄臺(tái)帳等管理業(yè)務(wù)。在生產(chǎn)平衡中它提供了每個(gè)班次的儲(chǔ)收付和檢尺數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)平衡中則提供了灌庫(kù)存在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的盤(pán)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

    倉(cāng)儲(chǔ)管理：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化方式管理倉(cāng)儲(chǔ)物流，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化組合，提供各種收付的基礎(chǔ)信息，能夠讓生產(chǎn)調(diào)度部門(mén)可以及時(shí)掌握化工成品庫(kù)的庫(kù)存數(shù)據(jù)，以及出入庫(kù)和庫(kù)內(nèi)操作情況。

    調(diào)度平衡：該業(yè)務(wù)流程主要是對(duì)裝置、灌區(qū)和進(jìn)出廠所提及的各種操作記錄進(jìn)行移動(dòng)模型解析，形成生產(chǎn)平衡所需數(shù)據(jù)。根據(jù)這一數(shù)據(jù)，通過(guò)各種平衡計(jì)算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)平衡，如算法庫(kù)和模型求解器等，在調(diào)度生產(chǎn)這個(gè)級(jí)別完成數(shù)據(jù)平衡。并且利用平衡工具，可以對(duì)生產(chǎn)平衡節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)關(guān)系以及節(jié)點(diǎn)量的檢查，這樣能夠降低平衡周期，提高平衡效率。最后根據(jù)平衡后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)生成調(diào)度日?qǐng)?bào)，滿(mǎn)足企業(yè)調(diào)度生產(chǎn)的需要。

    統(tǒng)計(jì)平衡：通過(guò)調(diào)度生產(chǎn)平衡后的數(shù)據(jù)，以進(jìn)出廠、灌區(qū)和互供計(jì)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并且全面參考固體和氣體等數(shù)據(jù)，最后達(dá)到廠級(jí)的統(tǒng)計(jì)平衡。從而為上層經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)支持，滿(mǎn)足計(jì)劃部門(mén)的業(yè)務(wù)需求。

1.2 能源管理

    通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，MES系統(tǒng)獲取能源計(jì)量?jī)x表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，由操作管理人員對(duì)所取數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，按所需求的計(jì)量時(shí)間，通過(guò)計(jì)算得到每個(gè)公用工程測(cè)量點(diǎn)的能源消耗數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)平衡確認(rèn)，利用接口將數(shù)據(jù)輸送到ERP系統(tǒng)，根據(jù)能源介質(zhì)輸出日?qǐng)?bào)、旬報(bào)、月報(bào)等各類(lèi)報(bào)表。

2 MES系統(tǒng)體系架構(gòu)

    MES系統(tǒng)采用的SOA(面向服務(wù)的架構(gòu))框架模型技術(shù)是以業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)服務(wù)，然后服務(wù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的一種架構(gòu)。操作用戶(hù)可以通過(guò)企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)ESB模式轉(zhuǎn)換后發(fā)送消息來(lái)調(diào)用服務(wù)，這樣可以支持相互獨(dú)立的異構(gòu)環(huán)境中的消息、服務(wù)、事件之間的交互。它將MES系統(tǒng)中不同功能單元抽象為服務(wù)，通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)，這使得MES系統(tǒng)具有用戶(hù)操作界面、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的公共服務(wù)組件和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口。按照系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)總體上分為四層，即Web層、MES業(yè)務(wù)邏輯層、MES核心數(shù)據(jù)層以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層。圖2是MES系統(tǒng)的體系架構(gòu)。

圖2 MES系統(tǒng)體系架構(gòu)

    Web層是人機(jī)交互頁(yè)面，主要是由瀏覽器作為web客戶(hù)端，通過(guò)界面控件庫(kù)為操作用戶(hù)提供了友好的操作界面，方便用戶(hù)使用該系統(tǒng)，是Web頁(yè)面向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，并獲得反饋信息的交互過(guò)程，用戶(hù)在系統(tǒng)中進(jìn)行的數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)提交和數(shù)據(jù)查詢(xún)等各種業(yè)務(wù)操作，都是由web層來(lái)表現(xiàn)出來(lái)。

    業(yè)務(wù)邏輯層集成了MES系統(tǒng)中的主要業(yè)務(wù)邏輯處理，它位于MES系統(tǒng)的服務(wù)端，當(dāng)用戶(hù)在Web層調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，首先向MES服務(wù)端提出調(diào)用申請(qǐng)，然后由該層對(duì)所調(diào)用數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，最后Web層將數(shù)據(jù)展示給用戶(hù)，它在很大程度上決定了軟件系統(tǒng)的健壯性、靈活性。業(yè)務(wù)邏輯層包括業(yè)務(wù)流程層、業(yè)務(wù)組件層和業(yè)務(wù)實(shí)體層，業(yè)務(wù)流程層負(fù)責(zé)處理所有的業(yè)務(wù)流程，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，業(yè)務(wù)組件層用于存放系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)所調(diào)用的組件，包括倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸臺(tái)、移動(dòng)記錄和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)等組件，業(yè)務(wù)實(shí)體層指的是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的載體，用于數(shù)據(jù)之間的傳遞，包括原料、生產(chǎn)單元、產(chǎn)品、庫(kù)存等。

    核心數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)服務(wù)層和Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)對(duì)MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層的調(diào)度指令對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，例如寫(xiě)入、查詢(xún)、修改等操作，MES系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)搭建，將多臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣它具有負(fù)載均衡、所有節(jié)點(diǎn)服務(wù)器之間數(shù)據(jù)同步、容錯(cuò)和高可用性等功能，在數(shù)據(jù)層中還包括歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)。

    基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層：在MES系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制貫徹始終，數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的根本所在，這些數(shù)據(jù)都是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層中實(shí)現(xiàn)的，它集成了RTDB、LIMS等服務(wù)接口組件，統(tǒng)一了接口標(biāo)準(zhǔn)。在煉油企業(yè)中，使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以提取到所有車(chē)間裝置中的計(jì)量?jī)x表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這樣MES系統(tǒng)就只需要通過(guò)實(shí)時(shí)接口提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所需數(shù)據(jù)。進(jìn)出廠所需的數(shù)據(jù)也可以通過(guò)Web Services從計(jì)量管理系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口采集LIMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

3 MES系統(tǒng)協(xié)同應(yīng)用

    MES系統(tǒng)作為煉化企業(yè)信息中一個(gè)承上啟下的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，并不僅僅是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，它是一個(gè)面向生產(chǎn)管理的集成、協(xié)同、數(shù)據(jù)共享的平臺(tái)，為企業(yè)的其它信息系統(tǒng)輸送唯一的、同步的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這樣形成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性高，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。MES系統(tǒng)向下集成了RTDB(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù))、LIMS等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；向上為ERP、總部生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)指揮系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了進(jìn)出廠、灌區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)以及生產(chǎn)裝置的業(yè)務(wù)協(xié)同和集成，并且和0RION、PIMS、計(jì)量管理等系統(tǒng)形成了數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，這也是MES系統(tǒng)的一個(gè)重要的核心目標(biāo)之一，而這些需求功能都是由Web Services標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如MES系統(tǒng)為了及時(shí)、準(zhǔn)確、完整地實(shí)現(xiàn)物料平衡，就必須由計(jì)量管理系統(tǒng)為其提供進(jìn)出廠的計(jì)量單數(shù)據(jù)，這就需要一個(gè)名為SmtInOutBillIf的Web Services接口實(shí)現(xiàn)，當(dāng)通過(guò)Web Services向MES系統(tǒng)寫(xiě)入計(jì)量單數(shù)據(jù)時(shí)可以由返回的信息編碼來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功，如00表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功，01表示用戶(hù)權(quán)限不足，02表示進(jìn)出廠點(diǎn)不存在，03表示進(jìn)出廠點(diǎn)物料不匹配，等等。表1是SmtInOutBillIf接口的輸入輸出參數(shù)。

表1 SmtlnOutBiillf接口的輸入輸出參數(shù)

4 結(jié)語(yǔ)

    MES系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)由以往的依賴(lài)人工經(jīng)驗(yàn)向系統(tǒng)精細(xì)化管理的轉(zhuǎn)變，梳理了業(yè)務(wù)流程，解決了物料和能源的全程跟蹤問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了“日平衡、旬確認(rèn)、月結(jié)算”，并通過(guò)超差報(bào)警優(yōu)化了調(diào)度生產(chǎn)，提供了ERP數(shù)據(jù)支撐，保證了企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定均衡。同時(shí)與其它信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)集成，使企業(yè)信息化建設(shè)由“點(diǎn)”及“面”，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，形成了生產(chǎn)管理一體化綜合應(yīng)用平臺(tái)。總之，MES系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)煉化企業(yè)增強(qiáng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和打造“數(shù)字化工廠”有著重要意義。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://m.lukmueng.com/

本文標(biāo)題：基于煉化企業(yè)的MES/ERP應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

本文網(wǎng)址：http://m.lukmueng.com/html/consultation/1082049891.html