探索MES在生產(chǎn)行業(yè)中的開發(fā)和應(yīng)用

近年來，中國工業(yè)企業(yè)的信息化水平得到了極大的提高。在生產(chǎn)過程自動化，計算機化全面覆蓋企業(yè)各個生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的時期，一些行業(yè)的重點企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了研發(fā)，設(shè)計，制造、企業(yè)管理、市場營銷各環(huán)節(jié)的信息化集成應(yīng)用，并正在推進工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)流程優(yōu)化和協(xié)同管理水平，根據(jù)工業(yè)部科技信息研究所提供的調(diào)查數(shù)據(jù)，中型企業(yè)自動化控制系統(tǒng)生產(chǎn)線所占比例已達到85％以上。企業(yè)普遍建立了生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，自動收集生產(chǎn)工藝過程數(shù)據(jù)，提高了過程管控水平。

1.MES制造執(zhí)行系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展

據(jù)稱上世紀(jì)80年代中期，美國高級制造研究院（AMR）首次提出了MES的概念，并明確指出MES是面向高層車間計劃管理系統(tǒng)與車間之間的車間的管理信息系統(tǒng)。下級工業(yè)控制。它為操作員和管理人員提供所有資源（人員，設(shè)備，材料，客戶需求等）的當(dāng)前狀態(tài)信息。目前MES應(yīng)用在歐美等發(fā)達國家處于一個蓬勃發(fā)展的階段，在國內(nèi)實施MES項目的企業(yè)的范圍越來越廣，目前在我國形成了煉油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、化纖紡織工業(yè)、機器制造業(yè)、汽車制造業(yè)、航空業(yè)、造船業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)、冶金業(yè)、煉鋁業(yè)等不同行業(yè)領(lǐng)域都應(yīng)用了MES系統(tǒng)管理模式。特別是在石油、天然氣、石油化工領(lǐng)域，過程控制非常必要。功能的擴展也越來越豐富。對于工廠底層數(shù)據(jù)的采集，處理和信息的展示，MES系統(tǒng)會通過最快的速度和低的成本響應(yīng)市場的需求，通過集成各單元數(shù)據(jù)，處理信息，統(tǒng)計管理業(yè)務(wù)，為企業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計及成本核算提供數(shù)據(jù)支持，助力企業(yè)的節(jié)能降耗實踐。我國的許多高等院校、科研院所都在從事這方面的研究與應(yīng)用開發(fā)工作，在理論研究方面，加入了并行、敏捷、網(wǎng)絡(luò)化、可重構(gòu)等一些先進思想；在系統(tǒng)設(shè)計方面，則采用面向?qū)ο?、?gòu)件、代理等技術(shù)，取得了不少有益的成果。

隨著MES產(chǎn)品的日益成熟和國外石油化工公司MES系統(tǒng)建設(shè)的開展以及市場競爭的加劇，國內(nèi)石油化工公司也逐步積極投人到MES系統(tǒng)的建設(shè)中，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化、節(jié)能降耗等目標(biāo)。

2.業(yè)務(wù)需求

對企業(yè)的生產(chǎn)活動進行指導(dǎo)、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、服務(wù)，以促進“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的生產(chǎn)運營，并推動生產(chǎn)技術(shù)的進步與升級、提高生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，向國內(nèi)、國際先進水平看齊。具體涉及的生產(chǎn)運行業(yè)務(wù)需求有，提高統(tǒng)籌管理生產(chǎn)運行能力，增強對生產(chǎn)制造企業(yè)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的及時獲取能力；協(xié)調(diào)保障企業(yè)的安全、平穩(wěn)生產(chǎn)，強化生產(chǎn)指揮作用，全面了解企業(yè)生產(chǎn)、設(shè)備存在的問題，提高非正常生產(chǎn)情況下應(yīng)變能力，實現(xiàn)生產(chǎn)批次信息的集成及產(chǎn)品質(zhì)量問題的追溯；建立高效、準(zhǔn)確的企業(yè)生產(chǎn)運行考核機制；實現(xiàn)對設(shè)備運行、故障、檢修的數(shù)據(jù)及時獲取和分析能力；建立基于狀態(tài)監(jiān)檢測的設(shè)備可靠性管理機制；建立高效、準(zhǔn)確的企業(yè)生產(chǎn)運行及設(shè)備運行考核。對于專項業(yè)務(wù)需求有跟蹤新建、擴建、技術(shù)改造、檢維修等工廠開工準(zhǔn)備進度，實現(xiàn)開工方案的管理，對企業(yè)開工前的生產(chǎn)準(zhǔn)備條件進行管理；及時準(zhǔn)確了解企業(yè)的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，包括原料進廠、生產(chǎn)、庫存量、產(chǎn)品出廠、節(jié)能、、環(huán)保、開停工等信息；及時協(xié)調(diào)、處理各類非計劃停工、設(shè)備搶修、檢修等影響生產(chǎn)的突發(fā)事件；實現(xiàn)主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)的對比分析；結(jié)合基于狀態(tài)監(jiān)測維修（CBM）的設(shè)備可靠性管理，通過對故障的分析、判斷，輔助制定檢修策略，實現(xiàn)對設(shè)備運行監(jiān)控、維護保養(yǎng)和檢修過程管理，保障設(shè)備平穩(wěn)運行。信息化需求從制造企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備直接采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，集成現(xiàn)場工業(yè)監(jiān)控視頻，增強對工廠真實生產(chǎn)情況的實時、準(zhǔn)確掌握能力；制造企業(yè)設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)、庫存數(shù)據(jù)、進出廠數(shù)據(jù)的自動逐級上報、匯總、檢查，減少人為調(diào)整因素影響；采集制造企業(yè)的關(guān)鍵機組、機泵狀態(tài)監(jiān)測運行數(shù)據(jù)及設(shè)備腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設(shè)備采集數(shù)據(jù)的匯總、分析、診斷及報警；建立技術(shù)服務(wù)平臺，實現(xiàn)工廠主要信息系統(tǒng)的集中監(jiān)控和技術(shù)支持。

3.數(shù)據(jù)來源

實時數(shù)據(jù)通過生產(chǎn)專用網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的生產(chǎn)過程自動化領(lǐng)域的集散控制系統(tǒng)DCS PLC控制系統(tǒng)，還有已升級到OPC服務(wù)器的DCS接口,實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)是應(yīng)用與數(shù)據(jù)的集成平臺，一個性能優(yōu)良、能滿足企業(yè)現(xiàn)在和將來需要的實時數(shù)據(jù)，為更多的應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，基于統(tǒng)一的企業(yè)模型，為客戶化的應(yīng)用提供簡單易組態(tài)的開發(fā)環(huán)境。目前實施數(shù)據(jù)系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和連接多種系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)品化接口（RDI），通過這些產(chǎn)品化RDI接口采集生產(chǎn)過程中的實時數(shù)據(jù)，通過對前期生產(chǎn)企業(yè)MES的實施經(jīng)驗進行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)由于MES直接從生產(chǎn)控制層的DCS系統(tǒng)和化驗設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集頻度達到了分鐘級，因此系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息具有較高的實效性。其次，MES的用戶不僅覆蓋了企業(yè)的生產(chǎn)管理層，而且也覆蓋了企業(yè)的生產(chǎn)操作層，所有生產(chǎn)車間的操作人員都是MES的最終用戶，因此具有用戶數(shù)眾多、數(shù)據(jù)訪問量大等特點。再加之企業(yè)的生產(chǎn)對安全穩(wěn)定性的要求極高，因此要求MES系統(tǒng)必須具有良好的穩(wěn)定性和不可中斷性。提供基于Web訪問的管理平臺，提供靈活直觀的數(shù)據(jù)分析及圖形展示。

4.數(shù)據(jù)分析

企業(yè)數(shù)據(jù)是企業(yè)的資源，好的企業(yè)數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)的集成、應(yīng)用系統(tǒng)的集成和擴展都有著積極的意義，MES制造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)用配套軟件提供了如實時監(jiān)視、數(shù)據(jù)報表、趨勢分析等可視化工具，采用B/S和C/S結(jié)合的方式，方便企業(yè)用戶使用。比如，系統(tǒng)支持實時/歷史數(shù)據(jù)的WEB頁面編輯，從Client模塊到Web瀏覽再到Office嵌入，真正實現(xiàn)了所見即所得。

5.數(shù)據(jù)存儲、共享、集成

隨著互聯(lián)網(wǎng)快速普及，無論是電信運營商，還是各大銀行，保險公司石油、化工，煤炭等領(lǐng)域都花費了巨額資金建立了自己的企業(yè)級數(shù)據(jù)倉庫，具備了完整的數(shù)據(jù)庫管理功能，具有數(shù)據(jù)的大量性，保存的持久性，可靠性，共享性特點，例如美國甲骨文公司的一款關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Oracle Database），在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域處于地位很高的產(chǎn)品，針對大型企業(yè)在一定程度上解決了應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)共享和互通的問題，并為企業(yè)提供數(shù)據(jù)的決策支持。近年來各大企業(yè)把數(shù)據(jù)分為不同來源、不同的處理方式、不同質(zhì)量的數(shù)據(jù)在邏輯上或者物理上有機的集中，從而為企業(yè)提供全面性質(zhì)的數(shù)據(jù)共享，在企業(yè)數(shù)據(jù)集成領(lǐng)域，已經(jīng)是很成熟框架模式了。

大數(shù)據(jù)正成為從工業(yè)經(jīng)濟向知識經(jīng)濟過渡的重要特征，成為新時代關(guān)鍵的生產(chǎn)要素和產(chǎn)品形式，使人們能夠利用各種數(shù)據(jù)創(chuàng)造新的機遇和挑戰(zhàn)。