浅析石化企业MES建设中的管理理念

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　　浅析石化企业MES建设中的管理理念1

　　继ERP热潮后，近年来MES成为制造行业信息化建设的一个热点。通常MES被视为沟通计划层和控制层的桥梁，是解决企业“信息孤岛”的一个有效手段。通过 MES建设可以为企业提供一个具有柔性、敏捷性和精细化的生产环境帮助企业降低成本、按期交货、提高产品质量和服务质量。

　　目前，MES在国外应用较为普遍在我国也有不少成功应用的报道。MES在中国最早应用于钢铁和石化行业受到国家自然科学基金、863高技术研究计划和国家自然基金等的支持。“十五”期间国家863计划将流程工业企业MES作为重点研究课题石油化工和钢铁冶金领域的MES成为技术研究的突破口。国家科技部“ 十一五”制造业信息化工程也将MES作为重点发展的领域。

　　从我国MES整体应用情况来看，虽有一些成功的案例，但大多数企业仍处于观望和理解消化阶段。为此，国际上知名的MES厂商、国内逐步成长起来的MES厂商，国家相关部门、各种科研机构以及制造型企业对如何建设MES展开了广泛的研讨和交流。

　　本文从中石化MES建设情况出发围绕MES实现精细化生产的目标，对选用的两个MES产品进行剖析，着重分析了MES建设中体现的管理理念。分析表明，企业的管理理念指导着MES建设的方向MES的建设进一步提升了企业的管理思想与企业管理思想相一致的MES更容易建设成功。

　　一、MES的发展历程

　　MES(Manufacturing Execution System)即生产制造执行系统，由美国ARM(Advanced Manufacturing Research)组织在1990年提出.定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”，由此形成了计划层、执行层和控制层的三层企业集成模型。

　　许多国际组织都对MES的功能和模型进行了定义和描述，由美国国家标准局(ANSI)及仪器、系统和自动化协会(ISA)共同发起制定的ISA-95标准已得到多个国家的认可，正在发展成为国际标准并被多家知名MES厂商采用。

　　MES属于企业管理应用软件的范围起源于离散工业又扩展到流程工业。在离散工业和流程工业生产管理存在着极大差异。即便是流程工业，差异也不小。因此 MES并没有一个明确的产品定义，其实现的管理范围也并没有一个严格的限制。从现在的情况来看，位于控制层的PCS及位于计划层的ERP正在向MES层扩张，同样MES的功能也在向控制层和计划层渗透，三层结构的分工可能更加模糊。

　　有研究表明各个国家和地区对MES需求也不尽相同。在北美市场要求使用MES实现生产工厂的可视化实现比ERP更多的KPI实时跟踪以此达到企业的要扁平化管理。在欧洲市场其功能上的需求拉动对MES的要求。在日本市场，MES需支持日本的管理模式，软件以自主开发为主。中国市场与日本有点类似，以自主开发占主流但中国市场比其它地区发展得慢一些。

　　MES的应用本身并不会产生效益，推动MES应用需求的根本原因还是企业在推进改善企业管理一些需运用的管理理论，如精益制造、TPS、6西格玛和TQM 等。据美国MESA组织、美国ARC公司等调查统计，基于ERP/MES/PCS三层结构的MES应用，可显著提高质量、生产效率和产量，缩短生产周期和交货期，减少在制品减少文书工作。

　　二、中石化MES建设概况

　　中石化是我国主要的原油加工生产的企业之一，在全国各地先后建成炼油及化工的分公司计30多家，其中大部分分公司建厂时间较早，设备和仪表比较落后，企业管理呈金字塔结构。近两年来新建在海南和青岛的两家新公司设备先进，仪表完备向国际先进石化厂看齐，实现扁平化管理。

　　对于典型流程工业的中石化，在控制层的DCS建设已经非常成熟因此中石化的规划发展计划提出在建设ERP的同时要加大MES系统的建设。中石化ERP从 2001年开始规划到2004年已全面推广，目前已经全部建成。2004年，在中石化信息化会议上提出了加大MES系统应用建设的力度，由此中石化整合国内技术力量优势，与浙江中控、中科院一起承担国家流程工业MES建设的863课题，研发并应用了中石化MES产品SMES1.0。SMES1.0选中了3 家分公司作为试点，于2005年验收。2006年起SMES2.0在6家分公司进行推广，2007年初已全部单轨运行。

　　对于近年新建成的海南炼化公司，其建设目标就是达到国际一流，以国际石化企业现行的先进标准，通过制度创新和管理创新建立起“层次少、职责清、效率高”的管理体制和运行机制。海南炼化公司选用了美国霍尼韦尔的MES产品。

　　三、中石化SMES的管理理念

　　中石化建于20世纪的各地方分公司虽然自动化水平略有不同，但普遍存在设备陈旧，计量仪表落后且存在缺失的情况。与大部分国企一样企业管理呈金字塔结构，由总经理负责全厂工作，副总经理主管生产，下设计划处和调度处等管理部门指导生产，由生产车间组织生产班组进行生产。

　　在实施SMES之前，企业已经建成ERP系统，并已实施由中石化总部推广的资源优化系统，如资源配置和排产系统(PIMS)、炼油企业生产调度优化系统(Orion)和化工企业生产计划调度(MIMI)等。

　　面对上述现状，建设SMES的主要目的就是成为沟通控制层PCS与计划层ERP的桥梁，实现生产层面信息的集成与共享，实现物流、资金流和信息流的三流合一。在此基础上，实现整个工厂物流的可视化，通过跟踪物流发现生产中的问题并解决问题，提升企业精细化管理水平。

　　图1描述了SMES的整体功能框架。图中描述了SMES涉及的主要业务模块，其中体现物流管理的主要有：罐区管理、仓储管理、进出厂管理、装置校正(生产装置管理)、能耗管理和辅料管理。调度平衡模块基于生产物流的信息集成形成整个工厂物流可视化。统计平衡模块基于生产物流信息进行综合分析，对生产动态进行评估，同时支撑ERP。调度平衡模块和统计平衡模块同时还与生产排产计划优化系统及调度优化系统集成，为资源优化系统提供数据支撑。

　　图1 SMES的整体功能框架

　　浅析石化企业MES建设中的管理理念2

　　从SMES的整体框架可以看出，SMES产品体现了中石化的生产管理理念。

　　(1)贯通计划层/执行层/控制层的三层结构，实现全厂生产的大优化。SMES贯通了企业生产模型的三层体系结构，实现了物流、资金流和信息流的三流合一。企业可基于全厂的生产模型，将全厂作为一个大的优化器，依据企业的生产订单、原料供应和产品库存等，优化生产目标，最终实现缩短生产周期和交货期，减少库存，加快资金流动。

　　(2)优化生产调度。SMES实现了生产物流的跟踪，通过与生产调度优化软件的集成，在生产层面实现了生产调度的优化。

　　(3)缩短优化周期。企业生产模型三层体系结构的贯通，丰富和完善了全厂优化器和生产层调度优化器需要的数据，缩短了信息流通周期，为企业动态优化生产提供的数据支撑。中石化提出“日平衡、旬确认、月结算”的生产统计目标，希望通过逐步缩短统计的周期，从月到旬，再到日，最终实现全厂生产每日优化的目标。

　　(4)生产物流可视化。基于全厂物料、能源介质和辅料的生产物流数据集成，能及时观察全厂物流动态，为生产监控和决策提供支持，最终实现精细化生产。

　　(5)跟踪物流，及时跟踪问题和解决问题。基于物流的管理和集成，能及时分析操作异常、仪表故障、生产异常等问题，并安排相应的手段来解决问题。

　　(6)规范操作，降低损失。全厂物流的管理与实际业务绑定，通过规范业务操作流程，监控生产动态，降低不规范操作带来的损失。

　　(7)生产绩效评估。对生产物流数据进行KPI指标评估，提供管理决策

　　结合企业现有的组织结构，SMES进行生产管理时以生产班组为单位，因此SMES中最小的时间单位对应于一个班的工作时间，通常为8小时。这也可以看出SMES体现的是一种从上而下的管理模式。

　　SMES的应用为企业取得了良好的经济效益。其中中石化茂名分公司将自身的管理理念与SMES产品取得的效益尤为突出。

　　四、霍尼韦尔MES产品的管理理念

　　美国霍尼韦尔公司的MES产品从20世纪90年代末开始，由单一的MES功能模块发展到整体解决方案。该产品将经营目标转化为生产操作目标，同时将经过处理验证的生产绩效数据进行反馈，从而形成计划管理层、生产执行层和过程控制层三个层次的周期循环。

　　霍尼韦尔公司产品的所有业务模块基于Uniformance平台实现，其本质是一个一体化的完整的业务系统的数据库(包括实时数据库、关系数据库、历史数据库、事件日志数据库)，业务模块和平台是紧藕合的关系。

　　霍尼韦尔公司石化MES解决方案包括5个主要应用套件共30多个应用模块。包括：油品调合及储运自动化、储运自动化解决方案、操作管理，先进计划及调度、生产管理和价值链管理。图2显示了霍尼韦尔石化MES业务功能架构。

　　图2 霍尼韦尔石化MES业务功能架构

　　从霍尼韦尔公司石化MES解决方案的特性可以看出该产品体现的更多的是一种实时操作实时监控和实时优化的管理思想。因此该产品更适合自动化程度高、计量仪表完备、设备和管道构成的工厂模型清晰的石化企业，从而体现生产管理的实时性，实现生产管理组织的扁平化。

　　对于近两年建成的中石化海南炼化公司，采用了新型的工厂一控制和生产管理模型，全厂只设置一个中心控制室。通过应用霍尼韦尔石化MES方案，企业能实时形成全厂生产物流视图，对全厂的大生产模型进行实时优化。

　　五、结 论

　　依据企业设备现状、组织结构模式和相对应的管理理念，中石化为不同类型的分公司选用了不同的MES产品，其目的是贯通企业模型的三层结构，缩短全厂生产优化的周期，提升优化目标，并通过生产执行层的管理和监控来确保优化目标的具体实现，从而最终为企业取得最大的效益。

　　中石化MES建设的成功经验，也可以成为国内其他企业的借鉴。企业在MES建设时，应根据自身的条件，整体规划，选择适合企业管理理念的MES产品，通过MES的应用体现企业的管理思想，从而提升企业的管理水平和生产能力，实现企业效益的最大化。

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