氯堿行業(yè)MES系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

肖 明(1)   劉衛(wèi)紅(2)
(1) 宜賓天原股份有限公司；(2) 浙江中控軟件技術(shù)有限公司

關(guān)鍵字：氯堿行業(yè)、異構(gòu)系統(tǒng)集成、MES、生產(chǎn)調(diào)度、工藝管理、設(shè)備管理

　　1． 前言
　　近幾年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)在消費(fèi)、投資和出口“三架馬車”的帶動(dòng)下，宏觀經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，GDP的增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于世界水平。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展為國(guó)內(nèi)氯堿工業(yè)發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間，并使氯堿行業(yè)成為投資熱點(diǎn)之一。
隨著我國(guó)PVC市場(chǎng)開(kāi)放力度的加大，尤其是外資和合資企業(yè)的加盟，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)進(jìn)一步白熱化。加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，實(shí)現(xiàn)集約化經(jīng)營(yíng)是PVC工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的大趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)大規(guī)模的整合，那些老、小、舊的生產(chǎn)企業(yè)或被淘汰出局，或被兼并重組。氯堿工業(yè)發(fā)展，面對(duì)來(lái)自于資源、環(huán)保的壓力，只有抓好技術(shù)進(jìn)步，開(kāi)展信息化建設(shè)，降低氯堿行業(yè)的生產(chǎn)成本、增加設(shè)備資產(chǎn)利用率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、降低庫(kù)存、提高管理水平、提高產(chǎn)品的附加值，以適應(yīng)日趨嚴(yán)格的產(chǎn)品環(huán)保要求；形成能夠針對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)變化，迅速優(yōu)化生產(chǎn)方案和操作參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)高效率的系統(tǒng)化的經(jīng)營(yíng)決策，獲取最大的產(chǎn)品價(jià)值，從而提高利潤(rùn)。
宜賓天原股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“宜賓天原”）是一個(gè)集氯堿化工、精細(xì)化工、建筑材料、造紙產(chǎn)業(yè)于一體的企業(yè)集團(tuán)，始建于1944年，是中國(guó)最早的氯堿化工企業(yè)之一，中國(guó)西部最大的氯堿化工企業(yè)，中國(guó)最大的電石法聚氯乙烯制造企業(yè)。
作為氯堿行業(yè)的龍頭企業(yè)，宜賓天原一直致力于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程控制、管理信息等方面的應(yīng)用，在各產(chǎn)品生產(chǎn)線基本采用了智能化儀表、DCS、PLC等控制系統(tǒng)，生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制。但在實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化方面還存在一些不足，主要體現(xiàn)在異構(gòu)系統(tǒng)沒(méi)有集成，形成多個(gè)“信息孤島”；網(wǎng)絡(luò)不健全，信息流通不暢；數(shù)據(jù)采集主要依賴人工方式，環(huán)節(jié)多、效率低；各部門崗位的業(yè)務(wù)流程不規(guī)范，處理業(yè)務(wù)的實(shí)效性差等幾個(gè)方面。
面對(duì)需求多變的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，宜賓天原除了在擴(kuò)大產(chǎn)能、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行大量的工藝改造外，還加大了對(duì)企業(yè)信息化建設(shè)的投入。2007年2月開(kāi)始，宜賓天原與浙江中控軟件技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中控軟件”）緊密合作，借用成熟先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息化技術(shù)及管理理念，雙方經(jīng)過(guò)6個(gè)多月的共同努力，完成了宜賓天原全廠范圍的MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與實(shí)施工作。目前，宜賓天原MES系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并取得了良好的應(yīng)用效果。
　　2． 系統(tǒng)建設(shè)
　　宜賓天原MES系統(tǒng)采用中控軟件的流程工業(yè)MES解決方案MES-Suite，建立以物料流為主線，以生產(chǎn)調(diào)度管理、工藝管理、設(shè)備管理為基礎(chǔ)，梳理企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的業(yè)務(wù)活動(dòng)，基于全流程的物流跟蹤和全生命周期的設(shè)備管理，為宜賓天原提供一個(gè)規(guī)范、高效、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)信息集成與應(yīng)用平臺(tái)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 宜賓天原MES系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

　　根據(jù) “效益驅(qū)動(dòng)，總體規(guī)劃，重點(diǎn)突破，分步實(shí)施”的原則，宜賓天原MES系統(tǒng)一期工程主要包括綜合數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，生產(chǎn)調(diào)度，工藝管理，設(shè)備管理四個(gè)模塊。
　　綜合數(shù)據(jù)集成平臺(tái)
　　綜合數(shù)據(jù)集成平臺(tái)基ISA-SP95規(guī)范建立統(tǒng)一的核心數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括統(tǒng)一的工廠數(shù)據(jù)模型、生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)模型。數(shù)據(jù)集成平臺(tái)支撐MES系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（RTDB）、實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）等，為業(yè)務(wù)模塊提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。宜賓天原總共有7種品牌17套DCS/PLC系統(tǒng)(如表1所示)，平臺(tái)通過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的OPC/DDE數(shù)據(jù)采集接口獲取這些控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(如圖2)，并存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，為MES的其他功能模塊甚至企業(yè)ERP系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支撐。

圖2 數(shù)據(jù)采集架構(gòu)圖

表1 控制系統(tǒng)清單

　　生產(chǎn)調(diào)度
　　生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)主要內(nèi)容包括：生產(chǎn)計(jì)劃的跟蹤管理、預(yù)案管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行記錄、值班記錄等。其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　1）生產(chǎn)計(jì)劃的跟蹤
　　管理層下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)生產(chǎn)工藝、流程要求進(jìn)行物料、能源平衡計(jì)算，結(jié)合控制系統(tǒng)采集到的設(shè)備狀況，形成調(diào)度令，下達(dá)到生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)確認(rèn)后控制并通過(guò)流程圖實(shí)時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)行，從而達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量的目的。
系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程可視化前端，用于監(jiān)視、管理、跟蹤和提高生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和管理級(jí)（甚至在異地）對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵工序控制點(diǎn)(工藝、安全、環(huán)保、質(zhì)量)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)掌握和實(shí)時(shí)監(jiān)控，還能夠?qū)ο鄳?yīng)的指標(biāo)進(jìn)行報(bào)警管理。這樣就可以取代電話匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的落后管理方式，并為生產(chǎn)調(diào)度提供實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)信息。
　　2）預(yù)案管理
　　化工生產(chǎn)的生產(chǎn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)較大，如何通過(guò)有效的生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度降低故障或事故的損失成為生產(chǎn)調(diào)度管理的重要任務(wù)，事故預(yù)案管理是公司預(yù)防、降低事故的重要管理手段。預(yù)案管理是在事故或隱患發(fā)生時(shí)刻，實(shí)時(shí)地將生產(chǎn)調(diào)整的方案及相關(guān)信息及時(shí)地呈現(xiàn)給生產(chǎn)調(diào)度，為調(diào)度人員有效開(kāi)展調(diào)度工作提供數(shù)據(jù)和應(yīng)急預(yù)案的支撐。

　　工藝管理
　　工藝管理子系統(tǒng)主要內(nèi)容包括：工藝卡片庫(kù)、工藝臺(tái)帳、趨勢(shì)分析、運(yùn)行指標(biāo)管理、6σ管理等。其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　1)工藝運(yùn)行質(zhì)量管理
　　根據(jù)綜合數(shù)據(jù)集成平臺(tái)提供的工藝指標(biāo)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)主要工藝控制指標(biāo)的運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，推進(jìn)各項(xiàng)工藝管理工作，主要包括以下管理內(nèi)容：
? 工藝控制指標(biāo)優(yōu)化；
? 工藝操作法修訂；
? 工藝優(yōu)化；
? 工藝指標(biāo)考核（KPI）。
　　2)工藝控制指標(biāo)穩(wěn)定性6σ管理
　　為有效評(píng)估生產(chǎn)裝置工藝指標(biāo)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可控性，公司采用6σ（六西格瑪）統(tǒng)計(jì)分析工具對(duì)工藝指標(biāo)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，該統(tǒng)計(jì)結(jié)果作為生產(chǎn)裝置運(yùn)行KPI的主要指標(biāo)納入績(jī)效考核管理。

　　設(shè)備管理
　　設(shè)備管理子系統(tǒng)主要內(nèi)容包括：固定資產(chǎn)管理、設(shè)備檔案資料管理、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化管理、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)管理、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控管理、設(shè)備狀態(tài)評(píng)估管理、設(shè)備檢維修工單管理、備件管理等。設(shè)備管理是基于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理和設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟(jì)性管理的設(shè)備綜合管理系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　1)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
　　通過(guò)對(duì)裝置設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備相關(guān)的工藝控制指標(biāo)情況的多專業(yè)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息的集成管理和可視化管理；對(duì)設(shè)備狀態(tài)信息的及時(shí)分析、評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置設(shè)備狀態(tài)的“預(yù)防”性管理，并為單臺(tái)（套）設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估提供專業(yè)數(shù)據(jù)的支撐。
　　2)設(shè)備狀態(tài)管理的運(yùn)行
　　公司 “運(yùn)行、機(jī)、電、儀四位一體”的設(shè)備運(yùn)行檢維修體系，以及“管、用、修三位一體”的設(shè)備管理體系利用管理平臺(tái)提供的集成和可視化的設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行專業(yè)的評(píng)估，有效發(fā)揮專業(yè)技術(shù)人員的作用，有效推進(jìn)各項(xiàng)管理工作。
　　3)設(shè)備綜合管理系統(tǒng)
? 設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)管理；
? 設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)/隱患管理；
? 設(shè)備狀態(tài)評(píng)估；
? 設(shè)備檢修計(jì)劃/工單管理；
? 備品配件管理；
? 設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估；

　　3． 系統(tǒng)特點(diǎn)
　　宜賓天原MES的體系結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)遵循SP95標(biāo)準(zhǔn)，使用SOA技術(shù)，在.NET平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)，具備很強(qiáng)的自適應(yīng)性、互操作性、可擴(kuò)展性和可重用性，著重強(qiáng)調(diào)了構(gòu)件化技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。在控制系統(tǒng)軟件復(fù)雜性和快速適應(yīng)變化方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)
　　基于統(tǒng)一的MES數(shù)據(jù)平臺(tái)，提供MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，主要包括ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)支撐和基于WEB服務(wù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
　　高度可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)
　　MES平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)的各類元數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)象封裝提供了完整支持，使其具有良好的可組態(tài)性。只需對(duì)配置文件稍做修改即可適應(yīng)大部分設(shè)備、工藝在未來(lái)的變更。                    　　
　　高度的集成性
　　從技術(shù)發(fā)展角度和用戶需求來(lái)看，軟件結(jié)構(gòu)本身應(yīng)能與其它應(yīng)用系統(tǒng)集成，做到信息共享和資源共享。在MES的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，已經(jīng)充分考慮到這一點(diǎn)，不僅提高了企業(yè)MES中系統(tǒng)的生命周期，降低對(duì)信息系統(tǒng)的投入，同時(shí)也為企業(yè)將來(lái)選擇較為合適的各種軟件提供了更大的空間。                         　　
　　強(qiáng)大的開(kāi)放性
　　MES內(nèi)置了支持各種主流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（ESP-iSYS，PI，Uniformance，InfoPlus）的數(shù)據(jù)接口，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)接口（ODBC，OLE DB）實(shí)現(xiàn)與ERP及其它MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。平臺(tái)的開(kāi)放性支持從MES系統(tǒng)的不同數(shù)據(jù)模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個(gè)特定任務(wù)的需要,實(shí)現(xiàn)互操作。
　　4． 應(yīng)用效果
　　MES系統(tǒng)的投用，給整個(gè)宜賓天原的生產(chǎn)和管理帶來(lái)了很多有益的變化，極大提高了工作效率，規(guī)范了管理流程，并有效地促進(jìn)企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)計(jì)劃、管理、調(diào)度工作，提升了企業(yè)的信息化水平，突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　統(tǒng)一數(shù)據(jù)集成平臺(tái)和全廠生產(chǎn)專用網(wǎng)絡(luò)
　　建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)對(duì)不同廠家的DCS/PLC控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和發(fā)布，保證了數(shù)據(jù)的高度集成。另外建立了生產(chǎn)管理專用網(wǎng)絡(luò)，覆蓋宜賓天原全廠各相關(guān)部門和車間，實(shí)現(xiàn)了信息的網(wǎng)上共享，改變了傳統(tǒng)的手工書(shū)面的數(shù)據(jù)傳達(dá)方式，縮短數(shù)據(jù)收集和分析的時(shí)間，加強(qiáng)了企業(yè)內(nèi)部各部門之間的信息聯(lián)系和工作安排，提高了辦公效率。
　　生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警管理
　　宜賓天原廠區(qū)較大，裝置多而又分散，流程十分復(fù)雜，由于無(wú)法及時(shí)了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的情況，各種設(shè)施協(xié)同運(yùn)行的系統(tǒng)管理一直很難做到。MES系統(tǒng)的建立為各級(jí)管理部門提供的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程信息，有效地幫助調(diào)度人員及時(shí)調(diào)整物流方向，減少非計(jì)劃停車，保持生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。
 　　通過(guò)比較當(dāng)前的數(shù)據(jù)和歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)，特別是結(jié)合裝置安全運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)趨勢(shì)圖和數(shù)據(jù)的分析可以及早報(bào)告事故隱患，并且通過(guò)對(duì)事故前后實(shí)時(shí)記錄的歷史數(shù)據(jù)的分析，定位事故發(fā)生的原因,對(duì)全廠重要裝置的運(yùn)行管理提前預(yù)警。
　　工藝指標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤和平穩(wěn)性分析，提高產(chǎn)品質(zhì)量管理
　　系統(tǒng)提供工藝卡片運(yùn)行的實(shí)時(shí)跟蹤，通過(guò)指標(biāo)運(yùn)行平穩(wěn)性分析，優(yōu)化工藝管理，為產(chǎn)品質(zhì)量合格與否的判斷提供了數(shù)據(jù)支撐，并自動(dòng)計(jì)算工藝指標(biāo)的六西格瑪值，其數(shù)據(jù)可以與ERP、MIS、OA等其他應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)高度集成，進(jìn)一步提高對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的管理。
　　建立設(shè)備全生命周期的監(jiān)控管理，提高了設(shè)備利用率，保證生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行
　　系統(tǒng)提供設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和相關(guān)工藝指標(biāo)的綜合數(shù)據(jù)分析，通過(guò)動(dòng)設(shè)備和靜設(shè)備兩個(gè)角度提高對(duì)設(shè)備全生命周期的管理，縮短設(shè)備生命周期中的停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備的利用率，保證生產(chǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
　　為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供決策依據(jù)
　　系統(tǒng)的信息依據(jù)兩庫(kù)中的數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一界面和形式多樣的顯示方式：如表格、趨勢(shì)、柱圖等。用戶能通過(guò)Web的形式監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，使得“辦公室更趨近生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)”,甚至在外地也可以通過(guò)Internet進(jìn)行隨時(shí)查詢?yōu)g覽，以便及時(shí)、全面、準(zhǔn)確地了解企業(yè)有關(guān)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的信息，為領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)及時(shí)決策提供依據(jù)。

（轉(zhuǎn)載）