MES系统在连续过程生产企业中的应用

    随着信息化技术的发展，几乎任何一个行业都受到了它的深刻影响和渗透。连续化的过程生产企业如石化、轻工等行业也不例外。在这些企业的车间生产控制层中，过程控制本来就有着重要地位，从以前的分立单元控制仪表到现在的集散控制系统DCS以及现场总线控制系统FCS，可以说信息技术已经发挥着重要的作用；而我国加入WTO后，企业面临着日益激烈的国际化市场竞争，很多过程生产企业实施了以ERP（企业资源计划）为代表的计划层管理信息系统。ERP系统面向客户从整个企业的层面制定的生产计划需要根据工厂实际状况执行。目前，计划层的信息化以及生产控制层的自动化已经相当成熟，但由于ERP木身的限制及工厂层的动态变化性和生产过程中的大量不确定性使得管理计划常常和工厂层的实际情况相脱节，使整个企业的信息不能得到很好的集成。究其原因，往往是因为计划管理层系统不能够从生产层获取充足的第一手现场数据，使生产和管理无法紧密结合，产生“断层”，无法对企业生产过程的主体——生产现场进行有效的管理，从而导致管理信息系统的应用效果不够理想，甚至失败。MES就是为了解决这一问题而发展起来的，MES是面向执行的工厂层信息系统，MES作为生产与计划之间的信息纽带，为ERP系统和控制系统提供关键联接，将两者的信息有效连接起来，使整个企业有了一个自上而下无缝联接的信息平台，自动执行计划层制定的生产计划，从收集的实时数据中提取ERP系统所需的正确信息，使企业中需要相互联系的各信息系统和以产品生产为纽带的各部门紧紧联系、协作，使企业获得最大的效益，从而解决了生产与计划之间的“断层”问题。

1 MES的定义及功能

    1.1 MES的定义

    制造执行系统MES（manufacturing execution system）是20世纪90年代开始出现的一种新型的企业生产管理系统。MES是一个常驻工厂层的信息系统，介于企业领导层的计一划系统与主生产过程的直接工业控制系统之间，它以当前视角向操作人员、管理人员提供生产过程中全部资源（包括人员、设备、材料、工具和客户要求等）的数据和信息。

    1.2 MES的功能

    如图1所示，企业信息化层次结构中各级系统的地位可以看出，MES起着承上启下的枢纽作用。它接受上级发布的生产计划，依据从车间获取的实时现场数据，为生产管理调度一级的管理人员提供大量丰富的生产调度信息。管理人员掌握了这些信息后，对车间生产层可下达切实可行的生产指令，对企业决策层可以汇报真实有据的生产情况。在这一信息流动过程中，涉及了企业的整个业务流程：计划任务、物料流动、库存跟踪、数据采集、质量控制、能源管理、设备管理等各个方面。

图1 MES与其他系统的关系

    目前我国企业的信息化建设存在两头硬中间软的情况。在企业层的ERP方面，经过十几年的引进消化吸收，用友、浪潮、金蝶等国内软件已经占有很大的市场份额；控制层的PLC/DCS（FCS），也出现了新华、浙大中控、和利时和国外强手共争市场的局面。但是如果没有中间的一个生产执行系统将二者有机地联接起来，就会出现信息的断层，MES的产生正是弥补了这一缺陷，使企业能够有效地组织和控制生产，将实时的概念引人企业的生产和计划中。构建ERP/MES/底层控制系统的信息流，实现该信息流而建立的系统构架，建立了基于XML的ERP/MES/OPC共享信息组织结构，构造了面向OPC开放式软控制技术的MES/底层控制的对象模型。该集成系统以MES作为ERP和底层控制的桥梁，可以将实时采集的数据和工作状态自动反馈给ERP系统，使以天、周、月、年为时间因子的ERP系统达到实时，真正实现闭环的ERP，完成生产管理和调度执行，实现ERP系统不能实现的实时生产报表管理功能。每一级的管理者都能根据分配的权限及时跟踪自己所负责的生产单元。

    下面将根据一个具体的案例介绍MES系统在过程生产企业的实际应用。

2 应用案例

    河南天冠燃料乙醇有限公司是我国车用燃料乙醇的主要生产企业，年产燃料乙醇30万吨。该公司有原料、谷阮粉、乙醇、饲料等主车间及热电、公用工程、环保等多个辅助车间，所用DCS有国内的新华，国外西门子PLC、艾默生Deltav等。MES系统由和利时工程股份有限公司实施。

    天冠燃料乙醇的MES系统采用B/S架构，配置9台网关机采集14套DCS数据。从功能上看，主要包括实时监控、生产计划与统计、质量管理、能源管理、安全环保、效益评估六大功能模块。