1 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的概念
生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacture Exeeute System，簡稱MES)是來源于制造業(yè)的一個管理信息化概念。生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)輔助工廠貫徹和執(zhí)行生產(chǎn)計劃，是以過程數(shù)學(xué)模型為核心，連接實時數(shù)據(jù)庫或非實時的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時監(jiān)視、診斷和控制，在生產(chǎn)過程層(而不是管理層)進(jìn)行物料平衡，安排生產(chǎn)計劃，實施調(diào)度、排產(chǎn)及優(yōu)化。MESA(MES國際聯(lián)合會)總結(jié)歸納了11個主要的MES功能模塊，包括工序詳細(xì)調(diào)度，資源分配和狀態(tài)管理，生產(chǎn)單元分配，過程管理，人力資源管理，維護(hù)管理。質(zhì)量管理，文檔控制，產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理，性能分析和數(shù)據(jù)采集。物料管理等模塊。煤炭行業(yè)中MES系統(tǒng)應(yīng)用包括以下九個方面：作業(yè)績效管理、生產(chǎn)作業(yè)管理、設(shè)備停機管理、生產(chǎn)質(zhì)量管理、物料跟蹤管理、作業(yè)計劃管理、作業(yè)知識管理、設(shè)備維護(hù)接口、生產(chǎn)成本管理，這九方面功能可根據(jù)企業(yè)實際情況分步實施。
2 煤炭生產(chǎn)企業(yè)實施生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的必要性及可行性
長期以來，我國煤炭企業(yè)的管理層級呈現(xiàn)礦務(wù)局(集團公司)、礦、井(區(qū))、隊、班組這一塔式結(jié)構(gòu)。局(公司)負(fù)責(zé)整體生產(chǎn)布局，生產(chǎn)發(fā)展中、長期規(guī)劃，生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善，設(shè)備更新改造等工作；礦生產(chǎn)管理部門負(fù)責(zé)生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃、生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善的實施和日常生產(chǎn)組織管理工作。圍繞這一塔式布局，煤炭企業(yè)信息化建設(shè)模式一般為：首先發(fā)展以實時監(jiān)控為核心的自動化控制系統(tǒng)(過程控制系統(tǒng)PCS、PLC系統(tǒng)等)；然后建設(shè)以ERP為代表的管理信息系統(tǒng)。然而，在過程自動化與管理信息化之間存在數(shù)字鴻溝，導(dǎo)致無法將管理同生產(chǎn)緊密結(jié)合，ERP等管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果大打折扣。生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)正是打通這一瓶頸不可或缺的手段，其主要作為可以概括為：MES系統(tǒng)銜接下層PCS系統(tǒng)與上層ERP系統(tǒng)，采集并存儲現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，對其梳理、統(tǒng)計、分析后形成有助于揭示現(xiàn)場生產(chǎn)情況的信息，融合、貫通上下層的實時信息與管理信息，通過信息集成形成優(yōu)化控制、優(yōu)化調(diào)度和優(yōu)化決策等的判斷和指令，幫助實現(xiàn)煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程安全、穩(wěn)定、均衡、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗等目標(biāo)。生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)同ERP系統(tǒng)及PCS系統(tǒng)的關(guān)系如圖1所示。
圖1 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)及PCS系統(tǒng)的關(guān)系
2.1 煤炭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的特點
(1)由于煤層地質(zhì)與水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，會影響設(shè)備工況、煤質(zhì)及生產(chǎn)計劃與運行。
(2)煤炭生產(chǎn)工藝流程基本不變，采掘、運輸、選運整個過程工序緊密，連續(xù)運行不間斷，生產(chǎn)過程剛性較強，不可預(yù)期的物料延誤及關(guān)鍵設(shè)備故障等，會影響整個生產(chǎn)過程。
(3)選煤工藝生產(chǎn)過程是一個典型的設(shè)備密集型生產(chǎn)過程，生產(chǎn)設(shè)備安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運行是實現(xiàn)低成本、高利潤的關(guān)鍵。
(4)設(shè)備價值高且采購周期長，同時，由于生產(chǎn)強度大，設(shè)備維修頻次高且使用壽命較短，必須持續(xù)優(yōu)化設(shè)備購置選型策略并及早預(yù)見到設(shè)備能力缺口。
(5)煤礦的生產(chǎn)過程涉及采掘、通風(fēng)、提升運輸、排水、供電、調(diào)度通信等多種技術(shù)，專業(yè)面廣，需各學(xué)科、多工種相互配合。
2.2 神東公司實施MES系統(tǒng)的主要經(jīng)驗
(1)建立和完善科學(xué)合理的煤炭生產(chǎn)與設(shè)備運行管理指標(biāo)體系，根據(jù)管理目標(biāo)和操作任務(wù)的需要，采集、抽取、清理、驗證和分析現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，結(jié)合應(yīng)用工廠模型、時間利用模型、故障原因矩陣等工具和分析方法，全方位監(jiān)控生產(chǎn)運行和作業(yè)實績，防止瞞報、遲報、篡改各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，使生產(chǎn)與設(shè)備運行處于透明受控狀態(tài)。
(2)通過準(zhǔn)確記錄生產(chǎn)中停機事件的現(xiàn)象、故障原因、處置措施，計算不同系統(tǒng)、不同設(shè)備的可靠性指標(biāo)、故障頻次及影響時間，對計劃內(nèi)、外的停機事件及低效運行的設(shè)備做出報告。通過量化的指標(biāo)體系進(jìn)行深入分析以發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，幫助管理者制訂更有針對性的設(shè)備維護(hù)的優(yōu)先級、新設(shè)備選型購置策略并改進(jìn)操作流程，同時指導(dǎo)編制設(shè)備維修計劃。
(3)通過加強對設(shè)備綜合效率的管理來提高設(shè)備運行的可靠性和設(shè)備利用率，使故障停機時間與計劃檢修時間之和最小，增加有效生產(chǎn)時間，提高產(chǎn)能利用率，降低運營和維護(hù)成本，協(xié)助公司進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，進(jìn)而實現(xiàn)精益生產(chǎn)。
上述情況表明，生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)企業(yè)實施是可行的、有益的，對已實施了ERP系統(tǒng)并建立較為完善的底層控制系統(tǒng)的企業(yè)，其實施收益將更為可觀。
3 在A公司推廣生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的初步設(shè)想
目前，A公司的工作中心除了持續(xù)擴大生產(chǎn)規(guī)模外，還將更多的注意力投入到提高回采率，提高設(shè)備運行效率，降低設(shè)備能耗水平，降低運作成本上的精細(xì)化生產(chǎn)運營上。由此帶來的企業(yè)管理方式將從粗放型向精益化轉(zhuǎn)變，強調(diào)“用數(shù)據(jù)說話”“依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行決策”，把原來一些難以測量和評價的工作質(zhì)量和過程質(zhì)量，通過科學(xué)合理地設(shè)計關(guān)鍵指針體系，借助信息技術(shù)獲得準(zhǔn)確、實時的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為易于理解且使用的信息，從而找出最關(guān)鍵的因素幫助企業(yè)獲得改進(jìn)機會，進(jìn)行整體優(yōu)化，使生產(chǎn)過程更加有效率，產(chǎn)量穩(wěn)定并逐步提高。
3.1 實施生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的側(cè)重點
(1)輔助ERP系統(tǒng)將企業(yè)的實際生產(chǎn)作業(yè)計劃制定得更細(xì)致，定義得更準(zhǔn)確，同時也具有更好的可操作性，可以提高生產(chǎn)過程的作業(yè)效率。
(2)輔助ERP系統(tǒng)將企業(yè)成本管理做實，為原煤、商品煤成本的統(tǒng)計提供真實、準(zhǔn)確、及時的原始數(shù)據(jù)。
(3)注重提高設(shè)備運行時間，增加設(shè)備可靠性，減少設(shè)備空轉(zhuǎn)時間，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)。
(4)降低生產(chǎn)運營成本，特別是改變以往成本核算模糊分?jǐn)偟那闆r，實現(xiàn)按班組等更細(xì)顆粒度的實時統(tǒng)計。
(5)通過監(jiān)控和對比設(shè)備維修的頻次、時間和故障情況，制定或優(yōu)化設(shè)備維修模式，防止設(shè)備出現(xiàn)過維修、欠維修的現(xiàn)象。
(6)通過MES實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)過程的知識積累，事故與故障歷史記錄和處理知識可在全公司范圍傳播，有利于減少故障診斷時間，提高指揮調(diào)度水平。
3.2 重點推動的幾個方面
(1)建立基于生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的A公司生產(chǎn)計劃與調(diào)度管理系統(tǒng)。在公司層面建立礦井資源管理及生產(chǎn)流程模型，覆蓋全公司的生產(chǎn)主計劃及輔助生產(chǎn)計劃過程，并將整個計劃與執(zhí)行回饋體系結(jié)合起來，將全公司的總調(diào)、礦井、選煤廠調(diào)度統(tǒng)一納入到系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的協(xié)同安排，提高計劃的編制效率，合理利用生產(chǎn)資源，最終實現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化。
(2)建立設(shè)備運行及效能管理系統(tǒng)。礦井從綜放工作面→順槽→大巷→主井→上倉，每個環(huán)節(jié)設(shè)備故障都會引起整個生產(chǎn)流程的停產(chǎn)、停運。通過對計劃內(nèi)和計劃外的生產(chǎn)中斷事件及低效運行的設(shè)備做出報告，從而能夠?qū)Πl(fā)生生產(chǎn)中斷的原因進(jìn)行全面的分析，對設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行基于風(fēng)險的評估，科學(xué)評價礦井生產(chǎn)能力，通過量化的指標(biāo)體系發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，從而制定設(shè)備維護(hù)的優(yōu)先級，提高系統(tǒng)運行的可靠性，延長正常生產(chǎn)時間，提高產(chǎn)能利用率，增加產(chǎn)量，降低運營和維護(hù)成本。
(3)加強生產(chǎn)成本管理。自下而上各個管理職能部門(班長、車間主任、廠長、生產(chǎn)副總)乃至集團公司總部對生產(chǎn)的投入和產(chǎn)出一覽無余，幫助提高生產(chǎn)決策水平，減少手工統(tǒng)計錄入時間。
(4)加強維修管理。通過在生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)中記錄設(shè)備故障原因、處置措施、原因分析，不斷積累維修經(jīng)驗，逐步建立一套完整的設(shè)備維修經(jīng)驗支持系統(tǒng)，提高維保技能。維修分為預(yù)防性維修、計劃性維修、故障維修、點檢、設(shè)備潤滑管理等，設(shè)備維修活動的記錄是設(shè)備管理工作的重要一環(huán)。MES需要與ERP中的EAM系統(tǒng)共同配合完成設(shè)備維修工單管理(工單觸發(fā)、內(nèi)容驗證、工單統(tǒng)計分析)使得設(shè)備維修管理更加高效。使用生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)時，需要建立并維護(hù)一套完整的設(shè)備維修業(yè)務(wù)流程，通過這個固化的標(biāo)準(zhǔn)流程指導(dǎo)設(shè)備維護(hù)工作符合管理過程的要求。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，調(diào)度或操作人員通過生產(chǎn)監(jiān)控畫面或客戶端設(shè)備停機管理界面發(fā)現(xiàn)停機事件時，使用客戶端界面提交維修請求。而設(shè)備機電維護(hù)部門的人員看到請求后指派維修人員進(jìn)行維修動作。當(dāng)維修完成后，由設(shè)備維護(hù)部門對維修記錄進(jìn)行完善并確認(rèn)。
3.3 經(jīng)濟效益
(1)提高企業(yè)對生產(chǎn)全過程的監(jiān)督與控制能力，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的問題，將生產(chǎn)安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。
(2)提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，最大限度地幫助企業(yè)有效使用現(xiàn)有生產(chǎn)資源。
(3)提高生產(chǎn)安全性。通過大量使用工業(yè)控制設(shè)備與系統(tǒng)，減少人工差錯與干預(yù)，依靠技術(shù)手段提高安全性。
(4)細(xì)化管理，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。通過各種信息技術(shù)的使用，減少人工需求，降低人員成本。另外，應(yīng)用系統(tǒng)為管理者提供良好的工具，來改進(jìn)和優(yōu)化管理，降低成本消耗。
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本文標(biāo)題：煤炭生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的思路初探
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