甕福集團是集磷礦采選、磷復肥、磷煤化工、氟碘化工生產貿易和國際工程總承包為一體的國有大型磷化工企業，主體是磷礦采選和磷工業加工，主要業務包括磷生產中的運行管理、設備維護、工程管理、貿易服務以及相關的安全質量與成本管理等。磷肥工業生產裝置屬典型的流程生產工藝，具有高溫、高壓、強腐蝕、連續、流程長而且控制復雜的特點，并且上下游裝置的聯系非常緊密。因此，實施專業化的制造執行系統(Manufacturing Execution System，MES)十分必要。
MES系統是位于上層的ERP系統與底層的工業控制之間的面向車間層的信息管理系統，是工業綜合自動化技術發展的關鍵，主要用于對車間的生產、產品質量、生產設備及材料等方面進行詳細的作業計劃、實時信息反饋和數據分析。MES直接支持車間一線生產人員的工作，為操作和管理人員提供計劃的執行、跟蹤和所有資源(人、設備、物料)的當前狀態。甕福集團各生產裝置采用了DCS和PLC以及調度系統實時監控等硬件設施，為MES系統的實施提供了相應的硬件支持。筆者就甕福集團公司MES系統的具體實施過程作簡要介紹。
1 生產管理系統的現狀與存在的問題
甕福集團的信息化部專門負責信息資源的收集、歸檔和管理。雖然生產調度系統和自動化系統(如DCS和PLC)都運行正常，集團局域網也作了升級和規劃，物質備件計劃K3系統、金碟財務系統和辦公自動化系統(OA)也在獨立使用，但由于沒有建立信息化管理平臺，存在信息孤島問題。管理部門需要的數據采集由人工完成，不僅工作效率低，而且容易出錯，給各級管理人員實時了解設備的運行狀況及生產運行參數等信息都帶來很大不便。
1.1 管理結構
甕福集團公司的生產組織結構大體分為公司層、廠礦層、分廠層和車間層，而且地域分散——甕福集團總部與磷肥廠、磷業公司和磷礦相距100km，磷肥廠距磷礦約40km，每個廠又有多個分廠和生產裝置，不但生產組織結構復雜，而且設備數量多、種類雜，實施信息化管理比較困難。
1.2 信息系統及網絡
辦公網和生產調度網獨立運行，沒有連接。新建和改建的新裝置沒有上調度系統，沒有網絡連接和通訊。大部分控制系統是上世紀90年代配置的，設備老化，不同設備的數據接口和格式也不相同，設備信息不能集中共享，形成了很多信息孤島。
1.3 數據錄入
公司內部網頁上的生產和設備日報表的很多數據由人工輸入，如原材料消耗、計量數據及設備運行時間等，而節假日工作人員少，容易把數據抄錯或漏抄，導致數據統計不全和失真。
2 實施目標
甕福集團于2011年引入MES系統，把上層計劃和下層生產設備的實時數據聯系在一起，形成一個整體優化的信息管理系統，即：
a．通過對各種相關信息的收集，形成及時、準確、真實和清晰的企業信息，建立一套快速、靈活、準確的反應體系，使企業處于最佳化運轉狀態：
b．借助MES系統支持設備管理工作，實現預防性維修單的自動生成、備件定額的生成以及生產數據和設備運轉狀況歷史數據的可追溯性。包括儀表參數、設備運行時間、停機時間記錄及可靠性計算等；
c．實現生產數據和計劃的集成，具有對生產過程的歷史數據進行存儲和分析的功能，如生產完成情況、同期生產情況及趨勢分析等，同時自動生成各種生產報表并傳送給相關部門；
d．通過本系統的實施，實現生產過程和生產與業務流程的優化，進一步降低成本。
3 實施方案
MES系統能夠給上層管理系統(如ERP)提供設備的實時數據，實現控制層(如DCS)和生產管理系統的優化集成，達到信息共享和數據分析。把未進入控制系統的數據或未進入調度系統的裝置納入系統內，個別安裝位置較遠而無法進入系統的，用無線傳感器接入就近的控制系統中。同時，盡量減少人工輸入數據量。
甕福集團MES系統(圖1)采用B/S架構，配置14臺網關機，采集磷礦、肥廠、磷業公司和藍天公司的13套DCS/PLC系統數據(4套橫河DCS、4套浙江中控DCS、一套歐陸DCS、兩套AB-ROCKWELL PLC、西門子和施耐德PLC等)。調度室與控制裝置DCS/PLC之間通過光纖連接，接入生產調度系統PI服務器，收集生產數據。在以磷肥廠為中心把網絡連接在一起，其它的通過電信網絡將數據送往磷肥廠的服務器中，磷肥廠的數據服務器通過電信網絡接入Internet，集團總部通過Internet瀏覽服務器數據并下達生產指令。PI服務器通過網絡與MES服務器通訊，將數據信息傳送給MES進行信息交換和處理。MES服務器采用IBM3850，4CPU 1.8GByte，集成雙千兆網卡，冗余電源。操作系統選用Server2003。
圖1 MES系統配置
MES通過VS2010進行組態，實現調度、能源、設備、采集、分析、庫存及采購等管理。配置3臺防火墻保證網絡的安全：第1臺配置在磷礦數據往外發布的地方；第2臺配置在數據往服務器輸送的地方；第3臺配置在服務器往外發布數據的地方。并在每套DCS與服務器之間配置網關機，對服務器和DCS進行隔離，保障DCS的安全性。公司、廠(礦)、分廠和車間各級生產管理人員可以通過分配的權限。瀏覽和索取自己的信息。
4 應用效果
甕福集團裝置較多、地域分布廣，信息量大，訪問量也大，MES系統投運后實現了以下功能：
a．提高了工作效率，極大地方便了各級管理人員了解生產運行情況、產品質量控制、原材料消耗及安全環保等生產信息；
b．生產數據都進入到計算機系統中，可以監督一線操作人員認真負責地在崗操作；
c．系統數據信息相對完善，節省了人力，減少了紙上作業，降低了生產資源、成本以及生產過程中的錯誤率；
d．所有數據形成了一個關系數據庫，為管理層作出決策提供了科學的依據；
e．有效地對設備運行狀態和運行參數進行監控，避免了事故和意外事件的發生，并可對設備的開/停車時間和可靠性進行分析；
f．為生產管理提供了有效的平臺，使工作流程進一步優化，工作響應速度大幅提升，企業管理效率進一步提高。
MES系統投運過程中，運行穩定、可靠，維護簡單，操作方便，而且系統的可擴展性良好。
5 結束語
MES系統的實施，給管理層提供了及時、準確、真實和清晰的信息，保證與生產密切相關的部門及時、有效地了解到各方面的信息，使企業的各項生產調度和決策信息及時下達到生產第一線，使之有效貫徹和執行。生產更加平穩、成本進一步降低、事故率也大幅減少。
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本文標題：MES系統在磷化工中的應用
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