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类型化工MES的思考.doc

  • 上传人:rowa
  • 文档编号:97329475
  • 上传时间:2019-05-14
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    关 键  词:
    化工 MES 思考
    资源描述:
    一、化工企业信息建设背景
    随着中国加入WTO及全球经济一体化趋势的加快,国内化工企业正面临着国外大型化工公司的竞争和挑战。在知识经济快速发展与经济全球化趋势日益明朗的今天,信息化是决定企业成败的关键因素!坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走出一条科技含量高,经济效益好,资源消耗低,环境污染少,人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子,是企业提高对市场的响应能力,在市场竞争中立于不败之地的必然选择!
    目前,以信息集成为核心的企业综合自动化系统在国外的许多企业已经投用,并且取得良好的使用效果。实践表明:它能够将先进的、科学的管理方法更好地应用于化工企业,将生产管理的经验和领域专家的知识结合起来,协调并参与实时生产管理过程,再结合产品的市场行情,搞好市场分析,形成最佳的生产结构,从而创造更大的经济效益。
    20世纪90年代,我国化工企业基础自动化建设与改造基本完成,部分企业还实施了 ERP (Enterprise Resource Planning,企业资源规划) ,但因缺乏将ERP和控制系统集成并连接在一起的中间层,ERP的实施效果受到了极大的限制,信息化建设进程一度陷入窘境。
    工厂制造执行系统(Manufacturing Execution System, MES)恰好能填补这一空白。MES是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层,主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能,使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产,协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系。
    二、MES概述
    MES(Manufacturing Execution System)直译成制造执行系统,俗称生产管理系统。直到1990年,才由AMR组织提出并使用。20世纪90年代初,工业界开始认识到需要一个可以将业务系统和控制系统集成在一起的中间层。制造执行系统(MES)从一开始就是一个特定集合的总称,用来表示一些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品。美国的咨询调查公司(Advanced Manufacturing Research,AMR) ,倡导制造业用三层模型(3rd layer model)表示信息化。将位于计划层的控制层的中间位置的执行层叫做MES,并说明了各层的功能和重要性。
    在中国,生产和制造两词有时混用或等同。MES处于企业信息系统ERP/SCM和过程控制系统DCS/PLC的中间位置。ERP作为业务管理系统,DCS/PLC作为控制系统,而MES则作为生产执行系统。MES与上层ERP等业务系统和底层DCS等生产设备控制系统一起构成企业的神经系统,一是把业务计划的指令传达到生产现场,二是将生产现场的信息及时收集、上传和处理。
    MES不单是面向生产现场的系统,而是作为上、下两个层次之间双方信息的传递系统,是连结现场层和经营层,改善生产经营效益的前沿系统。MES也不是一个特定行业的概念,而且应用于各种制造业的重要信息系统。MES系统设置了必要的接口,与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时,MES能对此及时做出反应、报告,并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作过程,从而使其既能提高工厂及时交货能力,改善物料的流通性能,又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。
    MES强调了以下三点:
    1)MES是对整个车间制造过程的优化,而不是单一的解决某个生产瓶颈;
    2) MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能,并作出相应的分析和处理。
    3)MES需要与计划层和控制层进行信息交互,通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。
    到90年代,MES发展为I-MES(集成MES)和MES-Ⅱ(Manufacturing Execution Solutions)。这样MES则作为整个工厂生产现场的集成系统出现,故又称为Integrated MES(E-MES)。主要功能为工厂管理(资源管理、调度管理、维护管理)、工厂工艺设计(文档管理、标准管理、过程优化)、过程管理(回路监督控制、数据采集)和质量管理(SQC-统计质量管理、LIMS-实验室信息管理系统)。
    在这个模型指导下,MES在90年代初期的重点是生产现场信息的整合。对于离散工业(discretemanufacturing)和流程工业(process manufacturing)来说,MES有许多差异。就离散MES而言,由于其多品种、小批量、混合生产模式,如果只是依靠人工提高效率是有限的。而MES则担当了整合、支持现场工人的技能和智慧,充分发挥制造资源效率的功能。
    90年代中期,又提出了MES标准化和功能组件化、模块化的思路。这时,许多MES软件实现了组件化,也方便了集成和整合,这样用户根据需要就可以灵活快速地构建自己的MES。对于化工企业,作为填补计划系统和控制系统狭缝的MES的主要功能模块,一般包括短期生产计划、作业排产和调度(APS),过程控制和管理,维护管理,技术信息管理,过程优化控制(APC),提高质量管理功能的LIMS以及与ERP之间的连接。还有化工企业生产的特殊需求,如数据调理和校正、运行数据统计、公用工程平衡管理、设备寿命预测、设备性能计算(equipment performance calculations)、罐区管理、罐区平衡、物料平衡等,都作为MES的单一功能模块,并往往集成到MES系统中。
    三、化工行业的特点与MES在化工领域的应用
    1、 化工行业的特点。
    化工生产属于连续性生产,生产线一级自动化程度较高。DCS、PLC(可编程控制器)和IPC(工业个人计算机)系统已成为化工企业的主要控制手段。另外,化工行业的生产是一个多投入、多产出的过程,即:每套装置的产出同时包含着各种不同的半成或产成品,其中半成品进入下一套装置又会产生各种不同的产品,同时还存在着物料回流的现象。
    2、MES在化工领域的应用
    随着信息技术的发展和普及,国外大型化工企业,特别是石油化工企业,均十分重视信息集成技术的应用,纷纷以极大的热情和精力,构架工厂级、公司级甚至跨国集团公司级的信息集成系统。MES以面向数据的模型为核心系统,连接实时数据库和关系数据库,对生产过程进行过程监视、控制和诊断、环境监测、单元整合、模拟和优化,并进行物料平衡、生产计划、调度、排产、离线在线模拟与优化等操作管理。
    这样,就使化工企业综合自动化系统中原来难以处理的具有生产与管理双重性质的信息问题得到了解决。目前,MES已成为西方先进工业国家化工企业综合自动化系统理论和产品的主流框架。MES的建设在我国化工行业还处于初级阶段。由于市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新,一个制造型企业能否良性运营,关键是使“计划”与“生产”密切配合,企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化,作出准确的判断和快速的应对措施,保证生产计划得到合理而快速修正。虽然ERP和现场自动化系统已经发展到了非常成熟的程度,但是由于ERP系统的服务对象是企业管理的上层,一般对车间层的管理流程不提供直接和详细的支持。而现场自动化系统的功能主要在于现场设备和工艺参数的监控,它可以向管理人员提供现场检测和统计数据,但是本身并非真正意义上的管理系统。所以,ERP系统和现场自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层”,对于用户车间层面的调度和管理要求,它们往往显得束手无策或功能薄弱。比如面对以下车间管理的典型问题,它们就难以给出完善的解决手段:
    1、 出现用户产品投诉的时候,能否根据产品文字号码追溯这批产品的所有生产过程信息?能否立即查明它的:原料供应
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