一、引言 　　20世紀90年代，我國化工企業基礎自動化建設與改造基本完成，部分企業還實施了 ERP （Enterprise Resource Planning，企業資源規劃） ，但因缺乏將ERP和控制系統連通的橋梁——中間層，從而使ERP與控制系統之間形成斷層，信息無法交互，使得ERP的實施效果受到了極大的限制。工廠制造執行系統（Manufacturing Execution System, MES）正是為了填充這一空白而誕生的。 二、MES的概念 　　MES 于1990年，由AMR組織提出并使用。MES處于企業信息系統ERP/SCM和過程控制系統DCS/PLC的中間位置。ERP作為業務管理系統，DCS/PLC作為控制系統，而MES則作為生產執行系統。MES與上層ERP等業務系統和底層DCS等生產設備控制系統一起構成企業的神經系統，一是把業務計劃的指令傳達到生產現場，二是將生產現場的信息及時收集、上傳和處理。MES不單是面向生產現場的系統，而是作為上、下兩個層次之間雙方信息的傳遞系統，是連結現場層和經營層，改善生產經營效益的前沿系統。MES也不是一個特定行業的概念，而且應用于各種制造業的重要信息系統。MES主要負責車間生產管理和調度執行。一個設計良好的MES系統可以在統一平臺上集成諸如生產調度、物料跟蹤、物料平衡、質量控制、設備故障分析、網絡報表等管理功能，通過統一的數據集成平臺可以同時為生產部門、質檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務。系統通過強調制造過程的整體優化來幫助企業實施完整的閉環生產，協助企業建立一體化和實時化的ERP/MES/SFC信息體系。 三、生產信息系統在企業信息化系統中的位置 　　企業生產信息化系統包括過程控制系統和MES系統，它和ERP系統構成整個企業的信息化系統， MES是連接底層控制系統與上層管理的橋梁，主要負責生產管理和調度執行。它通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源來提高制造競爭力，而生產運行管理系統是整個MES系統的基礎子系統，也是其核心子系統。 　　1.過程控制系統（DCS） 　　要實現企業的數據采集和信息集成，就要求建立具有良好開放性和擴充性的企業主干網，實現整個企業計算機網絡化。由于有了企業網，DCS可以與實時數據數據庫進行數據交換，利用局域網互連技術與主機互連，達到共享資源和透明訪問。 　　上述裝置通過各種型號的DCS實用接口，把現場的DCS數據通過W-CIMIO采集站（采集站為工控機，上面安裝各種接口軟件）進行數據采集，采集站再把DCS數據寫入到實時數據庫中。 　　生產過程數據采集和信息集成工作在整個信息化系統工程中屬于基層平臺，為后續工作創造條件. 　　2.過程監控層 　　在過程監控層，主要完成下面內容： 　　· 流程圖瀏覽 　　用戶可以在局域網、企業Intranet、國際互連網Internet上瀏覽企業的各個裝置的流程圖面，數據更新情況，了解現場生產情況。 　　· 流程圖組態 　　可以根據裝置情況，自由組態各種流程畫面。 　　· 實時數據查詢 　　可查看系統內的所有位號的生產過程實時數據及其靜態詳細信息，數據查詢快速、準確，可選擇特定位號快速查詢，界面風格用戶可自定義，為用戶使用個性化界面提供可能。 　　· 歷史數據查詢 　　歷史數據查詢是客戶端瀏覽查詢實時數據庫中的歷史數據的程序，該程序負責查看歷史數據并以曲線方式顯示，機動靈活，可以同時查看多個位號信息。 　　· 報警查詢 　　可對系統內的所有報警進行瀏覽和管理。 可選擇特定位號, 可選擇特定時間,并可用不同的顏色顯示特性，從而對以往任何時間操作出現的報警做出方便，快速，準確的查詢。 　　3.生產調度層 　　信息化系統調度層的實現，不再是從前的調度員只完成一些簡單的信息轉達，而是要及時了解生產的瓶頸，通過及時調度提高瓶頸的流通能力。這一部分工作內容是，在原先數據采集和一次信息集成的基礎上，進行相關的軟件開發工作;對原來采集到的溫度、壓力、流量、組分等信息，通過化工物料的物性計算，求取有關能量消耗、熱量平衡等二次信息，了解各個裝置的生產能力。 　　當然針對調度層希望獲得當時生產情況下的實時能量分布數據，這樣才可能做到及時調整，而不是等月報、年報等出來后的事后調整。調度層不僅要對下面生產裝置發出有關指令，而且要對上級管理層及時匯報生產裝置全面情況與接受上級管理層發出的計劃指令，完成上、下二層之間的有效連結。 　　其主要實現如下功能： 　　· 生產過程監視 　　對全廠生產的主要工藝過程、一化肥、二化肥生產全流程、火炬系統進行實時的圖形顯示監督，對主要工藝運行參數進行安全監督與事故報警。對全廠現場的生產運行狀態進行圖形顯示監督，包括質量分析、生產溫度、壓力、流量的運行狀態等，對各系統異常情況進行事故報警。 　　· 事故報警處理 　　對于生產異常情況進行實時調整，盡快解決，保證生產正常、安全、穩定運行。從全局角度對全廠性大、中型事故提出處理方案。對一些常規的處理過程，直接給出操作步驟，以輔助調度、提高應變速度。對事故處理結果進行記錄、以便查找分析原因。 　　· 工藝參數分析 　　可以對每一個工藝參數做出分析，查看一段時間內的趨勢圖，求一段時間內的平均值，合格率，平穩率，偏差，最長超標時間，累積超標時間等分析數據。對控制點的數據提取可選擇時間間隔。用戶可自由定義考核上限、下限、正常值，并可在其趨勢圖上繪出考核上限線、下限線、正常值線，以便于分析數據。當用鼠標在趨勢圖上點擊時，可列出鼠標所指時間處的值及時間。當取出實時數據庫中的數據后，能在該工具的界面上做部分數據的修正。并且可以給高級用戶安全管理權限。同時能打印你所需的數據和趨勢圖。 　　· 事故追憶 　　以事故為單位組織數據，幫助查找事故原因;每一事故有一觸發條件，該條件能讓用戶自己組態;每一事故的相關位號可自由組態;當一事故發生時，能記錄相關位號在半小時以前的實時數據及24小時的歷史數據，能記錄事故發生后相關位號在半小時內的實時數據及24小時的歷史數據，并可同時顯示在同一趨勢圖上。當事故發生后，該事故的信息能永久保存，以便后來能再次分析。 　　· 班組考核 　　主要功能是對車間班組的工藝操作水平做出合理及時的考核。主要包括四個方面，即工藝參數考核、報警考核、產量考核、收率考核。對班組各重要的工藝指標進行統計分析，得出科學公正的結果，能計算出各工藝參數的平均值，偏差、合格率、超標時間等。對各重要的報警信息進行統計，根據簡單的物料關系，計算出班組的產量，收率。最后按照用戶的考核要求，按一定的計算方法計算出班組的操作水平。 　　· 異常報警跟蹤 　　當某一位號的當前值在一段時間內一直不變則提示報警，確認后當前值再等于該值時就不在報警。 　　· 生產利潤查詢 　　主要功能是以裝置的物料平衡為基礎，能累積算出某裝置的在線利潤。各裝置的有關利潤計算的位號能自由組態。對各位號的數據能進行換算。能把已組織好的裝置按裝置名稱存取。用戶下次進入時只需選擇裝置名稱即可查詢該裝置的在線利潤。 　　· 物料平衡 　　物料平衡程序是客戶計算物料平衡中裝置材料的進出情況、產率情況及損耗情況的程序。該程序在線計算物料的輸入和輸出，提供準確的參數，以物料平衡的名稱來組織數據，每一物料平衡可自由定義輸入和輸出，每一數據可自由換算。 　　· 設備隱患 　　查看或記錄裝置中設備使用過程中發生的故障情況。 　　· 綜合統計分析 　　根據廠領導、各部門和調度中心本身的需要，對全廠生產狀況進行數據統計及數據分析，提供全廠生產系統、銷售系統、能耗系統及其他輔助生產系統的每班、每日及月生產情況報表。定時進行物料平衡、熱平衡計算，確定生產薄弱環節，找出原料與能量損耗不合理的原因。 四、生產運行系統系統總體框架 　　生產運行管理系統用于公司的日常生產調度管理，實現對生產成本的實時控制與分析、調度管理的綜合分析和決策支持、工藝管理的綜合評價與及時記錄考核、各種事故下自動彈出的事故處理預案以及綜合能耗控制等，從而提高生產效率，規范車間的各項正常管理、統一車間的信息化管理，加強操作的標準化程度和改善產品質量。為實施MES打下堅實的基礎。 　　由于生產運行管理系統主要面向生產層，它將隨著工藝流程以及管理方式的改變而變化，因此，為了使得該系統不但能夠滿足當前的需要，還能適應未來的發展，系統應采用面向對象的組件式開發，在系統的技術框架中采用多層體系結構，從而使系統具有業務變化的適應性。 　　生產運行管理系統總體框架由“一個中心、一個門戶、三個系統支撐平臺和兩個核心平臺”構成。一個中心指數據中心;一個門戶指綜合信息門戶、三個系統支撐平臺指安全管理平臺、數據交換平臺和系統監控和管理平臺;兩個核心平臺指基礎信息平臺和核心應用平臺。 　　數據中心用來保存生產運行管理系統中的所有數據。由于生產運行管理系統所設計的數據資源類型復雜，包括關鍵生產設備數據、生產運行數據、將來的遙感影像等多種類型數據，數據量大、相關性強、一致性要求高。因此，要求建立信息標準來統一進行數據管理，并且在統一合理的數據庫規范基礎上，指導基礎數據庫建設。在建設數據倉庫的過程中，需定義出邏輯結構、物理結構、倉庫模型、融合策略、軟硬件環境、信息流程以及功能模塊和實現方法等。 　　基礎信息平臺是生產運行調度人員進行數據與信息管理的基礎平臺，負責對數據中心數據模型的維護、基礎信息的更新與管理。 　　數據通過數據交換平臺與其它系統進行數據共享、交換，建立起一套完善的數據更新機制。 　　核心應用平臺用于日常生產監督、生產調度，生產計劃編制、計劃下達，成本核算以及統計分析等。 　　綜合信息門戶為系統內外用戶提供了一致的信息訪問方式。生產運行管理系統將形成用戶端、接入管理層、業務邏輯層與數據存儲層，在安全平臺提供的身份認證服務的支持下，系統可通過不同渠道如內部網站、客戶端、通信網關、呼叫中心等形式為各種用戶終端提供服務，從而保障同一身份的用戶從不同渠道進入系統時，可獲得一致的信息。 　　系統監控與管理平臺實現對系統的穩定性、可擴展性、開放性、規范性、安全性、可靠性等進行維護管理。監控是其關鍵應用，可以分為系統級監控（技術平臺、主機、數據庫、網絡、應用程序等）、應用監控、數據傳輸監控、告警處理等幾個層次。 　　應用系統的安全需要從多個角度進行管理，如數據、訪問權限、功能權限、分析權限、數據交換、加密、身份認證等。由于內部涉及的多個子系統，外部未來也要與眾多的其他系統進行信息交換，在采用專門的安全平臺來保障整體安全的同時，還在應用系統內建立安全管理平臺，與系統監控管理平臺配合，主要用于維護數據與應用層面的安全，同時通過該平臺維護自身的安全參數，設置防護等級與加載常用安全措施。 五、生產運行系統在MES系統中的地位 　　MES系統主要負責生產管理和調度執行，涵蓋的內容非常廣泛，它包括公司生產運行管理、操作管理、生產計劃制定、輔助決策等，其中生產運行管理系統是整個MES系統的基礎子系統。太極計算機股份有限公司開發的生產運行管理系統主要包括兩部分：一部分是構建的基礎系統平臺，包括系統監控與管理平臺，安全管理平臺，數據中心，數據交換平臺和基礎信息管理平臺;另一部分是基于基礎系統平臺而開發的核心業務子系統，包括： 　　1） 設備可靠性管理 　　2） 生產計劃管理 　　3） 成本核算 　　4） 物料平衡 　　5） 物料跟蹤 　　6） 事故預案管理 　　7） 班組管理 　　8） 工藝參數管理 　　9） 統計管理 　　10） 報表管理 　　11） 綜合查詢 　　其中，基礎系統平臺，尤其是數據中心，可以作為整個MES系統的基礎數據中心，所開發的核心業務子系統是整個MES系統的基礎業務子系統，所開發的核心業務子系統所計算、分析的結果數據可以直接提供給MES系統其它模塊使用。 六、結束語 　　綜上所述，MES的發展勢在必行，而其主要的核心系統生產運行系統在MES中起著極其重要的作用，它是MES的基礎部分，生產系統的數據對MES起著支撐的作用，隨著企業信息化的發展，必將出現以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化，走出一條科技含量高，經濟效益好，資源消耗低，環境污染少，人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化路子，是企業提高對市場的影響能力，在市場競爭中立于不敗之地的必然選擇!