石油化工的流程是連續生產，規模宏大，由許多復雜內部關聯的單元操作模塊組成，單元模塊之間由物料流、能量流及設備的相互連接而組成。石油化工以原油和天然氣為主要原料，生產出燃料、潤滑油、石蠟等產品，滿足社會的需要，同時謀求企業的最大經濟效益，在我國國民經濟中占有重要經濟地位。 石化企業的儀表自動化程度較高，技術進步的速度很快，信息化工作起步也較早。近幾年的應用概括起來主要包括：信息網絡和數據庫等IT基礎設施建設、生產裝置先進控制和生產過程優化、計算機輔助設計（CAD）、生產流程模擬、辦公自動化（OA）、管理信息系統（MIS）、計算機集成制造系統（CIMS）、企業資源管理（ERP）等。 一、石化企業MES核心構件 石化企業MES總體架構如圖，其核心構件如下。 （一）數據校正 數據是了解、指揮、決策一個企業生產和管理的最重要依據。由于儀表精確度和其他諸多因素所造成的誤差，會直接影響現場操作人員對生產過程參數的了解和調整，也使物料平衡很難符合生產實際。數據的校正和調理已經成為企業信息化深入發展的瓶頸，急待得到實踐上的解決。 1．數據校正功能：單臺表校正、裝置側線表校正、全廠裝置平衡校正、單臺罐校正、單罐區校正、全廠罐區平衡校正、進出裝置和進出廠的罐量與表量校正、計量表運行狀態動態監測。 2．推量平衡算法：所謂“推量”指的是以儲罐尺量為準，反過來推算出側線表量。全廠物料的推量計算，通過多次循環掃描，采用逐步循環迭代的算法，來求解多元一次方程組，使用罐量來推算裝置側線的表量，并采用先總量平衡后分量平衡的求解策略。 3．快照模型：對表量和罐量的采集，由于諸多因素的影響，很難做到在同一時間完成。而使用不在同一時間采集上來的數據所做出的物料平衡，遠不能真實反映企業生產活動的客觀狀況。為解決這一制約生產管理過程中的瓶頸，系統引入了“快照模型”的設計思想來實現“同一時間點”上的數據校正，因為這樣才是符合實際和有意義的。 4．自學習數據校正系統：建立數據校正數據庫、建立數據校正模型庫、人機交互半自動數據校正。 （二）油品移動 物流管理是MES的中心環節，對石化企業來說，它的“物流”總體上即為“油品移動”。油品移動構件實施的目的，在于把瞬息萬變的物流數據提供給生產的管理者和操作人員，以期及時和準確下達生產指令，優化生產操作，在更高的層次上確保企業在激烈的市場競爭中領先。 1．油品移動管理目標：對從原油進廠到產品出廠的端到端物流有準確全面的了解；對加工裝置和輔助生產部門的生產狀況有及時客觀的掌握；準確反映油品（成品和半成品）動態庫存；參與企業的物料平衡和能耗平衡；及時發現油品移動的過程中的誤操作，有效防止跑冒滴漏事故發生。 2．油品移動可視化跟蹤：油品移動構件提供“油品移動可視化跟蹤”功能，根據現場的實際操作工況，自動組態，自動生成油品移動流程圖，可以方便地“按儲罐”、“按裝置側線”、“按連接分組”進行靈活的查詢。 3．油品移動調度指令集：它對提高管理水平和優化生產起到了十分重要的作用。同時，由于規范化的調度指令涵蓋了油品移動的全部操作，因此對現場各種不符合指令集包含的操作認定為“不合法”，從而能夠避免各類事故的發生，確保了企業生產的安穩長滿優。 （三）物料平衡 物料平衡構件從根本上改變了石化企業傳統采用統計分攤、編制報表、進行月平衡的管理模式，實現了企業的日物料平衡。物料平衡目標是：準確進行全廠生產工藝過程的物料、公用工程范圍的能源、罐區油品收撥存綜合、為裝置收率核算、為生產統計、為成本核算、為績效考核、為資源計劃管理（ERP）提供準確數據。 1．物料平衡模型：點、塊、面平衡模型；縱向平衡與橫向平衡模型；基于工藝原理、物質守恒原理、能量守恒原理。 2．實現二級的企業日物料平衡：第一級是單元（或局部）級平衡，第二級是整體企業級平衡。 （四）組分平衡 生產裝置側線的輸出為組分。無論從企業的整體來說，還是針對某一裝置或某一儲罐，組分的進和出是等量的，這就是所謂的組分平衡。包括：原油組分平衡、側線組分平衡、通過組分跟蹤和組分平衡。根據組分平衡的結果，審核原有已經做過校正的數據準確與否，進行更深層次的調理和校正，大大提高了基礎數據的可靠度。組分平衡模型的建立根據工藝原理、物質守恒原理、油品移動數據支持。 （五）裝置平衡 裝置平衡，即裝置輸入的加工量和裝置輸出的產品產量（成品和半成品）等值（包括加工損失），客觀地反映出裝置的生產實際狀態，是企業調度人員和指揮安排生產和生產操作人員調整流程參數的主要依據。 （六）罐區平衡 罐區平衡是企業物料平衡的重要組成部分，它從物流的角度反映生產裝置運行狀態，為調度安排生產提供儲運系統支持，同時能夠充分利用有限儲罐、滿足因提高加工量對庫存空間的需求。包括：單罐、罐區、全廠罐區平衡。罐區平衡目標是：確認移動罐量與裝置的原料、產品收付量一致；確認半成品罐調合、倒油記錄一致；確認產品出廠量和庫存量對應；確認產品的交庫量和庫存量；確認各產品的盈虧量。 （七）氣體平衡 由于氣體計量儀表安裝率不高，投用的儀表精確度也都較低，給氣體平衡帶來一定困難。包括：對已上表校正、對暫缺表估量（經驗+工藝機理）、在裝置平衡中修正、在企業整體平衡中調理。 （八）能耗平衡 動力消耗是石化企業最大的一塊可變成本，越來越受到生產管理者的重視，是石化企業挖潛增效、有著獲得巨大效益潛力的所在。能耗平衡構件通過對能耗數據的現場采集和有效校正，進一步對水、電、汽、油、瓦斯、燃料油、壓縮風等能耗數據進行平衡推算，實現企業的能耗日平衡，使生產管理者能夠及時了解能耗動態，分析問題出在哪里、瓶頸在什么地方，以及改進的措施，從而保證生產平穩運行，減少不必要的經濟損失。 （九）調度指令集 為加深調度和基層操作崗位的溝通，規范操作流程，該構件對企業的生產操作步驟進行整理、歸納、優化，制定一系列程序化的調度指令集。調度指令集不僅僅是幾項主要指標，而是一整套完善的標準化計劃。它通過網絡直接下達到裝置崗位，操作員獲得清楚和詳細的操作計劃，被授權的操作人員對操作內容進行確認，按所下達的指令執行相應的操作。 二、MES支撐環境 應根據規劃，為滿足MES需要，完善企業網絡和數據中心的建設。 （一）網絡安全 為保證生產數據服務器的安全穩定運行，單獨設置生產數據服務器。核心層與匯聚層啟動三層交換。在二級單位實施路由過濾，防止垃圾信息流通。為確保部門間信息的安全，以部門為單位實施VLAN的劃分，實現部門隔離，保證重要數據安全。基本統一邊界防護系統、病毒防護系統、入侵監測系統等。 （二）實時數據庫和關系數據庫 實時數據庫用于過程數據的自動采集、存儲和監視。石化企業采用的主流實時數據庫有：PI、InfoPlus和Unifor-mance。關系數據庫是企業管理信息集成的核心：具有良好的開放性，能運行于多種硬件平臺和多種操作系統上；實現數據趨同化和統一化，面向Web信息管理；充分考慮數據庫操作的安全性和運行的可靠性；充分考慮與應用系統的接口；石化企業采用的主流關系型數據庫有Oracle、Sybase。 關系數據庫與實時數據庫的集成，一般采用ODBC。ODBC是微軟提出的SQL存取組執行的層面接口標準。無論前臺使用哪一種應用軟件，也無論后臺使用哪一種數據庫，用戶只要安裝不同的ODBC驅動程序，就可以自如地存取不同的數據庫產品。 （三）數據平臺 在分布式異構環境下給上層應用提供一個單一數據映象SDI（Single Data Image），使各個應用子系統對底層的數據操作必須以透明的方式進行，從而將所有的數據看成是一個完全無縫的集成系統。在開放式體系結構下，結合成熟的專業數據整合工具，采用構件、工作流、XML和建模技術，實現整個石化企業的生產過程數據和業務數據的集成，為ERP、生產管理和經營決策提供有效的數據支持。 1．數據平臺的分層架構：數據轉換層、數據集成層、數據接口層。 2．石化企業核心數據模型：石化企業核心數據模型是整個平臺的核心，是石化企業內所有MES應用需要共享和交換的數據的集合。企業數據平臺的核心數據參考模型必須從企業的核心業務流程入手，站在整個企業的高度準確地描述企業關鍵增值業務數據及企業關鍵輔助業務數據。企業的高度要求識別和強調不同局部應用間的共同性，揭示并消除冗余信息，檢測并解決各種沖突，統一考慮是否滿足整個企業的應用需求。它包括：MES數據平臺內部的數據組織、企業數據總線上所有MES應用的數據交換規范、企業數據模型。 三、MES實施路線 （一）實施方法論 許多企業信息化的失敗并不是技術落后、資金缺乏，而是企業中人、組織和企業文化的改變沒有與管理變革相適應。因此，實施方法論在企業變革中十分關鍵。 要求：根據企業管理變革框架，確定信息系統的總目標、分目標及項目范圍；根據企業管理變革框架和業務參考模型，反復與用戶溝通，循環迭代，確定企業業務需求；通過工作流建模和仿真技術，得出企業數據模型；已有企業信息系統為基礎，結合人、組織和企業文化的轉變過程，通過重復以上步驟不斷對系統進行完善，最后完成信息應用系統；企業管理模式的改革。 （二）實時數據庫是基本條件 定位于控制層和決策層中間和以物流為中心的MES，其宗旨就在于采集數據、校正數據、處理數據，并最終通過已經平衡的數據去控制生產活動，為企業獲取最大的經濟效益。可想而知，如果沒有現場完整的實時數據，MES便成為無水之源、無米之炊。 （三）以集成思想組織系統建設 MES是以先進成熟的技術為依托，通過對生產實時數據的采集、分析、處理和應用，建立符合企業實際情況的信息應用系統。在這個前提下，MES的建設，應以集成為主，選擇先進成熟的軟硬件產品，通過二次開發，在企業得到快捷有效的應用。系統應用的開發是為集成服務的，接口模塊的開發則為系統的信息集成提供有力的保證。在這種開發思想的指導下，將多平臺、多應用、多接口的各種信息有機地集成到系統中。 （四）采用先進的設計方法 采用企業數據模型作為企業信息集成的基礎框架。完善的數據采集體系，數據具有權威性，每一信息個體有且僅有惟一的輸入。基于瀏覽器的Intranet技術和C/S&B/S的方式進行設計，盡量采用B/S結構。引入平臺思想，使系統適應設計、開發、運行等不同階段的信息服務需求，便于組織前端服務和應用服務。多應用、多接口、多平臺和多信息集成，采用最新Microsoft .net技術。 （五）重視建立雙向交流的渠道 雙向交流渠道的建立健全是項目成功的關鍵因素。MES系統要能順利實施，并為企業創造效益，還需要企業在多個方面的積極配合。 （六）一把手原則 “一把手原則”毫無疑問地應該是信息化建設成功的根本保證，同時也被實踐所證明。企業的一把手應把信息化建設放在企業發展應有的位置；企業的信息工作主管要把計算機應用的規劃和實施提到議事日程上來；企業的中層領導則更須直接領導和參與項目的具體開發和應用。 （七）項目牽頭 從“三分技術七分管理”的道理可以看出：業務部門應該是項目的牽頭單位，而信息部門則對項目的開發、實施和技術支持負責。需要強調的是企業應該對信息化工作的科技含量和辛苦付出給予充分的承認和肯定。 （八）操作人員直接參與 這種參與，不是一般意義上的按照使用說明書一步一步地去做具體的操作，而是應該從項目需求分析開始到系統最終投用的全過程，這是因為他們對自己的崗位最有發言權。提高操作人員的主動性、積極性和主人翁地位，是MES取得實效和成功的關鍵因素之一。