吉宁博士观点
1引言
上个世纪80年代后期，流程工业过程控制与企业生产管理发生了巨大变化多学科间的相互渗透与结合，使过程控制与企业生产管理朝着一体化的方向发展，形成了企业综合自动化的新模式在企业生产管理方面，以企业资源计划(ERP)系统、供应链管理(SCM)系统和客户关系管理(CRM)系统为代表的生产管理信息系统正在得到广泛应用，提升了生产管理效率在生产管理过程自动化方面，以DCS、PLC为代表的自动化装备得到了广泛的应用，大大提升了生产过程控制水平和产品质量。过程控制层与管理层之间的信息脱节问题已经凸显，制约了企业生产管理水平的提升，所以企业急迫需要生产管理和控制一体化的解决方案。
图1HOLLiAS-MES在企业生产管理信息集成中的位置
2生产企业信息化解决方案HOLLiAS-MES
和利时公司适应工业发展需要，为流程行业开发了生产调度系统HOLLiAS-MES(ManufacturingExecutionSystem)该系统以企业级实时、关系数据库为核心，提供实时信息系统、质量分析系统、设备维护管理系统、能源管理系统、批量管理系统、生产成本核算系统和生产调度系统，为企业生产管理人员进行过程监控与管理、保证生产正常运行、控制产品质量和生产成本提供了灵活有力的工具它具有丰富的与DCS、PLC等控制设备的通信接口，并可与企业经营管理系统集成，实现企业生产管理合控制一体化，可以广泛适应于石油、化工、电力、制药、建材、冶金、造纸等流程企业生产管理。
HOLLiAS-MES以生产信息为核心，为企业决策系统提供直接的支持，丰富的可灵活配置的功能模块，满足不同行业的应用要求。通过OPCClient模块与不同的控制系统进行数据交换，满足生产需要。它包括以下子系统：
(1)实时信息系统包括不同的控制系统的接口、实时历史数据存储、趋势、报表、监控信息、Web信息发布等功能；
(2)质量分析系统包括实验室数据管理、统计过程控制(SPC)等管理功能；
(3)设备维护管理系统包括设备状态监控、维护管理等功能；
(4)能源管理系统是对企业内部水、电、汽等公用工程资源的管理；
(5)批量管理系统适合于制药、冶金等批处理工业，主要是配方管理、批次信息跟踪，满足GMP(GoodManufactoryPractice)、FDA(FoodandDrugAdministration)的要求；
(6)生产管理成本核算系统实时统计消耗并核算生产过程成本，通过成本因素来了解生产情况
(7)生产调度系统制定生产计划，综合监视、协调、管理生产执行过程。
图2HOLLiAS-MES体系结构图
2.1实时信息系统HOLLiAS-RMIS(RealtimeInformationSystem)
RMIS具有良好的开放性，可以和不同厂家的DCS进行数据整合，形成统一的实时信息管理系统该系统包括过程数据接口、实时数据库、过程数据分析工具、过程可视化组态工具等。企业生产管理人员能在同一画面、趋势、报表中集中得到生产工艺上相互关联但又分散在不同DCS系统中的信息，便于对比、分析、跟踪、监视，有利于全面系统地把握全厂生产状况。
(1)数据获取接口I/OServers支持OPC、DDE等多种通讯协议，可连接到由和利时、横河、霍尼韦尔、西门子、罗克韦尔、ABB、费希尔-罗斯蒙特、日立、三菱、欧姆龙等工业自动化厂家生产的DCS、PLC、RTU等设备。
(2)实时数据库存储生产过程中产生的数据，具有存储速度快、存储空间小，标准的SQL或OLEDB.API应用编程接口为第三方提供了标准的、主流的开发环境等主要特点。
(3)数据分析工具，为充分发挥过程数据的最大价值提供了手段，提供数据趋势分析与查询，并通过MSOFFICE生成综合性数据报表。MES和微软的OFFICE办公软件紧密结合，提供了强大灵活的统计报表功能。
(4)过程可视化组态工具提供了丰富的监控手段，按照企业生产管理的需要对过程数据、管理数据进行整理、加工、计算，得到有用的信息，并以图形、表格等方式表现出来，使企业生产管理人员得到充分的信息，对生产进行监视，以了解实时生产情况。
(5)所有的分析数据和监控画面均可放到企业信息门户上，无论在办公室、家庭、饭店或世界任何地方，都能随时随地了解生产现场情况。
2.2质量分析系统HOLLiAS-QAS(QualityAnalyzedSystem)
质量分析系统容纳了实验室分析系统LIMS(LaboratoryInformationManagementSystem)和统计过程控制SPC(StatisticalProcessControl)。
质量管理贯穿于企业生产管理活动的全过程实验室分析系统LIMS对实验室数据进行管理，为统计过程控制提供了离线数据源，是流程业质量管理的基础。QAS提供完整的实验室信息管理系统，将实验室数据为原料采购、生产过程控制与生产管理、生产技术管理、产品销售等活动所共享，完成样品管理、样品跟踪、实验数据采集、统计质量控制图和质量标准管理等。
统计过程控制(SPC)，对关键过程控制参数和质量检测参数进行监控，帮助操作人员提升生产操作水平、控制影响产品质量的参数，为提升产品质量控制提供支持。
(1)控制图(XRS)：允许分析现场数据的变化，可以分析平均值、极差或标准差此方法可用于分析操作平稳度，可以用来判断质量变化是偶然波动还是由系统故障引起的。
(2)工序能力图：用特征值(如温度、流量等)分布图分散特性来量度工序实际加工能力，并自动计算工序能力指标(Cp、Cpk)，峰值和偏差，此方法可以计算工序在受控状态下对加工质量的保证能力。
(3)排列图：分析错误和故障发生频率对产品质量的影响程度。
2.3设备维护管理系统HOLLiAS-MMS(Maintenance&ManagementSystem)
设备维护管理系统(MMS)完成从工厂设计到企业生产管理运营全过程的设备管理主要功能包括设备运行监控、设备台帐管理、预防性维护管理、维护计划及调度、维护工作单管理和设备性能分析等。
(1)设备运行监控
MMS以实时数据为基础，监控设备运行如监控设备启停状态，累计设备运行时间，及时提醒设备运行切换；通过计算分析，发现设备发生故障或进入故障临界区时，快速报警或产生设备运行异常预报，弹出维护提示信息，直接发出维护工单，指导设备维护，辅助应急处理。
(2)设备台帐管理
设备台帐管理为企业生产设施提供了有效管理手段，这些设施包括了企业生产管理活动所有的设备、构筑物和运输系统。
分层次结构的设备台帐管理模式，适合不同工业领域设备管理的需要。
强大的查询功能，如对分厂或区域的设备从设备本体到相关零部件进行查询，对设备的使用状态进行查询。
(3)预防性维护
预防性维护模块用于安排常规的预防维护工作，包括创建维护计划、下达维护、任务，维护计划的执行与控制既适应一般的或周期性维护的需要，也适应临时性任务的管理需要。
图3预防性维护管理图
(4)工作单管理
工作单管理模块用于故障报告、工作单、工作单计划和执行报告的管理。
·故障报告和工作单的制定；
·适应意外事件的应急处理；
·可快速重新制定计划；
·完整的历史记录(时间、原料或配件、工单执行人、执行结果等)，将故障原因和采取的措施联系在一起，构成排除故障和对生产装置进行维护总结的基础；
·维护成本管理；
·用户可自定义工单状态、优先级、工作单类型、事件、故障类型、故障原因和采取的措施等内容，适应企业生产管理需要；
·可与MicrosoftExcel和MicrosoftProject链接。
2.4能源管理系统HOLLiAS-EMS(EnergyManagementSystem)
能源管理系统主要对企业内部水、电、汽等公用工程资源的管理，为工艺生产正常运行提供监控与管理它与生产调度系统系统密切结合，完成生产与能源的协调管理。合理利用资源、节约能源，最大限度地降低生产成本，最大限度降低对环境的污染。
EMS提供企业能耗成本、企业能耗定额管理，统计各部门、各车间能源消耗状况，监控设备运行耗能状况，提供产品能源单耗、各工序能耗、大耗能设备的能源利用实时监控等。
2.5批量管理系统HOLLiAS-BMS(BatchManagementSystem)
批量管理功能适合制药、冶金、精细化工、饮料、食品等批处理行业的需要通过图形化交互界面，灵活创建配方，并及时调整生产工序和生产线BMS实现生产记录自动化，提供一套完整的批量生产过程的历史记录，提升生产灵活性和可跟踪性。
·图形化创建配方、生产工序和生产线；
·批量生产工艺管理；
·生产记录自动化；
·完整的生产过程历史记录；
·不同工艺之间的协调。
配方管理通过从过程模型中选择过程来创建配方，包括主配方(与设备和路径无关)、生产运行动态控制配方(与设备相关)的管理。BMS自动计算出物料需求和配料数据。
批量生产管理功能BMS完成工序至工序的材料跟踪，批量记录和报表，实现生产记录自动化，提供完整的批量生产过程的历史记录，提升生产灵活性和可跟踪性，提供完整的生产记录和材料的来龙去脉这满足了产品管理的需要，满足GMP和FDA的要求当产品出现问题纠纷时，可以追溯到产品生产过程的各种消耗及生产数据找出问题，或追溯出使用相同原料的其它产品的去向。
通过人机界面工具，掌握生产配方、计算公式、批量标识，掌握批量管理所定义的设备运行，监控当前批量生产状态，对一个特定的批量控制进行修改〔如配方及控制参数的修改)。
BMS与过程控制系统、实验室管理系统相结合，对产品质量变化情况以及影响质量变化的工艺指标等因素进行关联监控、分析与管理。
2.6生产成本核算系统HOLLiAS-MCAS(ManufactureCostAccountSystem)
生产成本核算系统MCAS主要是直接生产成本(物料、能源消耗)，如果加上工资成本、设备折旧及企业生产管理等费用的分摊，可以算出生产的实际成本。利用实时数据动态地监控生产成本，使成本控制发生在生产过程中，而不是在生产的完成后，以达到降低成本的目的；与企业资源管理中静态的资产管理相连接，对生产过程的中间库存和中间产品动态信息进行管理，提供成本和物流控制与管理的信息支持；成本可以落实到每个班组或个人，直接将生产成本与员工的利益挂钩，提升员工的责任心和积极性有两个方面的作用：
(1)对生产实际消耗清楚，可以及时发现生产成本的变化，对市场销售及时相应，在保证盈利的情况下，提升产品的竞争力。
(2)根据历史数据可以制定出合理的标准成本，实际成本与标准成本比较，可以作为班组竞赛和考核的工具。
图4生产调度管理基本功能图
生产调度系统PSS完成生产闭环管理，它将企业生产计划在企业生产能力约束下，分解为物料需求计划、生产作业计划等，并将相关信息下达到过程控制层；统计生产作业实绩，与生产作业计划进行比较，形成调度控制信息。PSS还将生产统计结果准确及时地反馈给企业计划层。
PSS运用化工流程模拟技术，为制定生产方案、确定物料平衡关系、能量需求关系提供支持；满足制定多生产方案、生产不同产品的需要；化工流程模拟技术还为优化操作、技术改造提供方便、快捷、经济的支持。
PSS具有强大生产调度预警功能，系统以装置操作经验生产不同产品的需要；化工流程模拟技术还为优化操作、技术改造提供方便、快捷、经济的支持。
PSS具有强大生产调度预警功能，系统以装置操作经验和过程模拟为基础，通过对实时数据的综合分析系统实时把握系统当前所处的状态和可能出现的情况，对可能发生的事故或波动提前给出预报分析并调用显示相应的处理方案等。
生产调度信息集合汇总了调度工作所需的各种信息，是生产调度人员的一个信息工具包括了各岗位当前在岗人员、工厂值班人员及联系方式、通讯录、天气预报、工厂事故预案等内容。这些内容是根据工厂需要随时更新和扩充的。
3案例分析
浙江新安化工股份公司有机硅厂位于浙江省建德市，是国内有机硅原料生产的骨干厂之一，拥有年产1.5万吨和年产2.5万吨两套生产装置以及相应的后续加工生产线。产品包括各种甲基氯硅烷单体、D3、D4、DMC、硅橡胶等。
图5新安化工有机硅厂企业生产管理系统应用图
该厂是MES产品在化工行业较早应用的厂家之一。用和利时公司产品HOLLiAS-MES来搭建的“新安化工有机硅厂生产管理系统”包括：数据采集与传输、实时和关系数据库、调度平台和应用模块等几部分功能设计上以生产调度为中心，充分考虑并满足了工厂各级管理人员的需要，分为六个模块：实时生产监控、设备管理、产量和消耗统计、质量管理、生产预警系统、生产调度信息。
生产监控模块通过工厂局域网和互联网使管理人员可以在办公室或异地等任何有网络的地方实时掌握装置的运转情况，提升了工作效率。监控内容上不仅覆盖了全厂所有控制系统的内容，而且包括了管理需要但DCS不能提供的内容，如产量、库存、能源消耗等统计性数据；系统在安全性方面有多种考虑和措施，可以满足安全和保密方面的要求。
设备管理包括设备实时运行状态监控、设备运行时间统计、设备台帐、计量仪器设备台帐、安全阀校验使用台帐等，设备管理的电子化不仅使各种记录、台帐便于查询、储存和传递，更重要的是对需要定期检修或校验的设备系统可以自动汇总每周或每月需要校验或检修的设备清单，避免出现遗漏。
产量和消耗统计模块可以替代人工抄表、手工计算，根据实时数据库的信息自动采集、判断并校正、计算并生成各种报表这些报表可以按照要求在网上传递。
质量管理包括了分析数据管理系统，使化验室的分析数据可以像温度、液位等工艺数据一样来储存、查询和应用，还包括了质量报表等方面的内容。
生产预警以装置操作经验和过程模拟为基础，通过对实时数据的综合分析系统实时把握系统当前所处的状态和可能出现的情况，对可能发生的事故或波动提前给出预报分析并调用显示相应的处理方案等。
生产调度信息集合汇总了调度工作所需的各种信息，是生产调度人员的一个信息工具包括了各岗位当前在岗人员、工厂值班人员及联系方式、通讯录、天气预报、工厂事故预案等内容这些内容是根据工厂需要随时更新和扩充的。
4 结 语
MES是企业信息化建设中的关键环节，正越来越被重视。流程型生产企业按照MES实用模型，从基础功能着手，然后在此基础上根据企业生产管理的实际情况进行功能扩充，逐步完善企业生产管理系统，实现从DCS到ERP的信息畅通相信MES能加快企业信息化建设，为我国成为制造业强国作出贡献。
