MES在石油化工行業(yè)的重要性

1、MES在石油化工行業(yè)的重要性石化企業(yè)的核心業(yè)務(wù)流程復(fù)雜，是典型的流程型企業(yè)，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化、節(jié)能 降耗等目標(biāo)，MES必不可少。石化行業(yè)是一個(gè)典型的流程型行業(yè)，其核心業(yè)務(wù)流程涉及原油儲(chǔ)運(yùn)、油品加工和產(chǎn) 品發(fā)運(yùn)三個(gè)主要業(yè)務(wù)，其中油品加工涵蓋將原油加工成產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程，也是石化企業(yè) 生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的重點(diǎn)。整個(gè)過(guò)程涉及油品的多次流轉(zhuǎn)及物性的改變，從原油運(yùn)輸進(jìn)廠， 到輸入一次加工裝置（以物理反應(yīng)過(guò)程為主）、二次加工裝置（以化學(xué)反應(yīng)過(guò)程為主）、 精制裝置等進(jìn)行油品加工，然后輸出到罐區(qū)進(jìn)行油品調(diào)和，直至產(chǎn)品合格。在這一系列 油品加工移動(dòng)過(guò)程中，涉及大量過(guò)程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與物料的監(jiān) 控、

2、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化以及能源合理供應(yīng)等問(wèn)題，迫切需要利用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)石化企業(yè)生 產(chǎn)管理的優(yōu)化。MES在石化行業(yè)的應(yīng)用概況由于石化企業(yè)核心業(yè)務(wù)流程的復(fù)雜性，信息系統(tǒng)的建設(shè)面臨如下挑戰(zhàn)。過(guò)程優(yōu)化困難石化企業(yè)MES的決策具有混雜性，不僅包括連續(xù)過(guò)程變量，而且包含 離散過(guò)程變量。為了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制，必須建立反映連續(xù)過(guò)程主要物理、 化學(xué)變化過(guò)程的過(guò)程模擬模型，并將過(guò)程模型與優(yōu)化模型結(jié)合起來(lái)。生產(chǎn)操作復(fù)雜石化企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境苛刻，生產(chǎn)過(guò)程包含復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程及各種 突變和不確定性因素。特別是裝置啟動(dòng)、停機(jī)和應(yīng)急處理等暫態(tài)過(guò)程的各項(xiàng)操作，不僅 影響生產(chǎn)效率，而且存在著安全隱患。因此，操作管理是石化企

3、業(yè)MES的一項(xiàng)重要任務(wù)，它負(fù)責(zé)監(jiān)督在所執(zhí)行的每一項(xiàng)操作中遵守操作步驟和規(guī)范，在連續(xù)、混合及間歇生產(chǎn)環(huán) 境下為操作員提供流程啟動(dòng)、平穩(wěn)運(yùn)行及停機(jī)等過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)操作指令。能耗高、污染重能耗成本占原油加工成本的70%以上，因此石化企業(yè)信息化不僅要 集成信息流和物料流，還要考慮能量流的集成，使調(diào)度決策功能能夠?qū)ξ锪虾湍芰刻峁?最佳控制策略，不僅達(dá)到提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，而且實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源、減 少污染等目標(biāo)。從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始至今，MES產(chǎn)品已由單一的MES功能模塊發(fā)展到整體解決 方案，國(guó)內(nèi)外很多著名的公司都推出了面向石化行業(yè)的MES，如美國(guó)Honeywell公司的 MES方案、美國(guó)Asp

4、en Tech公司的MES方案和德國(guó)西門(mén)子公司的MES方案，以及中國(guó)石 化牽頭，由石化盈科、浙江中控、中科院軟件所和北京時(shí)林公司共同開(kāi)發(fā)的石化企業(yè)MES 解決方案SMES。石化行業(yè)作為典型的流程行業(yè)，由于信息化與自動(dòng)化基礎(chǔ)較好，其對(duì)MES的需求迫 切，國(guó)內(nèi)外石化行業(yè)都非常關(guān)注MES的建設(shè)，通過(guò)MES將生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)操作集成 起來(lái)，用來(lái)支持整個(gè)企業(yè)的供應(yīng)鏈優(yōu)化，并從中受益。如BP、ExxonMobile、ChevronTexaco、 Shell等國(guó)際知名公司都已在美國(guó)和歐洲的企業(yè)實(shí)施了 MES系統(tǒng)的大部分功能。作為我國(guó)石油化工行業(yè)的兩個(gè)主要企業(yè)，中國(guó)石化和中國(guó)石油在MES的實(shí)施策略上 有所不

5、同：中國(guó)石化在國(guó)家863計(jì)劃的支持下，以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MES產(chǎn)品SMES研發(fā)與 實(shí)施為主；而中國(guó)石油則以美國(guó)Honeywell公司的MES產(chǎn)品為主。應(yīng)用實(shí)踐表明兩個(gè)產(chǎn) 品各具特色，下文將對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)介紹。國(guó)外石化行業(yè)MES解決方案對(duì)比分析Honeywell公司的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)Honeywell的所有業(yè)務(wù)模塊是基于Uniformance平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，其本質(zhì)是一個(gè)一體化 的完整的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)(包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和事件日志數(shù) 據(jù)庫(kù))，業(yè)務(wù)模塊和平臺(tái)是緊耦合的關(guān)系。Honeywell MES產(chǎn)品的核心是Business.FLEXPKS。該產(chǎn)品將經(jīng)營(yíng)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)操 作目標(biāo)，同時(shí)將

6、經(jīng)過(guò)處理驗(yàn)證的生產(chǎn)績(jī)效數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，從而形成計(jì)劃管理層、生產(chǎn)執(zhí) 行層和過(guò)程控制層三個(gè)層次的周期循環(huán)。Honeywell MES主要由價(jià)值鏈管理(Value Chain Management)、先進(jìn)計(jì)劃與調(diào)度 (Advanced Planning and Scheduling)、運(yùn)行管理(Operations Management)、油品 調(diào)和及儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化(Blending & Movement Automation)和生產(chǎn)管理(Production Management)等5個(gè)應(yīng)用套件組成。其中，價(jià)值鏈管理又包括銷(xiāo)售預(yù)測(cè)、運(yùn)輸計(jì)劃、生 產(chǎn)排產(chǎn)、原材料計(jì)劃、供應(yīng)鏈?zhǔn)录芾?、?kù)存計(jì)劃、價(jià)值鏈循環(huán)優(yōu)

7、化和生產(chǎn)計(jì)劃管理等 先進(jìn)計(jì)劃與調(diào)度包括原材料供應(yīng)及產(chǎn)品分配與優(yōu)化、原油組分分析、原油采購(gòu)計(jì)劃、原 油調(diào)度優(yōu)化、生產(chǎn)實(shí)況分析、油品調(diào)和調(diào)度等運(yùn)行管理包括操作指令下達(dá)、運(yùn)行監(jiān)控、 事件監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)室信息管理與集成、油罐組分跟蹤、產(chǎn)品規(guī)格管理、多單元生產(chǎn)運(yùn)行計(jì) 劃等；油品調(diào)和及儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化包括調(diào)和調(diào)度計(jì)劃、在線調(diào)和優(yōu)化、調(diào)和比率控制和調(diào)和 績(jī)效統(tǒng)計(jì)、油品輸轉(zhuǎn)及庫(kù)存跟蹤、罐存計(jì)量管理、輸轉(zhuǎn)模型建立、油品輸轉(zhuǎn)控制、油品 移動(dòng)路徑選擇等；生產(chǎn)管理包括物料平衡和庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)、成本核算、組分計(jì)算與平衡、批 量跟蹤與控制、原材料消耗統(tǒng)計(jì)、物料移動(dòng)跟蹤、多單元生產(chǎn)運(yùn)行計(jì)劃、操作指令下達(dá)和實(shí)驗(yàn)室信息管理等。Aspen Te

8、ch公司的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)美國(guó)Aspen Tech公司是化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域著名的流程模擬、先進(jìn)控制和供應(yīng)鏈管理優(yōu)化 軟件公司，近幾年經(jīng)過(guò)并購(gòu)和整合，也定位在MES解決方案供應(yīng)商。它提出了企業(yè)運(yùn)營(yíng) 管理的理念并開(kāi)發(fā)集成了相應(yīng)的軟件產(chǎn)品。根據(jù)Aspen的定義，企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理 （Enterprise Operations Management, EOM）是一個(gè)企業(yè)級(jí)的集成解決方案，把ERP層、 MES層和DCS （分散控制系統(tǒng)）層進(jìn)行整合，高效地設(shè)計(jì)、管理和運(yùn)營(yíng)制造與供應(yīng)鏈的相 關(guān)業(yè)務(wù)。Aspen Tech公司用于流程企業(yè)的MES產(chǎn)品為Aspen Plantelligence，即智能工廠解 決方案。Aspen

9、 MES體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是以信息總線為集成基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)模塊與集成 平臺(tái)的松耦合，并支持事件驅(qū)動(dòng)等服務(wù)。Aspen Tech的MES解決方案自1998年推出后 得到不斷發(fā)展和完善，并在許多大型石油化工企業(yè)中采用。方案主要包括流程模擬、虛 擬工廠模擬器、生產(chǎn)計(jì)劃與優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度與優(yōu)化、先進(jìn)控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化（RT-OPT）、 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與信息管理、數(shù)據(jù)校正與物料平衡、績(jī)效監(jiān)控與績(jī)效管理、油品調(diào)和、生產(chǎn) 指令管理與操作日志、油品移動(dòng)和罐區(qū)管理等功能模塊以及Aspen Enterprise Platform （AEP ）集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理與生產(chǎn)過(guò)程控制的一體化。這些模塊主要分布在5 個(gè)應(yīng)用套件中

10、，即績(jī)效管理、生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)（PIMS）、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化（ORION）、油品調(diào) 合計(jì)劃調(diào)度和生產(chǎn)管理與執(zhí)行。而生產(chǎn)管理與執(zhí)行包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與信息管理、數(shù)據(jù)調(diào) 理與物料平衡、生產(chǎn)指令管理與操作日志、油品移動(dòng)和罐區(qū)管理、實(shí)驗(yàn)室信息管理（LIMS） 和能量管理。西門(mén)子公司的MES方案SIMATIC IT是西門(mén)子公司提出的MES產(chǎn)品框架和解決方案，其突出特色是以生產(chǎn)工 藝流程為核心，建立了平臺(tái)化、組件化的構(gòu)架，并且建立了大量的控制元器件（控制單 元）庫(kù)和各行業(yè)的典型工藝流程庫(kù)。用戶(hù)可以使用SIMATIC IT提供的動(dòng)態(tài)建模工具自行 配置工藝流程，將自動(dòng)化控制系統(tǒng)中各個(gè)元器件的輸入輸出、邏輯關(guān)系定義清楚，從而 將整個(gè)車(chē)間的信息流集成起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)間數(shù)據(jù)的分發(fā)、采集、計(jì)算與分析。在此基礎(chǔ) 上，SIMATIC IT根據(jù)ISA-95的規(guī)范，建立了若干應(yīng)用組建系統(tǒng)，包括車(chē)間生產(chǎn)管理、 質(zhì)量管理、設(shè)備管理等方