2023年中國生產執行系統 MES 的發展及應用需求

2022-10-16 10:12:07 字數 3785 閱讀 3989

**mes(英文manufacturing execution system的縮寫),即生產執行系統,2023年2月27日,*******在**網路安全和資訊化領導小組第一次會議上講話,沒有資訊化就沒有現代化,當今時代,以資訊科技為核心的新一輪科技革命正在孕育興起,資訊化日益成為創新驅動發展的先導力量,深刻改變著人們的生產生活,有力推動著社會發展,我們更好的利用網際網路,改造提公升傳統產業,培育發展新產業,新業態,推動經濟提質增效公升級,邁向中高階水平,近年來國內生產企業面臨著更加嚴峻的形勢與挑戰,一方面生產效益發展空間有限,主要表現在國際商品貨物競爭激烈,國內生產企業與國外的相比,存在著對環境的汙染、能耗高、質量損失嚴重、資源利用率的不合理,並且生產安全穩定執行壓力大;另一方面生產執行要求提高精細化管理水平,主要還是提高資訊化建設的發展以及實現管理決策與生產過程的有效溝通和優化。mes在工業中是我國資訊化發展的典型代表,未來幾年是我國資訊化發展的『成型關鍵期』,企業的制度、物流和資料正在成為影響我國資訊化發展的關鍵因素。mes將會成為我國最重要的戰略新興產業和資訊時代的基礎設施。

作為企業穩定和安全生產的基礎與前提,mes系統是生產製造企業實現安全長週期執行的基本保障,也是企業轉變經濟增長方式,提高精細化管理水平和實現可靠性管理理念的基本前提。隨著商品的質量標準和環保要求不斷提高,生產企業的改造壓力逐步加大;生產環境苛刻,生產過程包含複雜的物理和化學過程及各種突變和不確定性因素,生產執行複雜艱鉅,需要對物料和能量提供最佳控制策略,不僅要提高生產效率和降低生產成本,還要考慮節約能源、減少排放和汙染。

一、mes的產生與發展

據稱上世紀80年代中期,美國先進製造研究機構(amr)首先提出mes的概念,明確指出:mes是位於上層計畫管理系統與底層工業控制之間、面向車間層的管理資訊系統。它為操作人員、管理人員提供計畫的執行、跟蹤以及所有資源(人、裝置、物料、客戶需求等)的當前狀態資訊。

目前mes應用在歐美等發達國家處於乙個蓬勃發展的階段,在國內實施mes專案的企業的範圍越來越廣,目前在我國形成了煉油工業、化學工業、醫藥工業、食品工業、化纖紡織工業、機器製造業、汽車製造業、航空業、造船業、半導體製造業、冶金業、煉鋁業等不同行業領域都應用了mes系統管理模式。特別是在石油、天然氣、石油化工領域,過程控制非常必要。功能的擴充套件也越來越豐富。

對於工廠底層資料的採集,處理和資訊的展示,mes系統會通過最快的速度和最低的成本響應市場的需求,通過整合各單元資料,處理資訊,統計管理業務,為企業生產統計及成本核算提供資料支援,助力企業的節能降耗實踐。我國的許多高等院校、科研院所都在從事這方面的研究與應用開發工作,在理論研究方面,加入了並行、敏捷、網路化、可重構等一些先進思想;在系統設計方面,則採用物件導向、構件、**等技術,取得了不少有益的成果。九五期間,清華大學、浙江大學、北京航空航天大學等單位在國家863計畫資助下在mes理論與應用系統開發方面做了一定的研究工作。

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隨著mes產品的日益成熟和國外石油化工公司mes系統建設的開展以及市場競爭的加劇,國內石油化工公司也逐步積極投人到mes系統的建設中,以實現生產過程優化、節能降耗等目標。

二、mes的產生與發展業務需求

對企業的生產活動進行指導、協調、監督、服務,以促進「安、穩、長、滿、優」的生產運營,並推動生產技術的進步與公升級、提高生產技術經濟指標,向國內、國際先進水平看齊。具體涉及的生產執行業務需求有,提高統籌管理生產執行能力,增強對生產製造企業實際生產資料的及時獲取能力;協調保障企業的安全、平穩生產,強化生產指揮作用,全面了解企業生產、裝置存在的問題,提高非正常生產情況下應變能力,實現生產批次資訊的整合及產品質量問題的追溯;建立高效、準確的企業生產執行考核機制;實現對裝置執行、故障、檢修的資料及時獲取和分析能力;建立基於狀態監檢測的裝置可靠性管理機制;建立高效、準確的企業生產執行及裝置執行考核。對於專項業務需求有跟蹤新建、擴建、技術改造、檢維修等工廠開工準備進度,實現開工方案的管理,對企業開工前的生產準備條件進行管理;及時準確了解企業的生產執行資料,包括原料進廠、生產、庫存量、產品出廠、節能、、環保、開停工等資訊;及時協調、處理各類非計畫停工、裝置搶修、檢修等影響生產的突發事件;實現主要經濟技術指標的對比分析;結合基於狀態監測維修(cbm)的裝置可靠性管理,通過對故障的分析、判斷,輔助制定檢修策略,實現對裝置執行監控、維護保養和檢修過程管理,保障裝置平穩執行。

資訊化需求從製造企業的關鍵裝置直接採集生產資料,整合現場工業監控**,增強對工廠真實生產情況的實時、準確掌握能力;製造企業裝置生產資料、庫存資料、進出廠資料的自動逐級上報、彙總、檢查,減少人為調整因素影響;採集製造企業的關鍵機組、機幫浦狀態監測執行資料及裝置腐蝕監測資料,實現裝置採集資料的彙總、分析、診斷及報警;建立技術服務平台,實現工廠主要資訊系統的集中監控和技術支援。

三、資料**

實時資料通過生產專用網路範圍內的生產過程自動化領域的集散控制系統dcs((distributed control system)或plc控制系統(programmable logic controller),還有已公升級到opc伺服器的dcs介面,實時資料系統是應用與資料的整合平台,乙個效能優良、能滿足企業現在和將來需要的實時資料,為更多的應用提供統一的資料平台,基於統一的企業模型,為客戶化的應用提供簡單易組態的開發環境。目前實施資料系統具有統一的資料採集基礎結構和連線多種系統的實時資料庫的產品化介面(rdi),通過這些產品化rdi介面採集生產過程中的實時資料,通過對前期生產企業mes的實施經驗進行總結,發現由於mes直接從生產控制層的dcs系統和化驗裝置中採集資料,資料採集頻度達到了分鐘級,因此系統資料資訊具有較高的實效性。其次,mes的使用者不僅覆蓋了企業的生產管理層,而且也覆蓋了企業的生產操作層,所有生產車間的操作人員都是mes的終端使用者,因此具有使用者數眾多、資料訪問量大等特點。

再加之企業的生產對安全穩定性的要求極高,因此要求mes系統必須具有良好的穩定性和不可中斷性。提供基於web訪問的管理平台,提供靈活直觀的資料分析及圖形展示。(資料庫支援多個標準介面,同分散控制系統(dcs)、資料

採集與監控系統(scada)以及關係型資料庫或主要業務應用系統等實現資料交換。)

四、資料分析

企業資料是企業的資源,好的企業資料對資料的整合、應用系統的整合和擴充套件都有著積極的意義,mes應用配套軟體提供了如實時監視、資料包表、趨勢分析等視覺化工具,採用b/s和c/s結合的方式,方便企業使用者使用。比如,系統支援實時/歷史資料的web頁面編輯,從client模組到web瀏覽再到office嵌入,真正實現了所見即所得。資料需求分析包括靜態資料及動態資料兩部分資料型別。

4.1靜態資料

靜態資料需求分析範圍包括:企業或者企業區域編號及名稱,物料的類別及名稱,原料品種的編號及名稱,產品編號及名稱,裝置編號及名稱,裝置故障編號及名稱、產品質量指標編碼及名稱,裝置技術引數分類編號及名稱,取樣點資訊、樣品等資訊。

4.2動態資料

管理類資料,即:生產日、周、年等報表資料,裝置負荷、質量化驗資料,能耗資料,企業檢修計畫等指標分析資料等。實施類資料,即:

實時能耗、實時狀態監測、實時腐蝕測厚、實時資料傳輸狀態,工藝指標、工藝流程圖、裝置負荷、裝置能耗、生產**、裝置狀態監測報警資料等實時資訊。文件類資料,包括企業規章制度、工藝資料、裝置資料、非計畫停工資料、故障案例、典型事故案例、企業基礎資料資料。

五、資料儲存、共享、整合

隨著網際網路快速普及,無論是電信運營商,還是各大銀行,保險公司石油、化工,煤炭等領域都花費了鉅額資金建立了自己的企業級資料倉儲,具備了完整的資料庫管理功能,具有資料的大量性,儲存的永續性,可靠性,共享性特點,例如美國甲骨文公司的一款關聯式資料庫管理系統(oracle database),在資料庫領域處於地位很高的產品,針對大型企業在一定程度上解決了應用之間的資料共享和互通的問題,並為企業提供資料的決策支援。近年來各大企業把資料分為不同**、不同的處理方式、不同質量的資料在邏輯上或者物理上有機的集中,從而為企業提供全面性質的資料共享,在企業資料整合領域,已經是很成熟框架模式了。

大資料正在成為工業經濟向知識經濟轉變的重要特徵,成為新時代最關鍵的生產要素和產品形態,使人們可以利用各種資料創造新的機遇和挑戰。

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