一、引言 　　20世紀90年代，我國化工企業(yè)基礎(chǔ)自動化建設與改造基本完成，部分企業(yè)還實施了 ERP （Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源規(guī)劃） ，但因缺乏將ERP和控制系統(tǒng)連通的橋梁——中間層，從而使ERP與控制系統(tǒng)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(zhí)行系統(tǒng)（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(yè)信息系統(tǒng)ERP/SCM和過程控制系統(tǒng)DCS/PLC的中間位置。ERP作為業(yè)務管理系統(tǒng)，DCS/PLC作為控制系統(tǒng)，而MES則作為生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)。MES與上層ERP等業(yè)務系統(tǒng)和底層DCS等生產(chǎn)設備控制系統(tǒng)一起構(gòu)成企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)，一是把業(yè)務計劃的指令傳達到生產(chǎn)現(xiàn)場，二是將生產(chǎn)現(xiàn)場的信息及時收集、上傳和處理。MES不單是面向生產(chǎn)現(xiàn)場的系統(tǒng)，而是作為上、下兩個層次之間雙方信息的傳遞系統(tǒng)，是連結(jié)現(xiàn)場層和經(jīng)營層，改善生產(chǎn)經(jīng)營效益的前沿系統(tǒng)。MES也不是一個特定行業(yè)的概念，而且應用于各種制造業(yè)的重要信息系統(tǒng)。MES主要負責車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個設計良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、物料跟蹤、物料平衡、質(zhì)量控制、設備故障分析、網(wǎng)絡報表等管理功能，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺可以同時為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務。系統(tǒng)通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實時化的ERP/MES/SFC信息體系。 三、生產(chǎn)信息系統(tǒng)在企業(yè)信息化系統(tǒng)中的位置 　　企業(yè)生產(chǎn)信息化系統(tǒng)包括過程控制系統(tǒng)和MES系統(tǒng)，它和ERP系統(tǒng)構(gòu)成整個企業(yè)的信息化系統(tǒng)， MES是連接底層控制系統(tǒng)與上層管理的橋梁，主要負責生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，而生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)是整個MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)子系統(tǒng)，也是其核心子系統(tǒng)。 　　1.過程控制系統(tǒng)（DCS） 　　要實現(xiàn)企業(yè)的數(shù)據(jù)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(yè)主干網(wǎng)，實現(xiàn)整個企業(yè)計算機網(wǎng)絡化。由于有了企業(yè)網(wǎng)，DCS可以與實時數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，利用局域網(wǎng)互連技術(shù)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(xiàn)場的DCS數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集，采集站再把DCS數(shù)據(jù)寫入到實時數(shù)據(jù)庫中。 　　生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和信息集成工作在整個信息化系統(tǒng)工程中屬于基層平臺，為后續(xù)工作創(chuàng)造條件. 　　2.過程監(jiān)控層 　　在過程監(jiān)控層，主要完成下面內(nèi)容： 　　· 流程圖瀏覽 　　用戶可以在局域網(wǎng)、企業(yè)Intranet、國際互連網(wǎng)Internet上瀏覽企業(yè)的各個裝置的流程圖面，數(shù)據(jù)更新情況，了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況。 　　· 流程圖組態(tài) 　　可以根據(jù)裝置情況，自由組態(tài)各種流程畫面。 　　· 實時數(shù)據(jù)查詢 　　可查看系統(tǒng)內(nèi)的所有位號的生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)及其靜態(tài)詳細信息，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)查詢 　　歷史數(shù)據(jù)查詢是客戶端瀏覽查詢實時數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)的程序，該程序負責查看歷史數(shù)據(jù)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(tǒng)內(nèi)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(xiàn)的報警做出方便，快速，準確的查詢。 　　3.生產(chǎn)調(diào)度層 　　信息化系統(tǒng)調(diào)度層的實現(xiàn)，不再是從前的調(diào)度員只完成一些簡單的信息轉(zhuǎn)達，而是要及時了解生產(chǎn)的瓶頸，通過及時調(diào)度提高瓶頸的流通能力。這一部分工作內(nèi)容是，在原先數(shù)據(jù)采集和一次信息集成的基礎(chǔ)上，進行相關(guān)的軟件開發(fā)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(guān)能量消耗、熱量平衡等二次信息，了解各個裝置的生產(chǎn)能力。 　　當然針對調(diào)度層希望獲得當時生產(chǎn)情況下的實時能量分布數(shù)據(jù)，這樣才可能做到及時調(diào)整，而不是等月報、年報等出來后的事后調(diào)整。調(diào)度層不僅要對下面生產(chǎn)裝置發(fā)出有關(guān)指令，而且要對上級管理層及時匯報生產(chǎn)裝置全面情況與接受上級管理層發(fā)出的計劃指令，完成上、下二層之間的有效連結(jié)。 　　其主要實現(xiàn)如下功能： 　　· 生產(chǎn)過程監(jiān)視 　　對全廠生產(chǎn)的主要工藝過程、一化肥、二化肥生產(chǎn)全流程、火炬系統(tǒng)進行實時的圖形顯示監(jiān)督，對主要工藝運行參數(shù)進行安全監(jiān)督與事故報警。對全廠現(xiàn)場的生產(chǎn)運行狀態(tài)進行圖形顯示監(jiān)督，包括質(zhì)量分析、生產(chǎn)溫度、壓力、流量的運行狀態(tài)等，對各系統(tǒng)異常情況進行事故報警。 　　· 事故報警處理 　　對于生產(chǎn)異常情況進行實時調(diào)整，盡快解決，保證生產(chǎn)正常、安全、穩(wěn)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(guī)的處理過程，直接給出操作步驟，以輔助調(diào)度、提高應變速度。對事故處理結(jié)果進行記錄、以便查找分析原因。 　　· 工藝參數(shù)分析 　　可以對每一個工藝參數(shù)做出分析，查看一段時間內(nèi)的趨勢圖，求一段時間內(nèi)的平均值，合格率，平穩(wěn)率，偏差，最長超標時間，累積超標時間等分析數(shù)據(jù)。對控制點的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)后，能在該工具的界面上做部分數(shù)據(jù)的修正。并且可以給高級用戶安全管理權(quán)限。同時能打印你所需的數(shù)據(jù)和趨勢圖。 　　· 事故追憶 　　以事故為單位組織數(shù)據(jù)，幫助查找事故原因;每一事故有一觸發(fā)條件，該條件能讓用戶自己組態(tài);每一事故的相關(guān)位號可自由組態(tài);當一事故發(fā)生時，能記錄相關(guān)位號在半小時以前的實時數(shù)據(jù)及24小時的歷史數(shù)據(jù)，能記錄事故發(fā)生后相關(guān)位號在半小時內(nèi)的實時數(shù)據(jù)及24小時的歷史數(shù)據(jù)，并可同時顯示在同一趨勢圖上。當事故發(fā)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(shù)考核、報警考核、產(chǎn)量考核、收率考核。對班組各重要的工藝指標進行統(tǒng)計分析，得出科學公正的結(jié)果，能計算出各工藝參數(shù)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(tǒng)計，根據(jù)簡單的物料關(guān)系，計算出班組的產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)利潤查詢 　　主要功能是以裝置的物料平衡為基礎(chǔ)，能累積算出某裝置的在線利潤。各裝置的有關(guān)利潤計算的位號能自由組態(tài)。對各位號的數(shù)據(jù)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(chǎn)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(shù)，以物料平衡的名稱來組織數(shù)據(jù)，每一物料平衡可自由定義輸入和輸出，每一數(shù)據(jù)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(fā)生的故障情況。 　　· 綜合統(tǒng)計分析 　　根據(jù)廠領(lǐng)導、各部門和調(diào)度中心本身的需要，對全廠生產(chǎn)狀況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及數(shù)據(jù)分析，提供全廠生產(chǎn)系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、能耗系統(tǒng)及其他輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的每班、每日及月生產(chǎn)情況報表。定時進行物料平衡、熱平衡計算，確定生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)，找出原料與能量損耗不合理的原因。 四、生產(chǎn)運行系統(tǒng)系統(tǒng)總體框架 　　生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)用于公司的日常生產(chǎn)調(diào)度管理，實現(xiàn)對生產(chǎn)成本的實時控制與分析、調(diào)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(chǎn)效率，規(guī)范車間的各項正常管理、統(tǒng)一車間的信息化管理，加強操作的標準化程度和改善產(chǎn)品質(zhì)量。為實施MES打下堅實的基礎(chǔ)。 　　由于生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)主要面向生產(chǎn)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(tǒng)不但能夠滿足當前的需要，還能適應未來的發(fā)展，系統(tǒng)應采用面向?qū)ο蟮慕M件式開發(fā)，在系統(tǒng)的技術(shù)框架中采用多層體系結(jié)構(gòu)，從而使系統(tǒng)具有業(yè)務變化的適應性。 　　生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)總體框架由“一個中心、一個門戶、三個系統(tǒng)支撐平臺和兩個核心平臺”構(gòu)成。一個中心指數(shù)據(jù)中心;一個門戶指綜合信息門戶、三個系統(tǒng)支撐平臺指安全管理平臺、數(shù)據(jù)交換平臺和系統(tǒng)監(jiān)控和管理平臺;兩個核心平臺指基礎(chǔ)信息平臺和核心應用平臺。 　　數(shù)據(jù)中心用來保存生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)。由于生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)所設計的數(shù)據(jù)資源類型復雜，包括關(guān)鍵生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、將來的遙感影像等多種類型數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大、相關(guān)性強、一致性要求高。因此，要求建立信息標準來統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)管理，并且在統(tǒng)一合理的數(shù)據(jù)庫規(guī)范基礎(chǔ)上，指導基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設。在建設數(shù)據(jù)倉庫的過程中，需定義出邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、倉庫模型、融合策略、軟硬件環(huán)境、信息流程以及功能模塊和實現(xiàn)方法等。 　　基礎(chǔ)信息平臺是生產(chǎn)運行調(diào)度人員進行數(shù)據(jù)與信息管理的基礎(chǔ)平臺，負責對數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)模型的維護、基礎(chǔ)信息的更新與管理。 　　數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換平臺與其它系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享、交換，建立起一套完善的數(shù)據(jù)更新機制。 　　核心應用平臺用于日常生產(chǎn)監(jiān)督、生產(chǎn)調(diào)度，生產(chǎn)計劃編制、計劃下達，成本核算以及統(tǒng)計分析等。 　　綜合信息門戶為系統(tǒng)內(nèi)外用戶提供了一致的信息訪問方式。生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)將形成用戶端、接入管理層、業(yè)務邏輯層與數(shù)據(jù)存儲層，在安全平臺提供的身份認證服務的支持下，系統(tǒng)可通過不同渠道如內(nèi)部網(wǎng)站、客戶端、通信網(wǎng)關(guān)、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(tǒng)時，可獲得一致的信息。 　　系統(tǒng)監(jiān)控與管理平臺實現(xiàn)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可擴展性、開放性、規(guī)范性、安全性、可靠性等進行維護管理。監(jiān)控是其關(guān)鍵應用，可以分為系統(tǒng)級監(jiān)控（技術(shù)平臺、主機、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、應用程序等）、應用監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控、告警處理等幾個層次。 　　應用系統(tǒng)的安全需要從多個角度進行管理，如數(shù)據(jù)、訪問權(quán)限、功能權(quán)限、分析權(quán)限、數(shù)據(jù)交換、加密、身份認證等。由于內(nèi)部涉及的多個子系統(tǒng)，外部未來也要與眾多的其他系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)建立安全管理平臺，與系統(tǒng)監(jiān)控管理平臺配合，主要用于維護數(shù)據(jù)與應用層面的安全，同時通過該平臺維護自身的安全參數(shù)，設置防護等級與加載常用安全措施。 五、生產(chǎn)運行系統(tǒng)在MES系統(tǒng)中的地位 　　MES系統(tǒng)主要負責生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行，涵蓋的內(nèi)容非常廣泛，它包括公司生產(chǎn)運行管理、操作管理、生產(chǎn)計劃制定、輔助決策等，其中生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)是整個MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)子系統(tǒng)。太極計算機股份有限公司開發(fā)的生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)主要包括兩部分：一部分是構(gòu)建的基礎(chǔ)系統(tǒng)平臺，包括系統(tǒng)監(jiān)控與管理平臺，安全管理平臺，數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)交換平臺和基礎(chǔ)信息管理平臺;另一部分是基于基礎(chǔ)系統(tǒng)平臺而開發(fā)的核心業(yè)務子系統(tǒng)，包括： 　　1） 設備可靠性管理 　　2） 生產(chǎn)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(shù)管理 　　9） 統(tǒng)計管理 　　10） 報表管理 　　11） 綜合查詢 　　其中，基礎(chǔ)系統(tǒng)平臺，尤其是數(shù)據(jù)中心，可以作為整個MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心，所開發(fā)的核心業(yè)務子系統(tǒng)是整個MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)業(yè)務子系統(tǒng)，所開發(fā)的核心業(yè)務子系統(tǒng)所計算、分析的結(jié)果數(shù)據(jù)可以直接提供給MES系統(tǒng)其它模塊使用。 六、結(jié)束語 　　綜上所述，MES的發(fā)展勢在必行，而其主要的核心系統(tǒng)生產(chǎn)運行系統(tǒng)在MES中起著極其重要的作用，它是MES的基礎(chǔ)部分，生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對MES起著支撐的作用，隨著企業(yè)信息化的發(fā)展，必將出現(xiàn)以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，走出一條科技含量高，經(jīng)濟效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子，是企業(yè)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!