石油化工的流程是連續(xù)生產(chǎn)，規(guī)模宏大，由許多復雜內(nèi)部關(guān)聯(lián)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(chǎn)出燃料、潤滑油、石蠟等產(chǎn)品，滿足社會的需要，同時謀求企業(yè)的最大經(jīng)濟效益，在我國國民經(jīng)濟中占有重要經(jīng)濟地位。 石化企業(yè)的儀表自動化程度較高，技術(shù)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(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫等IT基礎設施建設、生產(chǎn)裝置先進控制和生產(chǎn)過程優(yōu)化、計算機輔助設計（CAD）、生產(chǎn)流程模擬、辦公自動化（OA）、管理信息系統(tǒng)（MIS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、企業(yè)資源管理（ERP）等。 一、石化企業(yè)MES核心構(gòu)件 石化企業(yè)MES總體架構(gòu)如圖，其核心構(gòu)件如下。 （一）數(shù)據(jù)校正 數(shù)據(jù)是了解、指揮、決策一個企業(yè)生產(chǎn)和管理的最重要依據(jù)。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(xiàn)場操作人員對生產(chǎn)過程參數(shù)的了解和調(diào)整，也使物料平衡很難符合生產(chǎn)實際。數(shù)據(jù)的校正和調(diào)理已經(jīng)成為企業(yè)信息化深入發(fā)展的瓶頸，急待得到實踐上的解決。 1．數(shù)據(jù)校正功能：單臺表校正、裝置側(cè)線表校正、全廠裝置平衡校正、單臺罐校正、單罐區(qū)校正、全廠罐區(qū)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(tài)動態(tài)監(jiān)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(cè)線表量。全廠物料的推量計算，通過多次循環(huán)掃描，采用逐步循環(huán)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(cè)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(shù)據(jù)所做出的物料平衡，遠不能真實反映企業(yè)生產(chǎn)活動的客觀狀況。為解決這一制約生產(chǎn)管理過程中的瓶頸，系統(tǒng)引入了“快照模型”的設計思想來實現(xiàn)“同一時間點”上的數(shù)據(jù)校正，因為這樣才是符合實際和有意義的。 4．自學習數(shù)據(jù)校正系統(tǒng)：建立數(shù)據(jù)校正數(shù)據(jù)庫、建立數(shù)據(jù)校正模型庫、人機交互半自動數(shù)據(jù)校正。 （二）油品移動 物流管理是MES的中心環(huán)節(jié)，對石化企業(yè)來說，它的“物流”總體上即為“油品移動”。油品移動構(gòu)件實施的目的，在于把瞬息萬變的物流數(shù)據(jù)提供給生產(chǎn)的管理者和操作人員，以期及時和準確下達生產(chǎn)指令，優(yōu)化生產(chǎn)操作，在更高的層次上確保企業(yè)在激烈的市場競爭中領(lǐng)先。 1．油品移動管理目標：對從原油進廠到產(chǎn)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(chǎn)部門的生產(chǎn)狀況有及時客觀的掌握；準確反映油品（成品和半成品）動態(tài)庫存；參與企業(yè)的物料平衡和能耗平衡；及時發(fā)現(xiàn)油品移動的過程中的誤操作，有效防止跑冒滴漏事故發(fā)生。 2．油品移動可視化跟蹤：油品移動構(gòu)件提供“油品移動可視化跟蹤”功能，根據(jù)現(xiàn)場的實際操作工況，自動組態(tài)，自動生成油品移動流程圖，可以方便地“按儲罐”、“按裝置側(cè)線”、“按連接分組”進行靈活的查詢。 3．油品移動調(diào)度指令集：它對提高管理水平和優(yōu)化生產(chǎn)起到了十分重要的作用。同時，由于規(guī)范化的調(diào)度指令涵蓋了油品移動的全部操作，因此對現(xiàn)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(fā)生，確保了企業(yè)生產(chǎn)的安穩(wěn)長滿優(yōu)。 （三）物料平衡 物料平衡構(gòu)件從根本上改變了石化企業(yè)傳統(tǒng)采用統(tǒng)計分攤、編制報表、進行月平衡的管理模式，實現(xiàn)了企業(yè)的日物料平衡。物料平衡目標是：準確進行全廠生產(chǎn)工藝過程的物料、公用工程范圍的能源、罐區(qū)油品收撥存綜合、為裝置收率核算、為生產(chǎn)統(tǒng)計、為成本核算、為績效考核、為資源計劃管理（ERP）提供準確數(shù)據(jù)。 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(zhì)守恒原理、能量守恒原理。 2．實現(xiàn)二級的企業(yè)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(yè)級平衡。 （四）組分平衡 生產(chǎn)裝置側(cè)線的輸出為組分。無論從企業(yè)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(cè)線組分平衡、通過組分跟蹤和組分平衡。根據(jù)組分平衡的結(jié)果，審核原有已經(jīng)做過校正的數(shù)據(jù)準確與否，進行更深層次的調(diào)理和校正，大大提高了基礎數(shù)據(jù)的可靠度。組分平衡模型的建立根據(jù)工藝原理、物質(zhì)守恒原理、油品移動數(shù)據(jù)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(chǎn)品產(chǎn)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(chǎn)實際狀態(tài)，是企業(yè)調(diào)度人員和指揮安排生產(chǎn)和生產(chǎn)操作人員調(diào)整流程參數(shù)的主要依據(jù)。 （六）罐區(qū)平衡 罐區(qū)平衡是企業(yè)物料平衡的重要組成部分，它從物流的角度反映生產(chǎn)裝置運行狀態(tài)，為調(diào)度安排生產(chǎn)提供儲運系統(tǒng)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(qū)、全廠罐區(qū)平衡。罐區(qū)平衡目標是：確認移動罐量與裝置的原料、產(chǎn)品收付量一致；確認半成品罐調(diào)合、倒油記錄一致；確認產(chǎn)品出廠量和庫存量對應；確認產(chǎn)品的交庫量和庫存量；確認各產(chǎn)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(jīng)驗+工藝機理）、在裝置平衡中修正、在企業(yè)整體平衡中調(diào)理。 （八）能耗平衡 動力消耗是石化企業(yè)最大的一塊可變成本，越來越受到生產(chǎn)管理者的重視，是石化企業(yè)挖潛增效、有著獲得巨大效益潛力的所在。能耗平衡構(gòu)件通過對能耗數(shù)據(jù)的現(xiàn)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(shù)據(jù)進行平衡推算，實現(xiàn)企業(yè)的能耗日平衡，使生產(chǎn)管理者能夠及時了解能耗動態(tài)，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(chǎn)平穩(wěn)運行，減少不必要的經(jīng)濟損失。 （九）調(diào)度指令集 為加深調(diào)度和基層操作崗位的溝通，規(guī)范操作流程，該構(gòu)件對企業(yè)的生產(chǎn)操作步驟進行整理、歸納、優(yōu)化，制定一系列程序化的調(diào)度指令集。調(diào)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(wǎng)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(quán)的操作人員對操作內(nèi)容進行確認，按所下達的指令執(zhí)行相應的操作。 二、MES支撐環(huán)境 應根據(jù)規(guī)劃，為滿足MES需要，完善企業(yè)網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心的建設。 （一）網(wǎng)絡安全 為保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)服務器的安全穩(wěn)定運行，單獨設置生產(chǎn)數(shù)據(jù)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(xiàn)部門隔離，保證重要數(shù)據(jù)安全?；窘y(tǒng)一邊界防護系統(tǒng)、病毒防護系統(tǒng)、入侵監(jiān)測系統(tǒng)等。 （二）實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫 實時數(shù)據(jù)庫用于過程數(shù)據(jù)的自動采集、存儲和監(jiān)視。石化企業(yè)采用的主流實時數(shù)據(jù)庫有：PI、InfoPlus和Unifor-mance。關(guān)系數(shù)據(jù)庫是企業(yè)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(tǒng)上；實現(xiàn)數(shù)據(jù)趨同化和統(tǒng)一化，面向Web信息管理；充分考慮數(shù)據(jù)庫操作的安全性和運行的可靠性；充分考慮與應用系統(tǒng)的接口；石化企業(yè)采用的主流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有Oracle、Sybase。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫與實時數(shù)據(jù)庫的集成，一般采用ODBC。ODBC是微軟提出的SQL存取組執(zhí)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(shù)據(jù)庫，用戶只要安裝不同的ODBC驅(qū)動程序，就可以自如地存取不同的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。 （三）數(shù)據(jù)平臺 在分布式異構(gòu)環(huán)境下給上層應用提供一個單一數(shù)據(jù)映象SDI（Single Data Image），使各個應用子系統(tǒng)對底層的數(shù)據(jù)操作必須以透明的方式進行，從而將所有的數(shù)據(jù)看成是一個完全無縫的集成系統(tǒng)。在開放式體系結(jié)構(gòu)下，結(jié)合成熟的專業(yè)數(shù)據(jù)整合工具，采用構(gòu)件、工作流、XML和建模技術(shù)，實現(xiàn)整個石化企業(yè)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)的集成，為ERP、生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策提供有效的數(shù)據(jù)支持。 1．數(shù)據(jù)平臺的分層架構(gòu)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層、數(shù)據(jù)集成層、數(shù)據(jù)接口層。 2．石化企業(yè)核心數(shù)據(jù)模型：石化企業(yè)核心數(shù)據(jù)模型是整個平臺的核心，是石化企業(yè)內(nèi)所有MES應用需要共享和交換的數(shù)據(jù)的集合。企業(yè)數(shù)據(jù)平臺的核心數(shù)據(jù)參考模型必須從企業(yè)的核心業(yè)務流程入手，站在整個企業(yè)的高度準確地描述企業(yè)關(guān)鍵增值業(yè)務數(shù)據(jù)及企業(yè)關(guān)鍵輔助業(yè)務數(shù)據(jù)。企業(yè)的高度要求識別和強調(diào)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(tǒng)一考慮是否滿足整個企業(yè)的應用需求。它包括：MES數(shù)據(jù)平臺內(nèi)部的數(shù)據(jù)組織、企業(yè)數(shù)據(jù)總線上所有MES應用的數(shù)據(jù)交換規(guī)范、企業(yè)數(shù)據(jù)模型。 三、MES實施路線 （一）實施方法論 許多企業(yè)信息化的失敗并不是技術(shù)落后、資金缺乏，而是企業(yè)中人、組織和企業(yè)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(yè)變革中十分關(guān)鍵。 要求：根據(jù)企業(yè)管理變革框架，確定信息系統(tǒng)的總目標、分目標及項目范圍；根據(jù)企業(yè)管理變革框架和業(yè)務參考模型，反復與用戶溝通，循環(huán)迭代，確定企業(yè)業(yè)務需求；通過工作流建模和仿真技術(shù)，得出企業(yè)數(shù)據(jù)模型；已有企業(yè)信息系統(tǒng)為基礎，結(jié)合人、組織和企業(yè)文化的轉(zhuǎn)變過程，通過重復以上步驟不斷對系統(tǒng)進行完善，最后完成信息應用系統(tǒng)；企業(yè)管理模式的改革。 （二）實時數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、校正數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，并最終通過已經(jīng)平衡的數(shù)據(jù)去控制生產(chǎn)活動，為企業(yè)獲取最大的經(jīng)濟效益?？上攵绻麤]有現(xiàn)場完整的實時數(shù)據(jù)，MES便成為無水之源、無米之炊。 （三）以集成思想組織系統(tǒng)建設 MES是以先進成熟的技術(shù)為依托，通過對生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的采集、分析、處理和應用，建立符合企業(yè)實際情況的信息應用系統(tǒng)。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(chǎn)品，通過二次開發(fā)，在企業(yè)得到快捷有效的應用。系統(tǒng)應用的開發(fā)是為集成服務的，接口模塊的開發(fā)則為系統(tǒng)的信息集成提供有力的保證。在這種開發(fā)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(tǒng)中。 （四）采用先進的設計方法 采用企業(yè)數(shù)據(jù)模型作為企業(yè)信息集成的基礎框架。完善的數(shù)據(jù)采集體系，數(shù)據(jù)具有權(quán)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(shù)和C/S&B/S的方式進行設計，盡量采用B/S結(jié)構(gòu)。引入平臺思想，使系統(tǒng)適應設計、開發(fā)、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(shù)。 （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(guān)鍵因素。MES系統(tǒng)要能順利實施，并為企業(yè)創(chuàng)造效益，還需要企業(yè)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(yè)的一把手應把信息化建設放在企業(yè)發(fā)展應有的位置；企業(yè)的信息工作主管要把計算機應用的規(guī)劃和實施提到議事日程上來；企業(yè)的中層領(lǐng)導則更須直接領(lǐng)導和參與項目的具體開發(fā)和應用。 （七）項目牽頭 從“三分技術(shù)七分管理”的道理可以看出：業(yè)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(fā)、實施和技術(shù)支持負責。需要強調(diào)的是企業(yè)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(tǒng)最終投用的全過程，這是因為他們對自己的崗位最有發(fā)言權(quán)。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(guān)鍵因素之一。