煤制油化工企業MES應用研究

張濤

（神華集團有限責任公司，北京　100011）

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煤制油化工企業MES應用研究

張濤

（神華集團有限責任公司，北京100011）

［摘要］煤制油化工與傳統的石油化工行業有相似性也有不同，在石化行業普遍使用MES進行生產管理的今天，煤制油化工同樣需要全過程生產精細管理和控制，文章探討MES系統在煤制油化工企業的應用。

［關鍵詞］煤制油；煤化工；MES系統

1　MES體系介紹

1.1MFS的概念

MFS系統即制造執行管理系統，主要將計算機技術和先進的生產管理理論結合起來來達到企業生產運作環節的信息管理的目的，同時為生產管理決策者提供日常生產管理所需的生產數據信息。對MFS的定義雖有不同的說法，但學界對于以下兩點都是非常認可的：①在整個的企業信息集合中，它擔負著橋梁的角色，將生產調控和管理決定有效的連接起來；②MFS能夠迅速采集生產全過程的數據和狀態信息，強調實時精確的數據，便于企業優化管理。

1.2MFS的發展

MFS是應運著工廠的內部要求而誕生的，通常的FMS來自于20世紀70年代的一些零碎車間的發展。20世紀80年代末期，由于計算機技術以及網絡技術的快速發展，在流程工業調控中使用的一些學科之間出現了交叉和重合；另外，伴隨著信號處理技術、計算機技術等一些技術和自動化控制技術相結合的發展，使得過程控制不再是單獨的一種形式，而是產生了一種新的自動化控制形式。而在這種新的形勢下，MFS就成為了一種很關鍵的技術并且得以使用。由于MFS能給企業和社會帶來非常大的效益，已經在石油、化工、能源、食品和造紙等行業得到了廣泛的實施和應用。而隨著制造業對MFS功能的要求逐步提高以及企業信息化應用的逐步深入，未來MFS的發展可能將不僅強調其基本的控制和協調功能，而且會更加關注其在集成性、標準化、實時性、可視化及方便操作等方面的突出表現。

1.3MFS功能模塊

MFS的作用是按照生產規劃，將車間的每一種生產能源、生產方式和富有的現場消息最大化的調動起來，盡快、盡量低成本的將那些質量高的產品生產出來，在這個過程中包含很多方面，比如訂單管控、設備管控、庫存的追蹤、物料情況、數據收集，另外還有一些必要的保養維修、質量監控、特性剖析和人員管理等。MFS包含了整個車間中所有的環節所使用到的硬件以及軟件系統，它調控和使用精準的生產信息來對車間里面的所有情況進行隨時監督和協助，而且還會隨時的向企業上層報告所有的生產情況。

2　煤制油化工行業的特點與MES應用

2.1煤制油化工行業的特點

煤制油化工指煤的液化過程，也就是將原料煤炭進行加溫和加壓的條件下，使用特定的催化劑，然后使用加氫處理，使之成為液體狀態的油的這個過程，生產運營活動主要包括煤直接液化和間接液化、煤制烯烴、煤制甲醇的生產。煤制油化工屬于流程生產企業，在進行生產管理時重點在于對生產技術的管理。重點關注于安全和整體特性，這也是該類企業日常工作的重點，它主要是按照市場的規劃以及企業長遠的利益，將全公司的生產體系進行全面的調整和分配，將資源合理分配，對突發事件進行處理，確保機器能夠安全穩健的工作，從而為企業創造最大的價值。正因如此，需要創建一個快捷的生產調控、實施和管理的氛圍，這樣才可以確保產品的質量高，成本低、運作安全性能好。

2.2MFS在煤制油化工領域的應用

根據以上分析，MFSA所界定的MFS功能，并不完全適合流程工業，特別是煤制油化工領域。因為使用需求的不同，對于流程企業的MFS，它的構造和作用組成上和傳統的制造企業也有很大的不同。對于煤制油這樣的化工企業，它的MFS要有下面這些作用：①生產調節：按照生產規劃、加工方法和原料、產品的儲存和運輸特性進行分段考慮，制定一個合理的工作規劃；②工藝與操控管控：按照原料的一些情況、產品所需以及庫存狀態來定制合理的生產計劃；將工藝和質量的波動情況進行分析，制定對應的技術方案，對工藝紀律進行管控，對操作水平進行考核；③質量監管：產品和半成品要進行質量檢測，并將得到的數據進行收集和整理儲存，并加以分析，然后提供給技術部作為參考；④計量監管：要將產品、原料、能耗情況進行精確的計量并合計起來，還要對整個工廠的物料做出衡算；⑤設備管理：對設備監理檔案，關鍵設備要進行監管以及做備件的預算，保養和維護要做出對應的記錄并進行統計；⑥存儲運輸管理：要將原料、成品以及半成品的存儲情況進行實時的管理和剖析，然后制定出合理的調配方案；⑦要將隨時的數據進行收集、統計以及表現出來，從而做到隨時的進行監管；然后對生產過程進程合理化；⑧安全與環境監管：要對整個生產環節、設備以及操作工的安全情況進行監管，對環境進行檢測并對污染進行管理。

我國的煉油、石化這類流程行業中，大型企業如中石油、中石化、神華等都把MFS作為信息化建設的重點，建立了實時數據庫、計劃調度、生產統計等系統，并不斷改進和完善。目前MFS的解決方案和配套產品主要由國外的企業如霍尼韋爾，Aspen提供。國內的企業如神華和利時、中控在中小型企業也有一定的應用?；裟犴f爾公司的MFS可分為煉油與化工行業的MFS，油氣田MFS，造紙行業的MFS，制藥行業的MFS。其特點是：與行業密切相關，符合MFS的國際標準，支持最新技術等。國內外企業差距主要表現在解決方案的完整性、產品的成熟性、成功應用案例等方面。在這一點上，筆者認為國內企業應借鑒國外先進產品，與典型行業企業合作，開發出既滿足行業要求，又具有中國特色的系統。

2.3MFS系統在中國神華煤制油化工公司的應用

按照國家產業布局，神華煤制油化工項目主要分布在內蒙古鄂爾多斯、包頭、巴彥淖爾，陜西榆林、咸陽，寧夏寧東以及新疆烏魯木齊等地，涵蓋煤直接液化、煤間接液化、煤制甲醇、煤制烯烴、煤焦化及活性炭等多種業務。通過多年的努力，這一板塊當前取得了很好的成績，促進了該企業在國內外煤制油化工領域的領先地位，是神華集團的種子業務和新的增長點。

目前神華煤制油化工板塊采用集團、子（分）公司、工廠三級管控模式。由于歷史沿革、產權關系、業務組合等原因，存在專業化公司和多元化公司兩種組織下的業務管理，如：煤制油化工公司的專業化管理，寧煤、烏海等單位的多元化管理。下屬的各生產廠的組織機構、業務職能和管控邊界也呈現差異化，為集團的集約化、規范化、標準化管控帶來了一定的難度。

業務現狀方面，生產規劃管控、生產調整管控、生產合計剖析、工藝管控、質量監管、原輔料管控、機器管控、能耗管控、安全管理、環保管理等方面均有待改進和完善。信息化現狀方面，目前煤制油化工板塊生產執行層面的13類應用系統對關鍵業務活動的支撐，無論從業務覆蓋的深度和廣度都各有不同。工廠普遍采用了技術成熟先進的DCS/SIS/PLC等監管和調控體系，但是先進的過程調控和隨時在線合理化還沒有達成；部分企業建設了實時數據庫系統，在線集中存儲生產控制數據。信息化程度有待統一進一步完善和提高。

經過以上分析，為了滿足集團加強板塊管控、統一業務流程的需要，集團在設計MFS系統時緊跟時代潮流，需要考慮進行大集中、一體化設計。

該化工企業實施的MFS體系在執行的時候添加了MFS自身的意義，把這個體系定名成“綜合一體化生產運作監管體系”。其業務目標是實現對煤制油化工產品生產全過程的自動化監控及安全、穩定、長周期、滿負荷、優化生產，實現整個工廠數據的一致性與共享性，提高工廠精益化生產管理水平和投入產出的經濟效益。功能架構如圖1所示。

系統主要建設內容包括：①實現生產規劃追蹤、規劃合理化、生產規劃、運作管控、調度實施、物料衡算，統計平衡等基本功能；②集合數據收集和管控、工藝和運作管控、出入工廠管控、輔助原料管控、設備以及車間管控、能耗以及質量管控、環境和安全管控、機器運作管控和維修管控、班組管控、等作用；③依據各模塊的基礎數據進行生產運營分析，定時定期生產綜合統計報表，為決策層提供輔助決策支持。

系統自底層讀取DCS等自動控制系統的數據，在系統內進行綜合的計劃、跟蹤、平衡、分析、優化和統計匯總，并向上層應用系統提供可供展示和分析的基礎數據和統計數據，為管理決策提供數據支撐。系統內模塊由集團總部統一部署，部分模塊的部分功能在生產單位定制實施。系統共由15個模塊構成，包括：生產運營分析管理，生產計劃優化管理，調度管理，操作管理，物料管理，輔料管理，工藝管理，生產績效管理，設備運行與檢維修管理，質量管理，安全管理，環保管理，能源管理，計量管理，工程項目管理。

圖1　MES體系功能架構

3　MES在煤制油化工企業的作用及意義

MFS將現場情況和管理層的決策有效的連接起來，在整個企業信息體系中有著橋梁的作用。當下，國內的煤制油化工企業普遍都在創建MFS，伴隨著它的使用，它起到的作用會越來越大，也會給企業帶來很好的收益。具體來講，可以分為三個方面。

3.1安全可控

因為MFS可以將生產數據隨時的上報，因此上層可以隨時的知道生產情況，這樣就能夠確保生產穩定進行，由于標準化的生產管理，使得每一個班組都會按照規程進行生產，使得生產安全能夠隨時掌握。

3.2生產效率

MFS能夠使得生產管理透明化，經過物料衡算和生產統計，就能夠確保生產信息更準確，這樣管理層就能夠在第一時間做出生產決定。在執行MFS時，會對對應的生產情況進行整理和完善，使得生產運作管理效率更高。

3.3社會效益

由于MFS體系能夠對生產進行隨時監控和記錄，這樣操作工人就能夠很好的對生產中出現的維修情況進行判別。該體系的使用，確保了企業的生產安全，使得操作員的操作更加規范化，這樣他們就會養成良好的安全操作意識，就會給社會、企業以及員工帶來很好的安全性。該體系的執行，還能夠很好地幫助企業進行節能減排。

總之，利用綜合一體化生產運營管理系統，綜合計劃優化、物料平衡、設備運行管理與檢維修管理等功能，提升裝置運行質量。利用安全管理功能，強化對作業許可的管理，從操作規范上減少事故發生，同時規劃環保管理氣體檢測系統等進行有效監測。在創新管理上，設計了知識管理與專家支持系統，將進一步助力創新能力的提升。在數據獲取上，規劃了面向三級應用的生產運營分析管理功能；通過信息化應用，固化流程，保障流程制度的落實。對煤化工企業生產運營有重大意義。

但另一方面，在對MFS進行規劃和完善的同時，也要防范新設計帶來的風險。這就要求企業領導、制度、資源及技術等方面的支持和保障。

主要參考文獻

［1］廖漢湘.現代煤炭轉化與煤化工新技術新工藝實用全書［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2004.

［2］饒運清，李培根，李涉霞，等.制造執行系統的現狀與發展趨勢［J］.機械科學與技術，2002，21（6）.

doi:10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.03.041

［中圖分類號］F270.7

［文獻標識碼］A

［文章編號］1673-0194（2016）03-0084-03

［收稿日期］2015-11-16