本文聚焦于炼化行业的独特性，系统分析了MES系统在炼化领域的应用状况。MES系统以生产过程数据为核心，全面支撑炼化企业的生产运营、经营管理等多维度业务。炼化行业MES系统的广泛应用，标志着该行业在生产管理领域迈出了历史性的一步。这一转变不仅提升了生产效率，优化了资源配置，更显著增强了企业的市场竞争力。乾元坤和MES系统以其强大的数据处理与分析能力，成功地将炼化企业的生产流程从依赖人工经验的传统模式，推向了系统化、精细化管理的现代模式。通过MES系统的实施，炼化企业得以全面梳理业务流程，实现了物料和能源的全程跟踪与监控。系统的超差报警功能更是为生产调度提供了有力的支持，确保了生产的稳定与优化。同时，MES系统作为连接ERP系统与底层控制系统的桥梁，为上层管理系统提供了准确、及时的生产数据，为企业的战略决策提供了坚实的基础。炼化行业MES系统的应用对于提升生产效率、优化资源配置、增强行业竞争力具有重要意义。
一、炼化行业MES系统的应用情况
炼化行业作为典型的流程产业，其生产过程具有连续性、大规模、工艺规程稳定及物料流向复杂等特点。面对原油价格的持续攀升及国内外市场竞争的加剧，炼化行业对于提升生产效率、强化精细化管理提出了更为迫切的需求。在此背景下，近年来MES系统在国内外炼化行业的开发与实施取得了迅猛发展。
1.国外炼化行业MES系统应用
美国ExxonMobil公司合并后，统一实施了第二代MES系统项目——POIS-2。该项目分为三阶段。
第一阶段着重于通用基础设施的改造，包括DCS与LAN的升级、标准化桌面系统的搭建、Honeywell实时数据平台Uniformance及实验室信息管理系统LIMS的安装；
第二阶段聚焦于生产统计管理，涵盖生产统计与罐组分跟踪等功能；
第三阶段则涉及操纵管理，包括操纵监视、装置平衡、能量平衡、物料移动及调合管理等。
巴西国家石油公司PetroBras，拥有11家炼油厂及2家化肥厂，其MES系统方案涵盖计划与排产系统、实时数据库应用系统（负责收集生产装置、罐区、设备数据及产品质量数据）、物料平衡与数据调整生产报表生成及企业级信息收集与汇总等功能。
2.国内炼化行业MES系统应用
自1999年起，国内炼化行业逐渐认识到MES系统开发与实施对于工厂信息化建设的重要性。这一过程可分为两个阶段。
初期，主要依据实际生产需求，开发实施独立的非系统化MES模块，如锦州石化的物料平衡系统、茂名石化的数据整合与物料平衡系统及镇海炼化的物料平衡与数据校正系统等；
后期，则开始注重MES的系统性与完整性，在PCS系统上搭建统一的工厂实时/关系数据平台，与ERP系统相连，形成完整的企业综合自动化系统三层结构，满足炼化行业在生产活动方面的多样化需求。此阶段，以中石油和中石化等大型国有企业的下属炼化厂为代表。
二、炼化行业MES系统的功能模块
在炼化企业的实际生产过程中，MES系统的业务需求细分为多个功能模块，其中物料管理与能源管理为主线。
1.物料管理
物料管理采用实时追踪技术，覆盖从原料进厂、装置加工、投入产出、产品储存及收付动态至成品出厂的每一个环节。根据业务层次的不同，物料管理涵盖进出厂管理、炼油装置管理、灌区管理、仓储管理、调度生产平衡及统计平衡等业务需求。
（1）进出厂管理：管理汽车、火车、管输等进出厂方式的计量单与装卸单，实现进出厂业务操作的全过程管理，推动管理方式由人工分散向实时集成的转变。计量是业务的关键，计量数据及进出厂班量作为调度平衡的基础数据，而进出厂计量单则为统计平衡提供数据支持。
（2）炼油装置管理：在特定时刻，MES系统装置操作人员自动采集各装置的物料侧线仪表数据，通过预先配置的侧线模型计算公式获取原始量，并根据加工方案投入产出模型自动校正数据，以消除计量仪表误差，使数据符合实际生产状况，实现装置初始平衡。同时记录侧线收付操作类型、移动节点名称及收付时间。
（3）灌区管理：通过实时数据库与LIMS数据库提供的数据，按班次进行罐检尺、罐收付等业务，同时管理罐的收拨存记录。在生产平衡中提供储收付与检尺数据，统计平衡中提供库存盘点数据。
（4）仓储管理：通过网络化管理仓储物流，实现最优化组合，提供收付基础信息，使生产调度部门及时掌握库存数据、出入库及库内操作情况。
（5）调度平衡：对装置、灌区及进出厂的操作记录进行移动模型解析，形成生产平衡所需数据。通过平衡计算方法，如算法库与模型求解器，在调度生产级别完成数据平衡。利用平衡工具检查生产平衡节点间的移动关系及节点量，降低平衡周期，提高平衡效率。最终生成调度日报，满足调度生产需求。
（6）统计平衡：基于调度生产平衡后的数据、进出厂与灌区计量数据，并参考固体与气体等数据，实现厂级统计平衡。为上层经营管理平台提供生产数据支持，满足计划部门需求。
2.能源管理
（1）能源数据统计分析：涵盖能源计量设备管理、能源计划、实绩、成本及统计分析等，助力企业实现能源高效利用与成本降低。
（2）统计报表支持决策：通过实时数据库获取能源计量仪表数据，经操作管理人员确认后，按计量时间计算能源消耗数据，经平衡确认后输送至ERP系统，生成各类能源介质报表。
3.生产设备管理：包括生产装置管理、设备台账管理、设备运行管理及设备维护管理等，实时监控设备状态，提高设备利用率。
4.计量器具管理：涵盖计量器具台账与检定管理，确保生产过程中的计量准确性与一致性。
5.生产计划管理：包括产品产能管理与计划排产管理等，助力企业制定合理生产计划，满足市场需求。
6.生产报表管理：涵盖生产报表模板、日报、月报、季报、年报及生产完成情况统计报表等，为管理层提供全面的生产数据分析。
7.生产调度管理：包括生产异常情况管理、交接班日志管理及调度日志管理等，确保生产过程顺畅。
这些MES系统功能模块协同作用，使炼化行业MES系统能够有效优化生产过程、提高生产效率、降低生产成本，并保证产品质量。
三、炼化行业MES系统的架构
MES系统采用面向服务的架构框架模型技术，以业务驱动服务，服务驱动技术。操作用户可通过企业服务总线ESB模式转换后发送消息调用服务，支持异构环境中消息、服务、事件间的交互。MES系统不同功能单元被抽象为服务，通过良好定义的接口与契约相连，形成统一的用户操作界面、数据存储结构、公共服务组件及数据接口。系统逻辑结构总体上分为四层：Web服务层、业务逻辑层、核心数据层及基础数据层。
1.Web服务层
Web服务层作为人机交互页面，以浏览器为web客户端，通过界面控件库提供友好操作界面。它是Web页面向服务器发送请求并获得反馈的交互过程，用户的数据输入、提交与查询等操作均由Web层展现。
2.业务逻辑层
业务逻辑层集成MES系统的主要业务逻辑处理，位于服务端。用户调用数据时，先向服务端提出申请，业务逻辑层处理后由Web层展示给用户。该层在很大程度上决定软件系统的健壮性与灵活性。业务逻辑层包括业务流程层、业务组件层与业务实体层。业务流程层处理所有业务流程，是整个系统的核心；业务组件层存放数据交换组件；业务实体层作为业务数据载体，用于数据传递。
3.核心数据层
核心数据层包括数据服务层与Oracle关系型数据库，管理MES系统数据，根据业务逻辑层指令进行数据处理。MES系统采用数据库集群技术，形成逻辑数据库，具备负载均衡、数据同步、容错及高可用性等功能，还包括历史数据库与测试数据库。
4.基础数据层
基础数据层在数据采集与过程控制中贯穿始终，数据是系统的根本。它集成RTDB、LIMS等服务接口组件，统一接口标准。数据采集系统提取车间装置计量仪表的实时数据，MES系统通过实时接口提取所需数据。进出厂数据可通过Web Services从计量管理系统中抽取，通过标准接口采集LIMS系统数据。
四、炼化行业MES系统信息化应用
作为炼化行业信息中的承上启下生产执行系统，MES系统并非孤立存在，而是一个面向生产管理的集成、协同、数据共享平台，为其他信息系统提供唯一、同步的生产数据，确保数据统一性与质量。MES系统向下集成RTDB实时数据库、LIMS等基础数据；向上为ERP、总部生产运营指挥系统提供数据支持。系统内部实现进出厂、灌区、仓储及生产装置的业务协同与集成，并与ORION、PIMS、计量管理系统等形成数据共享与业务协同，这是MES系统的重要核心目标之一，这些功能通过Web Services标准接口实现。例如，为实现物料平衡，MES系统需计量管理系统提供进出厂计量单数据，通过名为SmtInOutBillIf。
五、炼化行业MES系统网络安全策略
随着炼化行业MES系统的快速发展，信息网与控制网的融合给MES系统建设带来新的思考，那就是不能再将控制网络与MES系统割裂开来。控制网络已经成为MES系统的一部分，MES系统建设要从全局考虑，进行网络结构优化，安全策略部署等措施，做到信息网与控制网通讯可控，区域隔离、实时报警，既满足数据通讯需求又保证工业控制网络安全稳定运行。
1.MES系统网络架构设计
MES系统网络架构设计将网络结构划分为三个区域，从上至下是办公区、生产区、控制区。其中办公区是企业的办公网络，主要部署了基于网络应用的办公自动化系统，生产运行系统，生产视频监控系统，ERP系统等等。
生产区是为MES系统搭建的生产专网，它是一条独立于办公网的物理链路。其网络节点是的无人机交互的计算机，仅部署MES系统服务器、BUFFER机。在生产网和办公网之间通过部署防火墙，实现由生产网至办公网的单向访问。防火墙配置相应安全策略，允许MES系统服务器、BuFFER机访问部分办公网资源，如防病毒和补丁程序网站等。控制区为控制系统所在的控制网络。
2.安全防护网关
在生产区与控制区进行数据交换的设备间，部署安全防护网关。通过建立通讯许可机制、通讯协议检测，实现生产网与控制网间可信的数据交换和网络隔离，确保MES等系统与控制系统的通信安全，保障控制网安全稳定运行。通过统一的监控平台，实时监测生产网与控制网的数据通讯、网关运行状态、运行参数，及时更新安全策略。
3.网络节点安全策略
对Windows操作系统中的账户、口令、认证授权、协议安全、补丁与防护软件等多个方面进行安全策略的部署。其中在补丁与防护软件方面，安装赛门铁克杀毒软件，通过定制扫描策略，定期进行病毒扫描，做到及时检测病毒，减少计算机中毒概率；通过集成安装补丁分发系统，为Buffer机及时推送最新的Windows安全漏洞补丁程序。在协议安全方面进行TCP／IP筛选，开放业务所需的TCP、UDP端口和口协议。
六、炼化行业MES系统功能模型的结构
MES系统与上下层的信息交互是整个系统实现集成的关键。MES系统向上层ERP系统供应链提交生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、生产进程、油品质量、成本分析及各种生产运行数据；向底层系统发布生产指令及有关的控制参数；同时分别接受上层的中长期计划和底层的数据采集、设备运行状态等。MES系统在整个企业信息化集成中起着承上启下的作用，是生产活动和管理活动的桥梁，对于面向制造加工业和过程工业的ERP系统，脱离MES系统将无法根据市场需求去组织、管理和优化生产。MES系统的发展和应用是一个过程，而不是一个孤立的系统，MES系统的成功实施需要一个过程，要改造制造环境，要求管理机制作适应性改变。MES系统的实施需要恰当的规划和细致的分析，根据炼化行业和企业自身情况构造MES系统模型。
综上所述，炼化行业MES系统的应用实现了企业生产由以往的依赖人工经验向系统精细化管理的转变，梳理了业务流程，解决了物料和能源的全程跟踪问题，并通过超差报警优化了调度生产，提供了ERP系统数据支撑，保证了企业生产稳定均衡。总之，炼化行业MES系统应用对炼化行业增强行业竞争力有着重要意义。
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