MES在石油化工行業(yè)的重要性

1、MES在石油化工行業(yè)的重要性石化企業(yè)的核心業(yè)務(wù)流程復雜，是典型的流程型企業(yè)，要實現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化、節(jié)能 降耗等目標，MES必不可少。石化行業(yè)是一個典型的流程型行業(yè)，其核心業(yè)務(wù)流程涉及原油儲運、油品加工和產(chǎn) 品發(fā)運三個主要業(yè)務(wù)，其中油品加工涵蓋將原油加工成產(chǎn)品的整個過程，也是石化企業(yè) 生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的重點。整個過程涉及油品的多次流轉(zhuǎn)及物性的改變，從原油運輸進廠， 到輸入一次加工裝置（以物理反應(yīng)過程為主）、二次加工裝置（以化學反應(yīng)過程為主）、 精制裝置等進行油品加工，然后輸出到罐區(qū)進行油品調(diào)和，直至產(chǎn)品合格。在這一系列 油品加工移動過程中，涉及大量過程數(shù)據(jù)的實時采集與分析、生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備與物料的監(jiān) 控、

2、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化以及能源合理供應(yīng)等問題，迫切需要利用信息技術(shù)，實現(xiàn)石化企業(yè)生 產(chǎn)管理的優(yōu)化。MES在石化行業(yè)的應(yīng)用概況由于石化企業(yè)核心業(yè)務(wù)流程的復雜性，信息系統(tǒng)的建設(shè)面臨如下挑戰(zhàn)。過程優(yōu)化困難石化企業(yè)MES的決策具有混雜性，不僅包括連續(xù)過程變量，而且包含 離散過程變量。為了對生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量進行控制，必須建立反映連續(xù)過程主要物理、 化學變化過程的過程模擬模型，并將過程模型與優(yōu)化模型結(jié)合起來。生產(chǎn)操作復雜石化企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境苛刻，生產(chǎn)過程包含復雜的物理、化學過程及各種 突變和不確定性因素。特別是裝置啟動、停機和應(yīng)急處理等暫態(tài)過程的各項操作，不僅 影響生產(chǎn)效率，而且存在著安全隱患。因此，操作管理是石化企

3、業(yè)MES的一項重要任務(wù)，它負責監(jiān)督在所執(zhí)行的每一項操作中遵守操作步驟和規(guī)范，在連續(xù)、混合及間歇生產(chǎn)環(huán) 境下為操作員提供流程啟動、平穩(wěn)運行及停機等過程的標準操作指令。能耗高、污染重能耗成本占原油加工成本的70%以上，因此石化企業(yè)信息化不僅要 集成信息流和物料流，還要考慮能量流的集成，使調(diào)度決策功能能夠?qū)ξ锪虾湍芰刻峁?最佳控制策略，不僅達到提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的目標，而且實現(xiàn)節(jié)省能源、減 少污染等目標。從20世紀90年代末開始至今，MES產(chǎn)品已由單一的MES功能模塊發(fā)展到整體解決 方案，國內(nèi)外很多著名的公司都推出了面向石化行業(yè)的MES，如美國Honeywell公司的 MES方案、美國Asp

4、en Tech公司的MES方案和德國西門子公司的MES方案，以及中國石 化牽頭，由石化盈科、浙江中控、中科院軟件所和北京時林公司共同開發(fā)的石化企業(yè)MES 解決方案SMES。石化行業(yè)作為典型的流程行業(yè)，由于信息化與自動化基礎(chǔ)較好，其對MES的需求迫 切，國內(nèi)外石化行業(yè)都非常關(guān)注MES的建設(shè)，通過MES將生產(chǎn)經(jīng)營管理和生產(chǎn)操作集成 起來，用來支持整個企業(yè)的供應(yīng)鏈優(yōu)化，并從中受益。如BP、ExxonMobile、ChevronTexaco、 Shell等國際知名公司都已在美國和歐洲的企業(yè)實施了 MES系統(tǒng)的大部分功能。作為我國石油化工行業(yè)的兩個主要企業(yè)，中國石化和中國石油在MES的實施策略上 有所不

5、同：中國石化在國家863計劃的支持下，以自主知識產(chǎn)權(quán)的MES產(chǎn)品SMES研發(fā)與 實施為主；而中國石油則以美國Honeywell公司的MES產(chǎn)品為主。應(yīng)用實踐表明兩個產(chǎn) 品各具特色，下文將對其進行重點介紹。國外石化行業(yè)MES解決方案對比分析Honeywell公司的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)Honeywell的所有業(yè)務(wù)模塊是基于Uniformance平臺實現(xiàn)的，其本質(zhì)是一個一體化 的完整的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(包括實時數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫和事件日志數(shù) 據(jù)庫)，業(yè)務(wù)模塊和平臺是緊耦合的關(guān)系。Honeywell MES產(chǎn)品的核心是Business.FLEXPKS。該產(chǎn)品將經(jīng)營目標轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)操 作目標，同時將

6、經(jīng)過處理驗證的生產(chǎn)績效數(shù)據(jù)進行反饋，從而形成計劃管理層、生產(chǎn)執(zhí) 行層和過程控制層三個層次的周期循環(huán)。Honeywell MES主要由價值鏈管理(Value Chain Management)、先進計劃與調(diào)度 (Advanced Planning and Scheduling)、運行管理(Operations Management)、油品 調(diào)和及儲運自動化(Blending & Movement Automation)和生產(chǎn)管理(Production Management)等5個應(yīng)用套件組成。其中，價值鏈管理又包括銷售預(yù)測、運輸計劃、生 產(chǎn)排產(chǎn)、原材料計劃、供應(yīng)鏈事件管理、庫存計劃、價值鏈循環(huán)優(yōu)

7、化和生產(chǎn)計劃管理等 先進計劃與調(diào)度包括原材料供應(yīng)及產(chǎn)品分配與優(yōu)化、原油組分分析、原油采購計劃、原 油調(diào)度優(yōu)化、生產(chǎn)實況分析、油品調(diào)和調(diào)度等運行管理包括操作指令下達、運行監(jiān)控、 事件監(jiān)控、實驗室信息管理與集成、油罐組分跟蹤、產(chǎn)品規(guī)格管理、多單元生產(chǎn)運行計 劃等；油品調(diào)和及儲運自動化包括調(diào)和調(diào)度計劃、在線調(diào)和優(yōu)化、調(diào)和比率控制和調(diào)和 績效統(tǒng)計、油品輸轉(zhuǎn)及庫存跟蹤、罐存計量管理、輸轉(zhuǎn)模型建立、油品輸轉(zhuǎn)控制、油品 移動路徑選擇等；生產(chǎn)管理包括物料平衡和庫存盤點、成本核算、組分計算與平衡、批 量跟蹤與控制、原材料消耗統(tǒng)計、物料移動跟蹤、多單元生產(chǎn)運行計劃、操作指令下達和實驗室信息管理等。Aspen Te

8、ch公司的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)美國Aspen Tech公司是化學工業(yè)領(lǐng)域著名的流程模擬、先進控制和供應(yīng)鏈管理優(yōu)化 軟件公司，近幾年經(jīng)過并購和整合，也定位在MES解決方案供應(yīng)商。它提出了企業(yè)運營 管理的理念并開發(fā)集成了相應(yīng)的軟件產(chǎn)品。根據(jù)Aspen的定義，企業(yè)運營管理 （Enterprise Operations Management, EOM）是一個企業(yè)級的集成解決方案，把ERP層、 MES層和DCS （分散控制系統(tǒng)）層進行整合，高效地設(shè)計、管理和運營制造與供應(yīng)鏈的相 關(guān)業(yè)務(wù)。Aspen Tech公司用于流程企業(yè)的MES產(chǎn)品為Aspen Plantelligence，即智能工廠解 決方案。Aspen

9、 MES體系結(jié)構(gòu)的特點是以信息總線為集成基礎(chǔ)，實現(xiàn)各業(yè)務(wù)模塊與集成 平臺的松耦合，并支持事件驅(qū)動等服務(wù)。Aspen Tech的MES解決方案自1998年推出后 得到不斷發(fā)展和完善，并在許多大型石油化工企業(yè)中采用。方案主要包括流程模擬、虛 擬工廠模擬器、生產(chǎn)計劃與優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度與優(yōu)化、先進控制與實時優(yōu)化（RT-OPT）、 實時數(shù)據(jù)庫與信息管理、數(shù)據(jù)校正與物料平衡、績效監(jiān)控與績效管理、油品調(diào)和、生產(chǎn) 指令管理與操作日志、油品移動和罐區(qū)管理等功能模塊以及Aspen Enterprise Platform （AEP ）集成平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營管理與生產(chǎn)過程控制的一體化。這些模塊主要分布在5 個應(yīng)用套件中

10、，即績效管理、生產(chǎn)計劃系統(tǒng)（PIMS）、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化（ORION）、油品調(diào) 合計劃調(diào)度和生產(chǎn)管理與執(zhí)行。而生產(chǎn)管理與執(zhí)行包括實時數(shù)據(jù)庫與信息管理、數(shù)據(jù)調(diào) 理與物料平衡、生產(chǎn)指令管理與操作日志、油品移動和罐區(qū)管理、實驗室信息管理（LIMS） 和能量管理。西門子公司的MES方案SIMATIC IT是西門子公司提出的MES產(chǎn)品框架和解決方案，其突出特色是以生產(chǎn)工 藝流程為核心，建立了平臺化、組件化的構(gòu)架，并且建立了大量的控制元器件（控制單 元）庫和各行業(yè)的典型工藝流程庫。用戶可以使用SIMATIC IT提供的動態(tài)建模工具自行 配置工藝流程，將自動化控制系統(tǒng)中各個元器件的輸入輸出、邏輯關(guān)系定義清楚，從而 將整個車間的信息流集成起來，實現(xiàn)對車間數(shù)據(jù)的分發(fā)、采集、計算與分析。在此基礎(chǔ) 上，SIMATIC IT根據(jù)ISA-95的規(guī)范，建立了若干應(yīng)用組建系統(tǒng)，包括車間生產(chǎn)管理、 質(zhì)量管理、設(shè)備管理等方