炼化企业MES与ERP集成应用的研究

中国石化以ERP为主线的信息化建设已取得突破性进展，所属的炼化企业已完成了ERP系统的建设，建立了以REP为核心的企业经营管理平台。同时，企业生产层面的信息系统建设得到进一步发展，在茂名石化等部分炼化企业实施了MES系统，形成了以MES为核心的炼化企业生产过程管理平台。ERP和MES的应用在生产及经营管理中发挥了重要作用。然而，随着ERP和MES系统的深化应用，这两个系统的应用集成的需求不断地显现出来，MES系统的生产过程管理的结果数据如何支撑ERP系统，通过MES和ERP系统的集成应用，在企业建立一个由预算、生产计划、调度排产、生产过程管理、评价和反馈等环节组成的企业生产和经营全过程闭环管理系统，是炼化企业信息化集成应用的主要内容。 1 炼化企业信息化应用的层次 目前，炼化企业信息化应用的经营管理层、生产执行层、过程控制层的三层结构。 经营管理层：以ERP为核心，建立以财务管理为核心，以资金运作为主线，以销售管理为龙头，以计划和预算管理为依据，涵盖企业财务、资金、计划、供应、销售、设备检维修和人力资源等方面的业务管理，集物流、资金流、信息流三流合一的、规范的企业经营核算管理平台，实现企业各种资源的有效管理，为企业高管层提供决策性应用和信息的综合展示，提升企业经营管理水平，提高企业经济效益，增强市场竞争力及可持续发展能力。 生产执行层：以MES系统为核心，建立以生产物流动态管理为核心，以数据集成平台和核心数据库为支撑，集油品移动、罐区、仓储和装置操作、物料平衡、进出厂管理、公用工程等信息为—体的炼化企业生产过程管理平台。提高企业生产管理的精细化水平，提高企业的生产能力，为企业经营管理提供有效的生产物流数据和应用支撑。 过程控制层：以实时数据库系统为基础，建立企业生产过程实时数据采集平台，为先进控制和装置操作优化等生产过程控制的应用和生产过程管理提供及时、准确、有效的生产过程数据，全面提升企业生产过程的监控水平和装置“安稳长满优”的操作水平。 2 MES和ERP的基本应用 ERP主要支撑经营业务管理，就是从原料采购、市场营销、财务资金入手，满足企业经营决策、重点解决企业人、财、物等资源的规划，使生产经营活动协调有序地进行。ERP系统作为企业经营管理的核心系统，共有FI（财务会计）、CO（成本控制）、TR（资金管理）、PP（生产计划）、MM（物料管理）、MRO（物资供应）、SD（销售分销）、PM（设备维护）和PS（项目管理）等功能模块，覆盖了企业财务与资金管理、生产计划与产成品库存管理、物资供应管理、产成品销售业务管理、设备检维修管理及工程项目管理等各经营核算业务。ERP的实施建立了一个以财务管理为核心，以资金运作为主线，以物流管理为基础，以销售管理为龙头，以计划管理为依据，以设备检维修管理为保障的管理信息平台。 MES则侧重于生产过程优化，就是以生产作业计划制定、加工流程方案选择、生产资源分配为核心，对整个生产过程进行动态优化管理，特别是解决生产过程中多变性和不确定性问题。MES系统通过装置校正、油品移动、统计平衡和公用工程等模快，全面、及时、准确地反映了生产物流各个环节的主要数据，以班组为单位提供了全厂生产信息，以天为单位提供全厂的物料平衡数据，每旬向ERP系统提供生产统计平衡数据进行旬确认，每月向ERP提供全厂生产统计平衡数据进行月结算。茂名石化的MES系统不仅依托国家“863”项目建立了数据集成平台、油品移动信息系统、罐区操作信息系统、公用工程信息系统等生产过程基本应用平台，而且通过集成DCS、PLC等系统产生的实时数据，生产调度管理系统、罐区和油品移动系统、物料平衡等系统产生的过程数据，建立了企业核心数据库系统，为ERP 提供生产计划完成信息、物料和公用工程平衡信息、生产能力、材料消耗、劳动力和生产线运行性能、油品库存状态、实际定单执行等涉及生产运行等数据，实现了上下计划层和控制层的信息交互。 3 MES和ERP的集成应用 经营层ERP为生产层MES提供有关工厂维护，物料管理，质量管理，销售与分销管理，以及财务管理和人事管理的相关信息，并协调企业内外资源转化为近期生产计划，生产层MES则通过将ERP系统下达的计划转换成生产任务下达到生产环节，并生产过程中的执行结果反馈给经营管理部门，MES通过计划、生产与控制之间承上启下的“信息枢纽”，消除了企业计划与生产控制间信息“断层”，使企业真正“实时反应”起来。它们相互关联、互为补充，实现企业的连续信息流。ERP与MES间数据的连接与共享，实现了生产全过程的一体化，统一计划与物流调度，对现场的生产、质量的控制与管理的目的。这种将生产行为与管理行为集成的信息化层次架构，将促使管理以职能为中心向以过程为中心的转变，更易于集成和实现，进而解决信息系统在经营层和生产层之间脱节的现状（见图1）。 ERP与MES之间的集成接口主要包括： （1）生产计划信息。ERP根据企业生产组织、生产管理、经营决策等方面的优化，给出企业的产品策略和生产计划，并将生产计划信息传递给生产执行系统MES。包括产品种类、产品质量与产量以及原油原辅料采购，主要用于指导生产排产，优化生产方案。 （2）生产成本信息。生产执行层MES将相关生产计划优化数据，平衡后的生产数据，传递给经营管理层ERP的生产计划模块（PP），包括装置投入产出、三剂及水电风汽消耗数据，主要用于核算生产成本，进行生产绩效分析，也为调整生产经营计划提供依据。 （3）物料库存信息。生产执行层MES将相关物料存量数据传递给ERP的物料模块（MM），包括原（料）油、半成品和成品库存及交库数据，以便销售系统及时采取相应的销售方式，实现利润最大化。 （4）物料移动与计量信息。生产执行层MES将相关物料移动数据传递给ERP的销售模块（SD），主要包括成品进出厂的种类、数量、时间、运输方式和对应订单的数据，以便销售系统及时进行发货过帐，加快货物流转和资金结算速度。 MES和ERP的集成应用就是从集中精力从优化生产过程、强化经营管理入手，强调通过精细排产、优化操作、先进控制等手段使过程实现优化生产，通过强化资源配置、降低经营成本等方法以获得最大的经济效益，实现了将经营目标转化成生产过程中的操作目标，并通过反馈执行结果，不断调整与优化，形成一个周期性的从生产经营到生产过程和过程控制的高效能闭环系统。 图1 MES和ERP的集成应用架构 MES和ERP的集成应用主要体现在以下6个方面： （1）企业基础规范的管理 ERP体现了现代化的企业管理理念，主要宗旨是将企业的各方面资源进行科学地计划、管理和控制，用先进的管理理念，通过合理、优化和规范的业务流程把相关联的业务紧密连接在一起。 实施ERP的过程实际上是对企业的业务流程、管理程序、经营效率、资源分布和利用等进行全面梳理和优化提升的过程。ERP和MES的实施，业务流程和管理程序将会得到规范和优化，基础数据得到全面的收集和整理，数据的完整性和真实性将有大幅度的提升；企业的内部资源通过集成化管理和统筹调配得到充分的利用，减少了重购重储造成的资金占用，促进降本增效；信息的传递效率大幅度提升，信息不对称的现象得到改变。通过ERP建设和应用，可以提高管理人员的综合素质，提升企业的管理水平，增强企业的核心竞争力，为企业变革提供动力，为规范管理创建条件，为堵塞漏洞提供手段，为信息共享提供平台，为辅助决策提供依据。 ERP和MES系统为财务、生产、销售、采购、库存、物资供应、设备维修、在建工程项目管理等各类信息提供了统一的管理决策信息平台，为进一步优化流程、提高效率、降本增效、促进生产精细化管理、帮助强化预算控制、增强企业核心竞争力提供了信息支持，为优化决策提供了信息依据。 （2）计划与生产的分析与控制 在公司的生产经营活动中，生产计划起着至关重要作用，生产计划指导实际的生产，而实际的生产结果又效验计划的准确性。目前，公司生产计划有PIMS，调度排产有ROION，生产管理有MES，销售和财务核算有ERP，如何用好这些系统，协助业务部门利用这些系统，加强对生产数据的分析，与生产计划的比对，实时根据生产完成情况，对物料成本和利润等进行预测，及时进行调整，使得每月生产计划和成本利润指标在控制范围内。 从ERP、PIMS、ORION到MES，计划越来越详细与具体、精度和准确性越来越高，这些应用系统的配合使用，可以解决中长期计划与短期生产作业计划的分离、计划与控制脱节的矛盾，在ERP系统产生的长期计划的指导下，PIMS完成月总加工量计划的优化，ORION细化生产现场操作计划，MES根据底层控制系统采集的与生产有关的实时数据，进行短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程的优化等工作，MES作为计划、生产与控制之间承上启下的“实时信息枢纽”，通过消除企业计划与生产控制间信息“断层”，使企业真正“实时反应”起来。ERP、MES等应用系统相互关联、互为补充，实现企业的连续信息流，通过“事前计划、事中控制、事后核算”的实时集成功能，实现经营生产计划与控制的有机结合，提高生产计划的准确性。 ERP建立了一个以财务管理为核心，以资金运作为主线，以物流管理为基础，以销售管理为龙头，以计划管理为依据，以设备检维修管理为保障的管理信息平台，初步实现物流、资金流和信息流的“三流合一”，全面支撑企业经营管理核心业务，计划和控制能力明显加强，计划管理水平大幅度提高，尤其是为跨部门的计划整合提供了更强大的计划分析工具，及时、细化、全面和集成的信息提高了企业依据事实的制订计划的科学水平。 MES通过数据集成平台、装置校正、油品移动