1、【最新卓越管理方案您可自由編輯】（流程管理）流程制造行業信息系統20XX年XX月多年的企業咨詢顧問經驗r經過實戰險證可以落地執行的卓越管鹿方素，信得您不戟擁有流程制造行業信息系統架構壹、流程制造業信息技術應用的重要性經濟全球化趨勢已經給各國經濟發展帶來越來越深刻的影響，各國制造企業于世界市場上進行著日益激烈和殘酷的競爭。劇烈的和不可測的市場環境變化，對制造企業的生存和發展提出了嚴峻的挑戰。于我國，制造業是國民經濟的重要組成部分，工業增加值占GDP的36，位居世界第四位，我國已成為世界制造大國，以石油化工、冶金等行業為代表的流程制造業于我國制造業中占據了很大的比例，是重要的基礎支柱產業。同時，流

2、程制造工業是壹個多品種、多層次、服務面廣、配套性強的產業，和其他產業和消費市場關系密切。它又是資金密集和技術密集的產業，對國家經濟發展及軍事保障均至關重要。可是長期以來，我國制造業和發達國家相比仍存于著較大的差距，突出的現象就是生產制造損失大、能耗高，設備運轉周期短、維修費用高，環境污染嚴重，能源利用效率比發達國家低近10個百分點，主要行業的產品能耗同國際先進水平相比，則高出30左右，這個問題于流程制造業表現得尤為突出。面對經濟全球化這壹機遇和挑戰，我國企業必須利用信息技術、管理技術和自動化技術加快改革步伐，徹底改變原有的管理模式，加強產品設計創新能力，提高產品質量，縮短交貨期，降低成本和改善

3、服務，不斷提高自我適應能力。因此，基于信息技術的先進管理體系和制造技術成為企業競爭的關鍵所于，流程制造業的信息技術應用已經成為企業具備國內國際競爭力的不可或缺的重要手段。二、我國流程制造業于信息化建設進程中存于的問題1 、缺少有效的信息系統體系架構標準或規劃設計追溯我國流程企業的信息化發展歷史能夠見出，其信息化建設從20世紀80年代就已經開始了，而且隨著信息技術的發展于不斷地進步，經歷了從單機管理、單元操作，到計算機集成制造系統(CIMS)的發展歷程。但于此過程中信息系統的體系架構沒有相對固定的標準，傳統的架構是五層架構(監控層、優化層、調度層、管理層、決策層)，由于這種劃分層次的方法造成許多

4、信息系統功能的交叉和信息的不暢，甚至出現信息阻斷，因此給信息系統的開發和實施帶來許多不便，影響了信息系統于企業發展過程中應起的重要作用。2 、不少企業于管理和過程控制方面均實施了相應的系統，但大部分是“信息孤島”難以進行有效的集成由于流程行業的生產特點，大部分流程企業均非常重視過程控制方面的系統建設，于重要的設備、裝置上均實施了過程控制系統PCS(ProcessCortrolSystem)，且且注重實時數據的采集、存儲及整理。隨著ERP(EnterpriseResourcesPlanning)登陸中國市場和日漸普及，流程制造業中有許多企業也均實施了相應的ERP系統，于管理方面得到了優化和提高。

5、目前，能夠說以MRPII、ERP為代表的管理信息系統，以及以集散控制系統(DCS)、現場總線為代表的自動化技術，于流程制造行業已經大規模應用。盡管這倆類系統的推廣取得了壹定效果，但卻忽略了倆者之間的有效集成，導致企業上層計劃缺乏有效的實時信息支持、下層控制環節缺乏優化的調度和協調。計劃層和車間執行層無法進行良好的雙向信息流交互，企業難以實時反應，阻礙了各系統功能的正常發揮，也無法體現出信息系統的整體效益。3 、制造執行系統沒有得到高度的重視且清晰地體當下信息系統中，不能作為綜合信息系統的有機組成部分制造執行系統MES(ManufacturingExecutionSystem)是流程工業綜合自動

6、化的核心技術，其主要功能是負責生產管理和調度執行。于集成諸如質量控制、文檔管理、生產調度等功能的基礎上，MES為控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施于內的所有工廠資源，提供了壹個統壹平臺，對提高企業生產效率、提高產品質量、降低消耗具有重要的作用。MES于十幾年前就已誕生，目前于發達國家已經普遍推廣。于我國，對MES的認識和應用仍處于剛剛起步階段。隨著通信瓶頸的解決，ERP能夠通過MES直接和控制系統交換實時數據，實現操作運行層和管理層的緊密集成。這壹趨勢近年已于工業發達國家凸現，主要的工業自動化設備和系統供應商均于致力于開發MES的軟件平臺和系統支持服務。反觀國內，ERP系統和生產控制系統

7、之間壹般仍沒有實現信息集成，問題的關鍵于于MES于國內尚未引起應有的重視。因此，于流程制造業的信息化建設中必須注重制造執行系統的應用，將其作為綜合信息系統的有機組成部分。三、流程制造企業的特征及對信息化的核心需求流程制造企業是指通過物理反應和化學反應使原材料增值的行業，壹般采用面向庫存的生產方式，主要依靠產品價格和質量開拓市場。以石油煉化企業為例，其生產過程具有如下的特點：生產過程連續，加工能力強，物料和能量的供給要求連續、及時、可靠；生產工藝復雜,生產過程涉及多種化學變化和物理變化，生產控制技術要求高、信息量大，故障診斷和處理比較復雜；產品結構復雜，除了主產品外，仍會產生大量副產品和中間產品

8、，產品和產品之間的關聯性較大，壹套生產裝置單股進料能夠有多個出料；基礎自動化水平較高，對自動化的依賴性比較強，絕大部分的物料變量依靠儀表進行測量或通過分析儀表間接獲得，少量人工計量；生產以安全、穩定、長周期、滿負荷、優質、均衡、高產、低耗和減少污染為主要目標，通過計劃調度、優化操作、先進控制等手段使過程實現優化生產，以獲得最大的經濟效血。針對煉化企業的之上生產特點，其對信息化的核心需求體當下各個層面上：于生產計劃方面，需要根據裝置的生產能力和產品需求，采用過程結構和配方進行物料需求計劃。于調度管理方面，要考慮配方、產品混合、物料平衡、污染防治等問題，需要進行主產品、副產品、協產品、廢品、成品、

9、半成品和回流物的管理。熱蒸汽、冷卻水、壓縮空氣以及水電等動力能源輔助系統的管理也對流程企業的運行效益具有重要的意義。生產過程的柔性是靠改變各裝置間的物流分配和生產裝置的工作點來實現的，必須由先進的于線優化控制技術來保證。質量管理和生產過程監控系統緊密關聯，產品檢驗以采樣方式為主，采用統計質量控制。因此，產品檢驗必須和生產管理及過程控制系統密切配合。于信息處理方面，流程工業要求實時于線采集大量的生產過程數據、工藝質量數據和設備狀態數據等，要及時處理大量的動態數據，且以圖表、圖形的形式予以表示。于安全可靠性方面，流程企業需要保證生產的高效、安全和穩定運行，才能獲取最大的經濟效益，因此，安全可靠生產

10、是流程企業的首要任務。于運營決策方面，流程企業主要通過穩產、高產、提高產品產量和質量、降低能耗和原料、減少污染來提高生產率，增加經濟效益。流程企業生產過程的資本投入大，因而更注重生產過程中的資金流的管理。于人的作用方面，過程企業由于生產的連續性，生產加工過程自動化程度較高，人的作用主要是監視生產裝置的運行、調節運行參數等，壹般不需要直接參和加工。四、流程制造業信息系統體系架構a）流程制造業信息系統體系架構針對目前我國于流程行業信息化建設方面存于的問題，根據流程制造業的生產特點及對信息化的核心需求，流程制造業的信息系統體系架構應該由“ERP（EIS）MESPCS”三層架構組成，見下圖1所示：圖1

11、：流程制造業的信息系統體系架構三層構構的優勢：（1）更適合于扁平化的現代企業結構過去，制造企業壹般采用傳統的五層CIM結構，雖然這種體系框架于制造業信息化發展進程中起過很大的推動作用，但隨著研究和開發的深入，于綜合信息系統的設計和應用實踐中遇到了較大問題。于流程制造業的生產運營活動中，除了底層的過程控制和頂層的管理決策外，中間層次是很難將生產行為和管理行為截然分開的。因此，于牽涉到大量既有生產性質又有管理性質的信息時，根據五層結構就很難明確應該歸于哪壹層次，造成了企業綜合信息系統于開發過程中標準的難以統壹和概念的混亂。相比于傳統的五層結構，PCS-MES-ERP（EIS）構成的三層結構更符合現

12、代企業生產管理結構的“扁平化”思想，促使管理以職能為中心向以過程為中心的轉變，更易于集成和實現，進而解決信息系統于運營層和生產層之間脫節的現狀。（2）信息流通暢這種結構信息流形式清晰，控制信息自頂向下，反饋信息自底向上。各層的控制模塊同時進行信息處理，能夠處理大量的信息，滿足實時控制需求。3）適用范圍廣這壹結構將企業綜合信息系統分為考慮生產過程問題的過程控制系統PCS,考慮企業運營管理問題的企業資源計劃ERP,以及考慮生產和管理結合問題的中間層制造執行系統MES，使企業綜合信息系統中原本難以處理的具有生產和管理雙重性質的信息問題得到解決。（4）適應性強這種結構具有很強的模塊性，相對比較獨立，功

13、能模塊之間界面分明，能夠分階段實施，也能夠且行開發縮短實施周期。同時，這種結構具有較好的可修正性和擴展性，當生產環境或目標發生變化時，能夠進行局部修正的擴展。（5）開發成本低MES廣泛采用分布式技術和重構技術，邏輯嚴謹，形式規范，容易建立和被操作人員迅速掌握。目前許多軟件供應商支持MES軟件，而且提供了相應的接口或接口標準，MES廠商于開發MES軟件時也比較注重和其他應用系統的集成問題，所以于MES和管理系統ERP的集成時，開發費用較低。對石油煉制企業來說，對應于三層架構的信息系統體系架構如下圖2所示：圖2：石油煉制企業的信息系統體系架構b）體系結構中各部分的主要內容（1）企業資源計劃（ERP

14、）煉化企業中ERP系統主要包括人力資源管理、財務管理、采購/物料管理、生產計劃、工廠設備維護、質量管理、銷售和分銷以及健康安全環保管理等模塊，仍能夠由此出發建立數據分析、數據倉庫等決策支持系統。其作用主要是根據企業的人、財、物各種資源的情況和產、供、銷各個環節的信息，對生產進行合理有效的計劃、組織，使生產運營活動協調有序地進行。且由決策支持系統根據企業內外部信息對企業產品決策、中長遠目標、發展規劃和企業運營進行決策。（2）生產執行系統（MES）MES主要對整個生產過程進行動態優化管理，從根本上解決流程行業生產過程的多變性和不確定性問題。包括生產計劃和調度、操作管理、數據調理和物料平衡、生產管理

15、、績效監控和績效管理、儲運管理、實驗室信息管理等功能。其主要作用是根據ERP系統下達的計劃，通過生產調度、生產統計、成本控制、物料平衡和能源管理過程組織生產，且將信息加以采集、傳遞和加工處理，及時呈報ERP系統。達到實現ERP和PCS間數據的連接和共享，實現生產全過程的壹體化，統壹計劃和物流調度，對現場的生產、質量的控制和管理的目的。（3）過程控制系統（PCS）PCS系統包括整個煉油工藝過程控制和單體設備基礎自動化倆個部分，主要解決設備的自動控制以保證生產過程的連續平穩、生產出合格產品，完成對生產過程的監測和常規控制，且根據MES下達的生產指令進行各流程的過程控制，設定各種設備的具體動作參數，

16、進行各種模型計算和控制計算，以達到過程優化操作、先進控制、故障診斷、過程仿真等目的，同時收集執行過程中的實際數據上傳MES和ERP系統。c）各層面信息系統之間的相互關系各層面主要信息系統之間的關系如下圖3所示：圖3：各層面主要信息系統之間的關系管理決策層利用ERP進行企業生產組織、生產管理、運營決策等方面的優化，給出企業的產品策略和生產計劃，其中包括產品種類、產品質量和產量等，且將生產計劃、安全環保質量要求等信息傳遞給生產執行系統MES。MES根據企業的生產計劃、裝置設備、原油、原材料等情況，由生產調度模塊編制生產調度指令，對各生產裝置（或單元）進行優化計算，給出優化配方或生產方案，且據此制定

17、操作指令、控制參數、加工方法等，將這些信息傳遞給過程控制系統執行實際的生產過程。控制層PCS按照優化的配方或生產方案對底層生產過程進行實時操作和控制。同時，過程控制系統采集生產過程數據，再把生產狀態、測量數據、質量數據、設備狀態等信息傳遞給生產調度模塊，作為生產調度模塊進行生產績效分析、資源情況分析、質量分析的基礎數據，也為調整生產運營計劃提供依據。這樣，實際上是完成了計劃指令下達和生產執行情況反饋的閉環過程。從數據流方面見，各層次上的應用系統存于業務數據的傳遞關系，主要表現為：（1）過程控制層次主要將過程控制中產生的過程數據傳遞給生產執行層的生產實時數據庫，且通過數據整合和平衡手段，進行相應

18、的生產數據平衡。（2）生產執行層將關聯生產計劃優化數據，平衡后的生產數據（投入和產出），傳遞給管理決策層。（3）于管理決策層的ERP系統中，整合了企業全部的核心業務數據（從原油原輔料采購、庫存、生產、質量管理到銷售分銷）、輔助業務數據（設備檢維修、人力資源以及健康安全和環保）以及和此關聯的財務數據。且匯總企業運營所需的各種業務數據，形成決策支持關聯的數據信息。五、ERP和MES之間的關系及接口ERP重點是面向企業計劃管理，以訂單和市場需求為計劃源頭，力求充分利用企業內的各種資源、降低庫存、提高企業的整體運作效率。而MES則主要負責生產管理和調度執行，能夠說MES是于企業計劃管理和車間生產控制之

19、間架起壹座信息溝通和管理的橋梁，借助這個橋梁，企業將更容易建立壹個快速反映、有彈性、精細化、統壹的信息化制造環境，幫助企業提高產品質量和環境，降低材料和人力等資源的消耗。壹方面，MES能夠對來自MRPII、ERP軟件的生產管理信息進行細化、分解，將來自計劃層操作指令傳遞給底層控制層；另壹方面，MES能夠采集設備、儀表的狀態數據，以實時監控底層設備的運行狀態，再經過分析、計算和處理，從而方便、可靠地將控制系統和信息系統整合于壹起，且將生產情況及時反饋給計劃層。a）EPR和MES集成的優點1）進壹步改進現有的操作流程，實現企業管理層和車間管理層壹體化標準運作，從而更加有效地縮短產品周期，提高勞動生

20、產率。（ 2）實現公司內部信息和數據的集中管理，減少信息和數據內部流通的時間。（ 3）增加系統數據當日更新和管理報表即時統計的功能。（ 4）以實時數據為依據的生產計劃更加正確及時地反映整個生產情況。（ 5）配合供應鏈管理系統，減少供應鏈成本，增強對顧客需求的快速反應，優化客戶服務且提高公司的整體工作效率。b）ERP和MES之間的接口MES和ERP之間的數據關系和接口是比較復雜的，不同的行業其接口點也不盡相同。壹般制造企業中，企業資源計劃（ERP）系統需要MES提供的成本、制造周期和預計產出時間等實時生產數據；MES中進行生產調度的數據來自ERP的計劃數據，以保證MES自身正常運行。ERP-&g

21、t;MES的接口數據包括：（ 1）基本資料部分：客戶資料、供應商、資源（設備，人力）、物料（產品）編碼、倉庫編號、廠別，ORG等；（ 2）實時資料部分：訂單或生產計劃、工單、倉庫物料存量、成品庫存等。MES->ERP的接口數據包括：實際投產情況（可按訂單，工單，生產計劃等方式統計）、產品于各工序（作業站）之間移轉的資料（能夠根據需要）、資源使用情況（生產過程中使用的設備，人工等）、物料使用情況（可按BOM和投產數量計算出）、成品入庫數量、生產線報廢數量等。而對于流程制造行業，ERP和MES之間的接口和壹般制造業有許多不同點。下面以石油煉制行業為例，如圖4,說明ERP和MES之間的數據關系

22、和接口。圖4:石油煉制行業ERP和MES之間的數據流及接口由于大部分ERP軟件中生產計劃模型比較適用于離散型生產的制造業，定義物料清單和進行物料需求計劃是ERP生產計劃模型的關鍵功能，而煉油行業因其過程的連續性和物料的可調性，故無法確定物料清單，因而也無法準確編制物料需求計劃。另外，由于生產工序復雜，且非單純地按順序進行，而是經常出現交叉，故很難準確描述。所以ERP軟件中的生產計劃模塊對煉油生產計劃的適應性不夠理想，對生產計劃模塊壹般采用專門針對于流程制造業的包括由生產計劃及調度、油品移動、排產優化構成的完整的生產計劃系統。由此系統制定出生產計劃，包括原油采購計劃、物料需求計劃、生產裝置加工計劃、產品產量計劃等，通過接口將數據傳輸到ERP生產計劃模塊中。ERP生產計劃模塊將數據信息傳遞到采購/物料管理模塊，完成原油及原材料的采購。煉化企業的采購壹般分為原油采購和生產設備及其他輔助原材料的采購。原油采購根據企業生產計劃和原油罐存信息，制定原油采購計劃，且且確定原油采購種類和數量。然后，它根據原油采購計劃和生產裝置能力，對原油供應信息、供應商信息及運輸信息進行分析評價，做出原油選擇決策。于采購執行過程中，系統動態跟蹤采購原油