MES在海外炼化企业的应用实践

□ 文/柏锁柱　薛立林　程刚　许广辉

MES在海外炼化企业的应用实践

□ 文/柏锁柱薛立林程刚许广辉*

本文介绍了MES系统在中国石油海外勘探开发公司（简称CNODC）的应用及其效果。通过MES系统在CNODC本部及所属3个海外炼化项目公司的成功实施，提高了CNODC本部及海外炼化项目管理水平，实现了多个方面的技术创新，尤其是海外MES系统自2013年12月成功上线以来，从减少非计划停工、降低装置能耗、减少人工成本和办公费用等方面为企业累计节约成本1.5亿元，不仅为中国石油海外炼化项目的有效开展积累了先进的管理经验，也为中国“走出去”的海外能源项目应用MES系统奠定了基础，具有重要的先行示范作用。

MES；炼油化工；海外炼化项目；管理

随着信息技术和企业管理思想的进一步发展，在中国石油总部的统一规划下，炼油与化工运行系统（Manufacturing Execution System,以下简称 MES）在中国石油所属各炼化企业成功使用和推广。目前中国石油炼油与化工分公司已经建立了MES系统，建成统一的生产数据平台，提高生产运行的应变能力。

由于MES在中国石油炼油与化工分公司的成功应用，中国石油海外勘探开发公司（简称CNODC）的炼油与化工业务也在不断发展，所属炼厂生产能力不断增强，精细化管理要求日益迫切，需要新的技术手段提供支持。因此，2012年， CNODC按照计划进行了MES系统的组织实施工作，历时1年时间，在总部的统一部署和资源国的配合下，CNODC所属3个海外炼化项目公司MES成功上线，填补了CNODC所属炼厂在生产管理系统方面的空白。

MES系统及其实施过程

1.MES系统简介

MES 从20世纪90年代初从美国开始推广，该系统可实现生产运行从调度、执行到统计分析的全过程管理，提高生产运行效率,提升企业执行能力，充分发挥企业信息化的作用，提高企业竞争力，为企业带来预期效益。MES的功能模块包括工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集等。

2. 实施过程

根据“十一五”期间中国石油炼油与化工分公司MES项目建设、应用的成功经验，通过对CNODC炼油与化工业务现状与需求、国内外最佳实践的研究，提出了MES（海外）项目技术方案。MES（海外）项目采用统一的架构方案，炼化管道部MES系统和炼化项目公司MES的功能各有侧重，各炼化项目公司MES为CNODC炼化管道部MES系统提供基础数据。

3. CNODC炼化管道部MES系统

CNODC炼化管道部MES共分5层，最底层是炼化项目公司MES系统，经过数据传输层将各炼化项目公司的生产数据（加工量、进厂量、库存、温度、压力）传输到数据统一数据平台；在传输层，以面向接口的编程思想为指导，采用适配器模式（Adapter），将本次实施建设MES的3家炼化项目公司和没有实施MES的炼化项目公司以统一的接口提供给数据平台；在数据平台层，搭建了Oracle实时应用集群（RAC, real application clusters），提高了系统的高可用性和性能；在应用层，根据炼化管道部的业务需要，建立生产运行管理、工艺技术资料规程管理、绩效管理和物料库存预警4个业务功能模块，最大程度的支撑炼化管道部日常业务；在展示层，系统采用SILVERLIGHT 4.0技术，以丰富的图源为用户提供了动画展示界面，以及实时数据分析功能。

图1　炼化项目公司MES功能架构

4. 炼化项目公司MES系统

炼化项目公司MES基于SOA架构，将11个功能模块从逻辑上划分为3个层面的应用：

最下层的基础应用层包括了3个子系统，分别是工厂基础信息管理、实时数据库、实验室信息管理系统。这一层面的应用是所有MES其他子系统的信息基础，所有的基础数据和实时数据都来自于这个层面的子系统。

自下而上的第二层是执行层应用，主要是实时数据库应用、操作管理、物料平衡/物料移动、公用工程、生产调度指挥和生产统计等应用。

最上层的应用是表现层应用，包括生产信息运行平台和ERP接口两个功能模块。生产信息运行平台主要是指提供炼化项目公司生产相关信息查询和分析功能的最终用户应用，主要用于综合报告并发布其它各子系统的信息，全面体现生产运行的状况；ERP接口则为MES与ERP数据集成提供灵活的工具。

（1）系统管理：结合中国石油勘探开发公司CNPCINT域完成用户的创建，并对创建用户进行权限的控制。

（2）业务配置：该模块是系统的基础信息配置模块，为系统的其它模块提供各类必要的基础信息。主要包括炼化项目层级的配置和部门组织结构的维护。

（3）生产运行：宏观掌握CNODC炼化运营项目生产运行情况，主要包括各项目生产经营情况、计划完成情况、历史情况汇总和统计、对标完成情况及图形化对比和分析。

（4）在建项目：宏观掌握CNODC炼化在建项目工程建设情况，主要包括各项目工程建设进度情况、历史情况汇总和统计、业绩指标完成情况及图形化对比和分析。

图2　MES（海外）项目总体功能架构

（5）文档管理：对CNODC炼化管道部所有业务的文档资源进行统一集中化管理，可以按照文档类别进行归类存储，能随时调阅部门内的各种文档资源，方便部门使用。

（6）统计报表：根据CNODC炼化项目生产运行和工程建设数据，自动生成部门相关统计报表，包括周报和月报。同时，为系统提供数据导入模板提供批量数据导入，提高使用效率。

实施效果与经济效益

（一）实施效果

MES（海外）项目建成了一个统一集成的炼化生产运行管理信息平台，实现了“现场监控可视化、业务流程规范化、生产管理精细化、能源利用合理化、资源配置最优化、调度决策科学化”的目标，受到了业务人员的欢迎。通过系统应用，提高了生产管理效率，增强了生产协调和指挥的敏捷性、准确性，实现了生产过程和业务流程的优化，为生产受控和降本增效提供了有效支撑，取得了显著效果，具体包括以下。

1. 提高生产效率，提升管理水平

实现了生产实时数据的自动采集；实现了电子工艺台账的自动生成；实现了物料数据的自动计算和矫正；实现了工艺指标的自动监控和平稳率自动统计；实现了质量数据的快速共享；实现了生产调度报表的自动生成,提高了企业的生产效率，提升了企业的生产管理水平。

2. 提高产品质量合格率

将化验分析数据快速共享，使班组和管理人员及时获得生产质量状况并及时调整操作，提高了装置馏出口合格率和全厂产品质量合格率；通过LIMIS实时掌握调合油组分的质量情况，及时调整油品调合方案，提高了产品的一次调合合格率。

3. 降低公用工程能耗

通过对基础公用数据进行统计和分析，实时提出节能降耗的技术分析，分析查找装置运行问题，指导企业排除大宗能量消耗和公用工程损失；通过提高操作平稳率，稳定生产运行，有效降低装置能耗。

4. 减少物料损失

通过物料平衡及计量统计等手段，提供及时的物料数据，为分析物料损失原因、确立整改方案提供了依据，有效防止大宗物料的“跑冒滴漏”;通过实时监控生产运行状态，提高操作平稳率，降低生产波动，减少非计划停工，降低了装置加工损失率。

5. 降低人工成本

MES系统的应用，大幅提高了企业生产运行管理效率，企业生产报表自动生成节省了人工成本；化验分析实现自动登样，样品流程时间降低；合格证自动生成、样品结果自动发布较原来人工发布提高效率；能源计量数据自动采集，效率较人工抄表提高。

（二） 取得的经济效益

海外MES系统自2013年12月成功上线以来，从减少非计划停工、降低装置能耗、减少人工成本和办公费用等方面为企业累计节约成本1.5亿元。同时，该系统的建立，使得炼厂实现了生产数据实时传输和先进的生产控制，并且提供了可靠的历史生产数据，提高了产品收率；化验数据等信息及时共享，降低了人工成本，提高了工作效率，使得生产决策更加科学合理。

主要技术创新

MES系统在CNODC的成功实施，取得了以下7个方面的技术创新。

（1）远程监控：CNODC本部通过MES系统可以对海外炼化项目实时监控，并对海外炼化项目的事故给予及时诊断和技术支持。

（2）综合展示功能模块：直观展示炼厂的生产数据以及控制参数，装置开停工、产品库存情况。

（3）SOA建模技术：采用面向服务建模分析方法，建立了系统组织机构定义、物料配置和工程建设配置3个模型，能满足目前CNODC炼化业务管理需求与将来发展需要。

（4）炼化业务统一流程管理技术：根据系统模型开发了批量数据导入模板，实现批量数据导入，对炼化业务数据进行计算，形成CNODC炼化业务准确的统计报告。

（5）图形化展示技术：使用Silverlight开发了炼化业务数据动态综合展示页面，用户可以按照系统组织机构进行数据钻取，以柱状图、曲线图、饼图等图形化的方式向用户直观地展示总部及各炼厂生产运行数据及其变化趋势。

（6）工艺资料平台管理：建立了一个工艺资料管理平台，增加了文档的检索，目录管理和权限管理功能，确保工艺资料安全受控。

（7）数据审核流程的设计：采用逐级审核的流程化设计，通过系统功能规范业务流程，确保数据准确、真实、透明，为物料和能耗的分析与决策提供了可靠手段。

相关结论

MES系统的成功应用，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，优化了业务流程，解决了物料和生产的全过程控制，实现了企业智能化管理。同时，企业提高了工作效率、工作质量，减少了企业监管的费用。通过减少数据的输入，减少与这些活动关联的文本工作和失误，降低了运行成本。CNODC本部及3家海外炼化项目MES的成功上线，不仅为中国石油海外炼化项目的有效开展积累了先进的管理经验，也为中国“走出去”的海外能源项目后续应用MES系统奠定了良好基础，具有重要的先行示范作用。

[1] 李宏亮，高宁波，MES操作管理在炼化企业的应用实践与思考[J].化工自动化及仪表，2010.37（10）:102-105

[2] MES生产统计子系统在炼化生产中的拓展应用[J].数字石油和化工，2009.8-9:144-148

[3] 中国石油海外勘探开发公司炼油与化工系统详细设计报告，内部材料，2012（08）.

The article introduces the application and its effect of MES system in China National Oil and Gas Exploration and Development Corporation (CNODC). Through the successful implementation of MES system in CNODC headquarter and three belonging oversea petrochemical enterprises, it has improved the management level of CNODC headquarter and three belonging oversea petrochemical enterprises, and realized the technical innovation in many aspects, especially after successful on-line operation of the oversea MES system since December of 2013, it already has saved 150 million Yuan for enterprises in several aspects, such as decreasing the time of unplanned shutdown, decreasing process unit energy consumption, decreasing the labor cost and office expenses. The project not only accumulates the advanced management experiences for Petro-China oversea petrochemical enterprises, but also lays the foundation for utilizing MES system of oversea energy projects under “Go-Abroad” policy, which played an important role in the fi rst demonstration.

MES; petrochemical; oversea petrochemical enterprise; management

作者单位： 中国石油海外勘探开发公司
*北京中油瑞飞信息技术有限责任公司