焦化厂制造执行系统

图1列出了某厂的制造执行系统。有关焦化厂MES的功能大致为：

图1    焦化厂集中控制与MES解决方案

（1）计划调度管理功能。包括：

1）生产计划的接收和查询，接收ERP的生产作业计划。包括：月度焦炭和回收等计划、日计划。对作业计划数据进行检查，如合格则将其保存在三级数据库。主要功能：生产日计划、月计划的查询，生产日计划、月计划报表的打印。

2）制造标准管理。管理煤场（配煤、备煤等）、炼焦到干熄焦以及回收各个部门的工艺制造标准、作业标准，包括各种标准的输入、维护，同时对煤场、炼焦、干熄焦以及回收的计划种类、生产操作规程、计划接续条件等标准进行输入与维护。主要功能：在ERP系统发送生产日计划时，同时将制造标准数据发送给焦化L3计算机系统，焦化MES接收数据后保存；对制造标准数据进行查询。

3）作业计划编制。根据ERP（企业资源规划）下达的日计划及当时的生产实绩，编制煤场、炼焦、干熄焦以及回收的作业计划，包括来煤接受、卸煤、堆取、处理、配煤计划和供料计划、炼焦和干熄焦以及回收的生产计划（包括送高炉车间的焦炭计划等），确定计划顺序及物流顺序。

4）生产指令生成及下达。根据确定的计划及质量设计结果自动生成作业指令及PDI数据，将生产合同的要求自动转化成各个机组及设备的操作指令和各种基础自动化设备的控制参数并下达给相应机组的PCS系统。

5）作业计划的更新请求。将三级工作站上对作业计划的更新请求送到ERP。

6）调度管理与管制中心。建立了专门进行实时生产调度与管制中心，设立了能源管理部门、炼铁调度台等，MES系统为这些控制台提供了一系列动态监视的功能，使制造执行过程始终处于最佳状态下。

（2）生产管理功能。包括：

1）生产实绩收集及生产统计。各机组根据制造指令执行生产，产出产品后将生产过程中的具体设定参数及各种生产实绩，包括备煤、配煤等情况，炼焦和干熄焦（包括送高炉车间的焦炭情况等）以及回收生产情况，质量情况等结果传给MES系统，MES系统根据生产实绩对计划和物料作相应的处理，设置计划执行状态和物料状态，并可以对物料进行生产经历跟踪以及分品种、规格对生产结果实行实时统计。

2）生产设备运行状况监视、系统提供备煤、配煤及处理设备、炼焦和干熄焦以及回收等设备的管理功能，为生产计划的动态编制提供实时依据，同时在线跟踪煤场和煤处理、炼焦到干熄焦各个主要设备运转状况和生产进程，确保作业计划得以进行实时动态调整。

3）生产监视、技术数据分析与统计。包括配煤、备煤、炼焦到干熄焦以及回收的主要参数及状态（如哪个焦炉在检修）的显示及其在各种操作状态下，生产结果并进行技术数据分析与统计，例如焦炉的焦炭主要质量指标的分布统计及其他指标等关系，产量、成本等分析与统计等，为改进生产创造条件，甚至用优选法、运筹学设立模型以求焦化厂生产优化，从而获得最大的经济效益。监视的主要参数包括：综合画面；日报；关键参数的趋势曲线显示。统计还包括每班的班名、装煤量以及各种原材料等耗量以及能源耗量，每天的焦炭产量、副产品产量、合格率、一级品率、负荷、工序能耗等。

4）生产物质管理。生产物质管理主要包括对用于生产的各种物质的领用，消耗及剩余物质的统计，查询等功能，生产物质主要包括有：焦煤、各种辅料、耐材、水电气油等能源物质。物质管理主要包括物质领用、入库、在各工位的消耗、贮备超限报警等管理功能。

5）生产节奏管理。生产节奏管理主要是将生产过程划分成工作节点，然后对每个节点之间的工作时间进行统计，确定标准的工作时间，在生产过程中从二级计算机采集到各个工序的实际生产时间，对生产实际节奏与生产标准节奏进行比较，分析影响生产节奏的各种原因。生产节奏主要指配煤、备煤、装煤、干馏、出焦等生产过程的节奏，生产节奏的管理主要是为了保证及时、均衡、生产顺行，以保持生产的正常，尽量不产生异常和失常现象。

（3）生产实时远程监控功能。包括：

1）把各焦炉、备煤、干熄焦、回收等的实时生产数据传送的L3服务器，在L3级各工作站上可远程实时监控生产状态、生产过程参数、报警信息等。主要是综合画面（这些画面是集操作、计算、模型于一体，缩短了操作工对炉况的判断时间，可及时处理突变炉况。操作工只需监视一幅画面，就能监视焦炉关键问题而无需来回翻阅其他画面，因而大大提高效率和腾出更多时间来处理其他生产问题）、生产日报和关键参数趋势曲线。上述各机组的工艺流程、主要工艺参数（例如五座焦炉的机焦侧煤气压力、流量，机焦侧烟道吸力、集气管压力、蓄顶吸力、分烟道温度、总烟道温度、废气含氧量、配煤水分、煤气热值等）及趋势曲线可从基础自动化调出进行监视，此外还可把各机组的主要参数整理成一小时平均值进行监控。

2）物流的跟踪。包括煤、焦系统的物流跟踪。除了生产过程跟踪，还要进行质量工艺参数跟踪，物质消耗跟踪。

3）移动机械（焦炉的三大车及装煤机，备煤的翻车机等）的跟踪与监控和管理。包括根据数学模型的出焦炉号时间的操作指导，推焦自动管理等。

4）主要领导监视生产情况。它是本系统重要功能之一，生产领导，特别是厂长，通常是上班（甚至提前）需要到各个高炉看看，了解生产情况，这是自有焦化厂以来即一个多世纪以来，生产厂长的主要工作之一，这很费时，特别是焦化厂具有多座焦炉的时候，以至生产厂长很忙，常加班，甚至在家还不放心。因此要利用信息化来解决。本系统设有厂长监视生产功能，他能方便查询1号-5号焦炉、备煤、干熄焦、回收等的生产情况。其查询方法：上班时监视生产。借助工厂以太网及厂长终端可以调出生产主要画面的方法，查询各机组的生产情况。下班在家时，如果有必要可借助于电话，通过拨号（在电话线两端设MODEM）也可以调出生产主要画面的方法，也可任意查询1号-5号焦炉、备煤、干熄焦、回收等的生产情况。

5）数据网络化与有关职能部门监视生产情况。主要针对有关职能部门，如调度室、生产科、技术科、机动科等能了解所需的有关数据，以便方便部门工作，此外还能下载有关数据和报表（或在其终端形成规定的报表），以提高效率和避免耗费人力做重复工作。

（4）成本核算管理功能。MES系统可以按确定的成本中心收集各工序的成本数据，也同时收集生产过程中的能源消耗数据向有关系统，如统计、财务等系统进行实时抛账，完成对生产成本的动态核算。成本中心主要围绕工序进行设置，分为生产成本及辅助成本，以标准成本值作为依据，在物料的产出与管理过程中，伴随物料的每次异动情况，MES系统会向ERP的财务系统提供一批数据，包括实际的产出量、对应的投入量以及与该物料相关的履历数据等。系统根据一定的逻辑，对每种物料的成本账进行实时的计算处理，并可以根据需要随时输出结果，分析产生成本差异的原因。

（5）质量管理功能。MES系统为各种产品的生产质量控制建立设计基准，包括产品极限规格、各工序工艺控制参数、在线取样要求、成品放行标准等。MES接收到ERP下达的生产合同后，可以选择最佳生产路径，并根据选择好的工艺路径自动进行质量设计，形成各个机组及设备的操作指令和控制参数。同时下达各种物流的质量判断标准，MES可以根据生产实绩包含的质量实绩数据，煤和焦的成分、物理参数等与判定标准进行比对，对不合格的产品设置状态标志，进行在线封锁。并可以作合同转接等柔性处理。

此外，还设MES级的业务模型，即：质量控制优化模型（使用统计过程控制（ProcessConntrol，简称SPC）或控制图、专家系统方法来建模）。

（6）设备备件管理功能。包括：设备领用统计、设备停机时间统计、设备事故、设备故障日报、备件质量跟踪、备件领用统计等。备件管理主要是指机旁备件的管理，对一些备件从仓库领用后，可能会放置一段时间后才使用。可以对其进行管理，可了解领用多少、使用了多少，还剩下多少，在剩下多少时报警，提示需领用新备件。

（7）信息查询功能。在焦化厂的内部网络上通过浏览器对焦化MES系统的各种数据进行浏览和查询。主要包括以下各种信息：生产、计划、合同查询；生产实绩查询；煤场炼焦和回收信息查询；成本信息查询；质量信息查询；设备统计查询；员工岗位查询等。

（8）原燃料及能源管理。原燃料管理包括：

1）供料管理。包括：输入煤场的原燃料必须符合规定的质量标准。不符合的原燃料非厂长批准不许卸入矿槽；发现原燃料质量偏差较大时，应及时报告并通知有关焦炉工长炉长，采取相应措施，进行原燃料分配和使用管理等等。

2）原燃料的检查与验收管理。包括如目视检查，认为合格才允许卸入矿槽，并在一定时间（例如两小时内）向供货部门、生产厂、中心试验室等索要原燃料的化学成分及物理性能报告等。能源的管理。包括送化工厂的焦炉煤气、干熄焦锅炉产生的蒸汽、冷却氮气以及焦区所需的压缩空气、电力等一、二次能源的管理等。

（9）员工岗位管理功能。包括：员工基本数据查询、班组长考核统计、员工考核统计等。

（10）通信功能。包括：1）实时接收四级生产计划并分解成作业计划传送到二级；2)接收四级新的工艺标准数据传送到二级;3)实时将设备状态信息传送到四级；4）在出焦后将生产实绩传送到四级；5）将各焦炉和回收成本数据传送到四级；6）将出焦管理数据送四级；7）与原料场、炼铁和中心试验室横向通信。