孔云飛(浙江中控軟件技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)革新，煉油化工等流程行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在控制層(DCS，分散控制系統(tǒng))已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，執(zhí)行層(MES，制造執(zhí)行系統(tǒng))和經(jīng)營管理層(ERP，企業(yè)資源計(jì)劃)普及率也在逐年提高。近年來國家政策大力支持制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，MES系統(tǒng)在國內(nèi)普及率已達(dá)20%以上，可覆蓋煉油化工企業(yè)以設(shè)備運(yùn)行管理、安全環(huán)保管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)排產(chǎn)、生產(chǎn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集為主的幾大業(yè)務(wù)范圍。

MES系統(tǒng)深耕于國內(nèi)制造業(yè)約30年，但在流程行業(yè)物料平衡和月結(jié)業(yè)務(wù)場景中的應(yīng)用方面深度尚淺，部分企業(yè)物料平衡和月結(jié)業(yè)務(wù)仍停留在線上和線下結(jié)合層面，控制層、執(zhí)行層和經(jīng)營管理層信息數(shù)據(jù)互通程度較低。

1 企業(yè)物料平衡和月結(jié)業(yè)務(wù)

1.1 物料平衡和月結(jié)

某化工企業(yè)物料平衡是基于從裝置產(chǎn)量耗量統(tǒng)計(jì)、儲(chǔ)運(yùn)統(tǒng)計(jì)、管輸統(tǒng)計(jì)、包裝統(tǒng)計(jì)、地磅數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和水運(yùn)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)源統(tǒng)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行物料日平衡、周平衡，最后完成物料月平衡工作，生成的月結(jié)數(shù)據(jù)導(dǎo)入企業(yè)管理解決方案 (systems applications and products in data processing，SAP)系統(tǒng)，供財(cái)務(wù)進(jìn)行月度結(jié)算。

物料平衡原理如下：

(1)物料收貨與物料期初庫存之和等于物料消耗與物料期末庫存之和：(收貨要素)收貨+期初庫存=(消耗要素)消耗+期末庫存；

(2)收貨要素包含物料進(jìn)廠量和收貨量：收貨=收貨量+進(jìn)廠量；收貨量包含自產(chǎn)量和返工回收量；進(jìn)廠包含水運(yùn)、地磅、管輸?shù)冉y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；對于產(chǎn)品和中間產(chǎn)品物料，收貨量=消耗要素+期末庫存-期初庫存，收貨量為最終導(dǎo)入SAP中財(cái)務(wù)核算用的產(chǎn)品收貨月結(jié)數(shù)據(jù)；

(3)消耗要素包含發(fā)貨量和出廠量：消耗=發(fā)貨量+出廠量；發(fā)貨量包含消耗量和損失量，消耗量和損失量是裝置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；出廠量包含地磅、管輸、包裝等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；對于原料和中間原料物料，發(fā)貨量使用儀表計(jì)量數(shù)據(jù)，發(fā)貨量是最終導(dǎo)入SAP中財(cái)務(wù)核算用的原料和中間品原料的發(fā)貨月結(jié)數(shù)據(jù)；

(4)期初和期末庫存：按照統(tǒng)計(jì)切割周期，從PI(plant information system，PI)數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)獲取物料儲(chǔ)罐質(zhì)量點(diǎn)位數(shù)據(jù)作為期初和期末庫存，部分需使用實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(laboratory information management system，LIMIS)系統(tǒng)中的質(zhì)檢數(shù)據(jù)，如物料庫存需根據(jù)濃度進(jìn)行折算；

(5)另外，三劑輔料消耗數(shù)據(jù)由各車間形成裝置領(lǐng)、耗、存臺(tái)賬，報(bào)統(tǒng)計(jì)職能部門進(jìn)行三劑輔料消耗統(tǒng)計(jì)。

業(yè)務(wù)用戶線下使用Excel連接PI數(shù)據(jù)源，獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將其他部門以郵件形式提供的地磅、包裝、水運(yùn)、管輸?shù)葦?shù)據(jù)復(fù)制粘貼到Excel中物料平衡模型中，進(jìn)行物料平衡業(yè)務(wù)操作。物料平衡后的數(shù)據(jù)和從SAP系統(tǒng)復(fù)制的生產(chǎn)訂單號組成物料收發(fā)貨數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)人員將物料收發(fā)貨數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成”.TXT”形式，上傳至SAP系統(tǒng)后，復(fù)制SAP中物料庫存與實(shí)際物料庫存線下比對、處理尾差，完成統(tǒng)計(jì)層面的月結(jié)工作。

1.2 業(yè)務(wù)難題

企業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)職責(zé)上屬于某職能部門。該職能部門負(fù)責(zé)全廠物料、能源的數(shù)據(jù)收集和平衡，周期性報(bào)表制作，月底進(jìn)行全廠物料平衡和月結(jié)工作，并將數(shù)據(jù)上傳SAP系統(tǒng)。而生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來源分散、收集過程繁雜、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)效率低，數(shù)據(jù)互信度低，無法重復(fù)利用、共享，需做大量的對比分析，無法整合SAP財(cái)務(wù)價(jià)格，完成日成本、日效益初步核算，只能按周、月出具統(tǒng)計(jì)報(bào)告。這降低了生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的效率，進(jìn)而導(dǎo)致物料平衡和月結(jié)速度慢，影響財(cái)務(wù)月度結(jié)算，無法滿足企業(yè)降本增效和精細(xì)化管理水平提高的要求。

2 MES系統(tǒng)的物料平衡與月結(jié)功能

2.1 MES平臺(tái)簡介

某化工企業(yè)物料移動(dòng)與生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)平臺(tái)項(xiàng)目采用由中控自主研發(fā)的中控智能工廠集成平臺(tái)MES 4.2進(jìn)行實(shí)施。系統(tǒng)平臺(tái)以物料平衡為主線，主要涉及物料平衡、輔料管理、能源管理、產(chǎn)品庫存管理等業(yè)務(wù)過程，主要業(yè)務(wù)目標(biāo)是為企業(yè)提供生產(chǎn)過程管理和數(shù)據(jù)平衡統(tǒng)計(jì)，以達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)管理精細(xì)化水平。系統(tǒng)包括系統(tǒng)包括物料平衡、輔料管理、能源管理、產(chǎn)品庫存管理、計(jì)量管理、統(tǒng)計(jì)管理、報(bào)表管理等七項(xiàng)業(yè)務(wù)功能模塊。

2.2 模型支撐

搭建統(tǒng)計(jì)平衡模型需要的要素包括：物料移動(dòng)關(guān)系(物流節(jié)點(diǎn))、邏輯罐、統(tǒng)計(jì)指標(biāo)等，共同支撐統(tǒng)計(jì)平衡的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、歸并和平衡。統(tǒng)計(jì)平衡邏輯罐模型如圖1所示。

圖1 統(tǒng)計(jì)平衡邏輯罐模型

2.3 物料平衡和月結(jié)

(1)裝置和儲(chǔ)運(yùn)數(shù)據(jù)獲取：MES系統(tǒng)通過對企業(yè)PI系統(tǒng)集成，以“1次/小時(shí)”的頻率自動(dòng)讀取、存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)。按照以統(tǒng)計(jì)切割周期為依據(jù)而制定的儀表計(jì)量規(guī)則，儀表點(diǎn)位號為鍵自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，生成裝置產(chǎn)耗和儲(chǔ)運(yùn)計(jì)量單。并按照邏輯罐模型中物流節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算邏輯形成裝置物料產(chǎn)耗與物料儲(chǔ)運(yùn)期初庫存和期末庫存數(shù)據(jù)，作為日、周、月物料平衡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(2)進(jìn)出廠數(shù)據(jù)獲取：MES系統(tǒng)通過對企業(yè)地磅系統(tǒng)集成，包裝、水運(yùn)、管輸數(shù)據(jù)人工錄入功能模塊的定制化開發(fā)，實(shí)時(shí)獲取進(jìn)出廠數(shù)據(jù)。并對各種類型進(jìn)出廠獨(dú)立記錄，按物料編碼自動(dòng)整理、匯總。同時(shí)，按照統(tǒng)計(jì)規(guī)則自動(dòng)寫入邏輯罐模型中的物流節(jié)點(diǎn)，作為進(jìn)出廠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

(3)輔料統(tǒng)計(jì)：根據(jù)統(tǒng)計(jì)切割周期，按物料編碼和工序名稱自動(dòng)匯總各裝置使用輔料管理功能模塊進(jìn)行消耗出庫的數(shù)據(jù)，由裝置人員確認(rèn)后，自動(dòng)生成物料平衡中的三劑輔料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

(4)物料平衡：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和進(jìn)出廠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)歸并為對應(yīng)的收貨要素和消耗要素?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)平衡原則自動(dòng)完成初步物料平衡，同時(shí)自動(dòng)生成平衡指標(biāo)和產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。其中平衡指標(biāo)計(jì)算邏輯為：收獲要素-消耗要素；若指標(biāo)≠“0”，則著色突出提示不平衡。產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)指標(biāo)計(jì)算邏輯為：原料消耗量/產(chǎn)品產(chǎn)量；產(chǎn)品單耗與控制單耗自動(dòng)進(jìn)行誤差分析，超出控制單耗“0.9-1.12”區(qū)間以外的異常數(shù)據(jù)著色突出提醒物料未平衡。根據(jù)這兩項(xiàng)指標(biāo)，業(yè)務(wù)用戶快速洞悉物料平衡情況，可對收貨要素和消耗要素中的數(shù)據(jù)人工修正，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)最新數(shù)據(jù)自動(dòng)重新平衡。

(5)月結(jié)：MES系統(tǒng)通過對企業(yè)SAP系統(tǒng)集成，按物料編碼自動(dòng)獲取SAP中生產(chǎn)訂單號。物料平衡完成后的數(shù)據(jù)，按生產(chǎn)訂單自動(dòng)生成物料收發(fā)貨月結(jié)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)用戶確認(rèn)數(shù)據(jù)無誤后，通過集成的接口，將物料收發(fā)貨數(shù)據(jù)上傳至SAP，按訂單投料。投料后，按物料編碼自動(dòng)獲取SAP物料期末庫存數(shù)據(jù)，與實(shí)物期末庫存自動(dòng)進(jìn)行誤差分析，異常數(shù)據(jù)著色突出提醒，用戶定向查找原因，在SAP系統(tǒng)中進(jìn)行尾差處理，在MES系統(tǒng)中進(jìn)行原因備注。

3 MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

具體目標(biāo)包括：

(1)搭建了統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)類數(shù)據(jù)的集中集成；

(2)建設(shè)了物料管理、能源平衡等功能模塊，實(shí)現(xiàn)物料和能源數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)和平衡，通過計(jì)量監(jiān)控、日平衡等措施全面提升生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)；

(3)在日平衡的基礎(chǔ)上，整合SAP財(cái)務(wù)價(jià)格，完成日成本、日效益初步核算，為生產(chǎn)運(yùn)營提供了決策支持；

(4)通過整合辦公自動(dòng)化(office automation，OA)審批流程，實(shí)現(xiàn)了與外單位的貿(mào)易結(jié)算數(shù)據(jù)在線流轉(zhuǎn)，提高業(yè)務(wù)效率；

(5)通過各類報(bào)表依據(jù)崗位權(quán)限進(jìn)行線上查詢、保存、提交、撤銷等操作，實(shí)現(xiàn)了以報(bào)表為交互平臺(tái)對數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行瀏覽、編輯、刪除等處理的功能。

4 MES系統(tǒng)的物料平衡與月結(jié)功能展望

石油化工等流程行業(yè)中的物料平衡與月結(jié)業(yè)務(wù)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，同時(shí)受企業(yè)自身發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和市場行情影響，具有業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜、業(yè)務(wù)范圍廣、關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)源多、數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度要求高等特點(diǎn)。因此，很多大型流程行業(yè)企業(yè)統(tǒng)計(jì)和財(cái)務(wù)業(yè)務(wù)人員進(jìn)行盤點(diǎn)、物料平衡和月結(jié)等工作時(shí)，會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間。經(jīng)過項(xiàng)目建設(shè)，物料平衡和月結(jié)業(yè)務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)線上模式。但是現(xiàn)有的線上模式，工廠模型創(chuàng)建、邏輯修改、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)展示等配置工作都集中到了信息部運(yùn)維人員手里，和業(yè)務(wù)關(guān)鍵用戶產(chǎn)生了脫離。未來在設(shè)計(jì)或優(yōu)化MES物料平衡和月結(jié)功能時(shí)，需同時(shí)考慮減少業(yè)務(wù)層面與技術(shù)層面的過多關(guān)聯(lián)，一方面使業(yè)務(wù)人員和運(yùn)維人員各司其職、各善其事，一方面確保業(yè)務(wù)用戶熟悉線上模式、業(yè)務(wù)場景和業(yè)務(wù)邏輯。

5 結(jié)語

綜上所述，通過搭建以MES系統(tǒng)為基礎(chǔ)的某化工企業(yè)物料移動(dòng)與生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、確認(rèn)、核算、存儲(chǔ)和共享，支持生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)的規(guī)范化、流程化和高效率運(yùn)行。最終可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員集中精力于數(shù)據(jù)源、系統(tǒng)功能正常運(yùn)行層面，業(yè)務(wù)人員則獨(dú)立進(jìn)行業(yè)務(wù)模型創(chuàng)建、邏輯修改、數(shù)據(jù)匯總等工作。