一、引言
中化興石油轉(zhuǎn)運(舟山)有限公司岙山庫區(qū)現(xiàn)擁有儲罐55座256萬立方米，3000噸—30萬噸級油碼頭5座，年吞吐能力達到4100萬噸，集存儲原油、柴油、汽油、航煤、燃料油等油品和石化產(chǎn)品功能于一體，是目前國內(nèi)最大的商用石油儲運企業(yè)和油品保稅庫。中化興中岙山油庫罐區(qū)自動化項目的實施使得中興罐區(qū)總體水平與國內(nèi)同行業(yè)相比，具有一定的領先地位。罐區(qū)生產(chǎn)作業(yè)實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)選移動路徑并執(zhí)行，相關(guān)數(shù)據(jù)實時瀏覽，報表系統(tǒng)自動生產(chǎn)的功能，這套管控一體化控制系統(tǒng)由三套子系統(tǒng)構(gòu)成，DCS系統(tǒng)對整個罐區(qū)能夠及時的監(jiān)控、MA系統(tǒng)的實現(xiàn)明顯減少人為誤操作提高安全性、MES系統(tǒng)的成功實施不但能快捷地了解現(xiàn)場設備實時運行情況及歷史生產(chǎn)信息，更為生產(chǎn)調(diào)度決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持。然而，興中優(yōu)酷罐區(qū)作業(yè)與業(yè)務之間依然在采用原始的作業(yè)方式，即通過傳真、電話等傳統(tǒng)手段來下達指令，成為整個罐區(qū)管理的軟肋。如何將其融合到自動化項目中就成為當務之急，下面將重點闡述罐區(qū)業(yè)務與作業(yè)如何實現(xiàn)無縫連接。
二、系統(tǒng)架構(gòu)
自動化系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)如下：
系統(tǒng)架構(gòu)簡要說明
整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包括DCS和MA網(wǎng)絡、MES網(wǎng)絡及辦公管理網(wǎng)絡，其中：
DCS系統(tǒng)包括：5個操作站和兩個遠程RTU站、各個操作站配置獨立的控制單元，采用容錯型控制器。每個操作站都帶有獨立的計算機主機，操作站之間具備工作冗余的功能。冗余的設備，能在下故障診斷報警、自動切換及維修提示。網(wǎng)絡中構(gòu)建了多通路的冗余容錯結(jié)構(gòu)，在頂部鏈接，在單網(wǎng)絡中構(gòu)建了多通路的冗余容錯結(jié)構(gòu)，本項目中的交換機均為冗余配置，每個FTE節(jié)點有2個端口與每個樹狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡中的交換機鏈接，并行樹狀網(wǎng)絡在FTE節(jié)點和任何企業(yè)節(jié)點之間提供多條路徑，同時允許每個以太網(wǎng)節(jié)點與其他以太網(wǎng)提供多條路徑，同時允許每個以太網(wǎng)節(jié)點與其他以太網(wǎng)節(jié)點進行通信，系統(tǒng)自動選擇最有路徑(流量最通暢)，任意路徑的切換都為無擾切換；路徑的通訊狀態(tài)都可以在操作員畫面進行實時監(jiān)控。
MA系統(tǒng)包括：兩個操作站、一臺服務器。MA系統(tǒng)將與DCS系統(tǒng)(Experion PKS)緊密集成，DCS系統(tǒng)的5臺操作站將全部用作移動控制操作站，每臺操作站兼具油品移動操作和DCS常規(guī)操作功能，每臺操作站均可互換，即每臺操作站既可用移動人機界面對原油罐區(qū)進行操作，可可用DCS常規(guī)人機界面對成品油庫進行操作。5臺操作采用雙網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)，位于冗余控制網(wǎng)上。
MES系統(tǒng)包括：WEB、PHD、BUSINESSHIWAY、MES等服務器。服務器之間通過網(wǎng)絡交換機構(gòu)成相與之間的通訊，對外部的數(shù)據(jù)傳輸用硬件防火墻進行防護，保證工控系統(tǒng)與外部信息的安全性。
如果需要實現(xiàn)業(yè)務與作業(yè)的無縫連接，就必須將MES系統(tǒng)MA系統(tǒng)無縫連接，局部改造后的系統(tǒng)架構(gòu)如下：
改造后系統(tǒng)說明：
1. MA部分在原有基礎上增加了MA備份服務器，保證作業(yè)單的順利進行；提高MA系統(tǒng)的冗余性，使得整套系統(tǒng)的可靠性得到有效提高。
2. MES部分沒有增加任何硬件，只是需要在現(xiàn)在的軟件條件進行開發(fā)功能。
三、業(yè)務流程設計
根據(jù)上述的系統(tǒng)架構(gòu)，針對實際的業(yè)務流程，借鑒與ERP系統(tǒng)的集成，優(yōu)化出新的業(yè)務流程，見下圖：
流程圖說明：1. 由業(yè)務人員在MES系統(tǒng)中填寫作業(yè)單，填寫完成后向ERP傳送相應的數(shù)據(jù)，用來創(chuàng)建相關(guān)的業(yè)務訂單，同時該訂單的編號返回給MES系統(tǒng)；2. 業(yè)務人員對生產(chǎn)好的作業(yè)單下達至MA系統(tǒng)；3. 在下達過程中，MES對該作業(yè)單進行條件判斷是否可以下達給MA系統(tǒng)；判斷條件如下：
◆是否是免確認的作業(yè)單，即需要后補手續(xù)的作業(yè)單，如果是則直接通過MES系統(tǒng)傳送至MA系統(tǒng)；
◆如果不是免確認的作業(yè)單，即需要后補手續(xù)的作業(yè)單，如果是則直接通過MES系統(tǒng)傳送至MA系統(tǒng)；
◆財務部分通過后，仍需要業(yè)務部門進行確認，如果業(yè)務部門為確認則無法下達該作業(yè)單，直至業(yè)務部門確認后；
◆在財務部門的業(yè)務部門都確認的條件見方可下達該作業(yè)單。
1. MA系統(tǒng)在接到作業(yè)單后，生產(chǎn)部門根據(jù)現(xiàn)場情況合理的安排該作業(yè)，改作業(yè)完成后，由MA系統(tǒng)生成相應的生產(chǎn)數(shù)據(jù)后傳送至MES系統(tǒng)；
2. MES系統(tǒng)將MA系統(tǒng)傳送過來的作業(yè)數(shù)據(jù)，通過ERP的訂單編號傳送至ERP系統(tǒng)，從而完成該作業(yè)單的數(shù)據(jù)回填工作，至此該作業(yè)單完成。
四、系統(tǒng)的實現(xiàn)
4.1 ERP層。中化興中公司ERP采用的是當前流行的SAP系統(tǒng)，在流程行業(yè)和離散行業(yè)來說有較高的應用，而對于罐區(qū)管理來說缺少相應的經(jīng)驗。針對ERP系統(tǒng)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)需求的迫切性來說，與MES的生產(chǎn)數(shù)據(jù)交互是必不可少的。所以對于本系統(tǒng)來說，提供給ERP的數(shù)據(jù)接口也必須考慮到。
與ERP層面的數(shù)據(jù)交互主要由如下三個接口來完成
◆基礎數(shù)據(jù)同步接口，主要完成MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)之間基礎數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。
◆業(yè)務訂單創(chuàng)建接口，主要為ERP系統(tǒng)中相對應的訂單創(chuàng)建提供數(shù)據(jù)。
◆業(yè)務訂單完成接口，主要為創(chuàng)建的業(yè)務訂單量終完成提供實際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
該接口主要通過Business Hiway來實現(xiàn)，這里不做贅述。
4.2 MES層。MES主要負責業(yè)務流程的流轉(zhuǎn)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的上傳下達功能，流轉(zhuǎn)的功能具體由后臺的進程來實現(xiàn)。根據(jù)生產(chǎn)實際和ERP需要此次將信息輸入界面分為船舶信息、油品信息、作業(yè)信息、合同信息四類：
◆ 船舶信息為生產(chǎn)作業(yè)提供船只靠泊作業(yè)時需要的數(shù)據(jù)，例如：船名、船長度、最大流量等；
◆ 油品信息保證了在生產(chǎn)作業(yè)過程避免混油，也為提高安全生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)。涉及名稱、密度、傾點等參數(shù)；
◆ 作業(yè)信息則是為生產(chǎn)部門提供生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)，即業(yè)務人員下達的作業(yè)指令，將作業(yè)的源頭及作業(yè)的目的告知調(diào)度人員。
◆ 合同信息主要為ERP及業(yè)務統(tǒng)計提供相應的數(shù)據(jù)。但其中的合同編號、計劃數(shù)量、抵港時間等信息都會流轉(zhuǎn)到MA系統(tǒng)中，但出油提單號、銷售訂單號等無生產(chǎn)作業(yè)無關(guān)的信息均直接進入ERP系統(tǒng)。
4.3 MA層。業(yè)務數(shù)據(jù)在MES系統(tǒng)中編制完成后，通過Business Hiway無縫下達到MA系統(tǒng)，MA系統(tǒng)在接受到MES下達的數(shù)據(jù)后，由操作員根據(jù)業(yè)務指令編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，完成相關(guān)操作。在完成整個作業(yè)時，生產(chǎn)數(shù)據(jù)將保存在實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中，關(guān)鍵數(shù)據(jù)會自動的被提取到MES系統(tǒng)，再通過MES系統(tǒng)整理和加工后上傳到ERP系統(tǒng)。整個生產(chǎn)數(shù)據(jù)流始于MES，經(jīng)過MA，終于ERP，保證了罐區(qū)業(yè)務和生產(chǎn)的無縫連接。
五、系統(tǒng)的使用
計劃系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)尤縫連接整合完成后，業(yè)務與生產(chǎn)之間不再需要通過電話或傳真形式進行操作，而是直接通過網(wǎng)絡將執(zhí)行數(shù)據(jù)下達到MA系統(tǒng)中，生產(chǎn)操作人員選擇優(yōu)化的管線流程進行操作，MES系統(tǒng)從MA系統(tǒng)獲取生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的加工和處理，生成各類報表和與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)了信息化一體化的目標。本項目的成功實施，解決了常見的數(shù)據(jù)輸入問題(如某些數(shù)據(jù)輸入錯誤可能導致重大的經(jīng)濟損失)，如果ERP系統(tǒng)不與MES進行集成，企業(yè)需要填寫眾多的電子表格，費時費力。大量的數(shù)據(jù)輸入使得企業(yè)不得不減少數(shù)據(jù)更新的頻度，這只會導致ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)不及時、不準確(如庫存量等)。通過業(yè)務計劃系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)無縫連接，避免因過多的手工數(shù)據(jù)錄入而導致的數(shù)據(jù)錯誤風險，提高生產(chǎn)自動化系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的運行效率。整個技術(shù)架構(gòu)與流程對接還是比較清晰與明確的，但在進入試運行后還是存在一定的不足之處，究其原因是由于前期與生產(chǎn)操作人員溝通不足，操作人員對軟件界面設計不理解造成的，主要表現(xiàn)有以下幾點：
◆ 業(yè)務下達后，沒有提醒通知。在當期生產(chǎn)作業(yè)繁忙時，還需要定時查看訂單通知，對于加急訂單還必需業(yè)務人員下達指令后，再電話通知生產(chǎn)操作人員，使得業(yè)務下達指令效果打折。
◆ 界面中對于復雜作業(yè)的流程強調(diào)不明顯，例如：30萬噸外輪油品過駁其它碼頭船只后，再卸油至多個儲罐中，操作界面的內(nèi)容顯示不如紙質(zhì)傳真清楚。
◆ 計劃指令下達后，指令內(nèi)容在休息時段發(fā)生變化，以前采用先用電話更改指令內(nèi)容，后補書面指令更改單的方式，而現(xiàn)在休息時段無法實現(xiàn)業(yè)務下單界面前的即時操作，生產(chǎn)作業(yè)與執(zhí)行計劃變更相沖突。
前兩點軟件工程師對相關(guān)程序進行了針對性更改，改動量較小也容易實現(xiàn)。最后一點存在管理流程的因素，相關(guān)部門進行會議討論，明確計劃指令的變更流程。采用人員授權(quán)的方式進行操作，在業(yè)務人員休息的時候，業(yè)務指令的更改可以由當班調(diào)度長執(zhí)行，值班領導流程審核后，操作人員進行實施，保證了業(yè)務情況變化時生產(chǎn)作業(yè)的連續(xù)性。經(jīng)過試運行和從新修正，使得業(yè)務下單流程與生產(chǎn)作業(yè)更加結(jié)合緊密。
結(jié)束語
兩套系統(tǒng)經(jīng)過無縫對接，總體而言解決了業(yè)務與生產(chǎn)作業(yè)之間用紙質(zhì)傳真方式下達指令的歷史。為油庫的安全生產(chǎn)、平穩(wěn)運行提供了可靠的保證，大大提高了勞動生產(chǎn)率、降低了業(yè)務執(zhí)行人員的工作強度，與生產(chǎn)作業(yè)相關(guān)的ERP數(shù)據(jù)，也可以通過MES系統(tǒng)上傳，免去了生產(chǎn)信息的多次輸入，實現(xiàn)了一處輸入多處共享的目標。此次業(yè)務數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全集成，系統(tǒng)從MES層獲取業(yè)務指令，進行MA層的移動選擇并從底層控制DCS系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，完成實時數(shù)據(jù)上傳，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)不落地” ，做到生產(chǎn)過程的層次化管理，實現(xiàn)“數(shù)出同源”這一企業(yè)管控一體化理念得以落實。
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本文標題：大型油庫業(yè)務計劃系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）無縫連接的設計與實現(xiàn)
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