基于GE智能平台的智能工厂建设探索

【摘要】
今天每个面临经济和技术环境变化日新月异的制造企业，都在不断的寻求创新、改进，以期适应即将到来的生产模式。作为万华而言，这种变革有的如潺潺细流，日积月累的改变着工厂的生产模式；有的如暴风骤雨，一夜之间改变员工的工作模式；IT技术的发展带来的是相关岗位的工作方式、工作内容、工作习惯均发生了翻天覆地的变化。
这种变化的原动力是什么？这种变化在可预期的未来对万华生产模式的影响是什么？我们一直说MES，那么MES带给我们的是什么？MES到底有没有价值？基于GE所提供的智能平台方案解决包带给万华IT建设智能工厂的优缺点在哪里？本文试图简单探索这几个问题的答案。
【关键字】MES、智能平台、智能工厂
【名词解释】
MES――生产指挥系统
EIC ――Electronic Information Center 电子信息中心
IC――集成电路技术
EC――Embedded Controller，嵌入式控制器。在一组特定系统中，新增到固定位置，完成一定任务的控制装置就称为嵌入式控制器。
一、项目背景
烟台万华聚氨酯股份有限公司系股份制上市公司。我公司是国内MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯) 制造龙头企业，亚太地区最大的MDI制造企业。主要从事MDI为主的异氰酸酯系列产品、芳香多胺系列产品、热塑性聚氨酯弹性体系列产品的研究开发、生产和销售，产品质量和单位消耗均达到国际先进水平。公司一如既往地肩负发展中国聚氨酯工业的历史使命，积极响应国家发展循环经济和创建节约型社会的号召，以产业报国为己任，实施国际化战略，致力于创建国际一流的化工新材料公司。
目前公司在国内有烟台、宁波、东莞三个生产基地。本期MES项目是基于宁波生产基地二期工程建设所需，同时围绕“打造一流化工生产基地”的思想，通过宁波万华MES 项目建设，将生产过程管理和业务系统紧密结合，根据MES 标准模型，结合GE智能平台对现有资源进行全面开发整合，在生产管理的各个环节实现数据的获取、处理、存储、利用和管理，形成具备生产指挥、过程控制、质量评估、设备监控和保障、异常预警和探测、追溯分析、绩效评价和决策判断等综合能力的统一的生产管理平台，逐步实现宁波万华生产过程的数字化、智能化改造，逐步实现生产从被动指挥到实时调度转变，质量从事后抽检到在线控制的转变，资源从被动供应到主动供应的转变，成本从事后核算到过程控制的转变，提高生产效率，保障生产质量，降低生产成本，增强企业化工产品的竞争力。
二、万华MES项目的建设目标及需求
2.1 万华智能工厂IT建设总目标

2.2 本期目标要求
以万华MES应用为基础，通过宁波MES二期建立一个稳定可靠、标准统一、工厂应用快速复制的综合数据整合平台，并为集团公司要求各工厂数据总部集中提供坚实的基础。该平台将从信息集成搭建开始，实现企业价值链的关键事务处理，最终为智能生产提供有益帮助。同时，作为企业三层模型的中间层，有效地承接好生产过程层PCS与经营管理层ERP的桥梁关系；将一般的MES功能同精益生产相结合，建成精益化的MES平台。
系统平台应具有很好的扩展性，无论从深度上还是广度上都能够在此平台上进行很好的扩展，如从深度上，将每一部分都可作为一个单独的小模块，使其开发、应用更加深入；同时从广度上，可以增加新的模块。

2.3 本期实施范围
宁波二期MES建设范围包含：宁波万华工业园二期工程项目（MDI 、煤气化、硝苯、电气）及产成品包装和相关公用工程。
2.4 目标描述
本期MES项目将根据万华智能化工厂整体建设目标，结合宁波工厂的现实情况，实现生产计划闭环执行、生产监控、生产调度优化、物料谱系跟踪、物料与公用工程平衡、过程质量管理、设备运维管理、绩效与成本管理、文档管理等九类大目标，各项目标要求如下：
闭环生产计划跟踪：实现从SAP到MES到现场的计划闭环执行，实时报告工厂的计划执行情况。
生产监控：生产状况实时信息监控，可实现基于C/S,B/S两种方式监控工厂的运行参数，这些参数包括但不限于工艺数据、设备运行数据、HSE数据、报警数据等。
同步调度优化：结合调度策略、物料平衡，各类约束条件，结合各类事件实时计算最优调度。
物料批次跟踪：实现从产成品到生产状态各个阶段的工艺跟踪和事件回放。
物料平衡，计算二期装置、工序的物料平衡，实现生产过程动态成本控制的目的。
过程工艺质量管理：实时计算并报告生产过程的OEE、CP、CPK、PP、PPK等指标。
设备运维管理：设备OEE、停机率、设备实时状态监控、设备运维报表自动生成等。
绩效与成本管理：通过事件驱动KPI计算，可任意时段及时反映KPI的变化情况。
文档管理：按流程建立文档管理模块，根据用户的权限和所在流程的节点，实时浏览相关文档（操作规程、工艺指标等相关文档）
三、解决方案
3.1 系统架构
本期MES系统在商务考察阶段，详细考察了包括西门子、霍尼韦尔、HP、艾默生、OSI、罗克韦尔、GE等10多家国内外知名的化工系统供应商。最终选定GE作为本期MES项目的合作伙伴。GE的智能平台解决方案包给我留下印象最深的是平台化、精益化的设计思想。
结合具体需求，结合GEIP我们可以轻易的建立一个良好的系统架构。

3.2 具体实施方案

结合万华的九类大目标，经项目组反复讨论，最终确定了如上图的具体实施内容。

四、实施过程
万华的MES项目现已经过蓝图设计正在进入到系统实现阶段，整个团队早已渡过磨合期，虽然项目实施过程中有着这样那样的问题，但整个团队统一思想，明确目标，凝聚力量。相信在可预期的不久，基于GE智能平台的万华的智能工厂第一步必定坚实的迈出。
五、已实现的部分功能展示
Portal功能展示

PULSE功能展示

六、智能工厂生产系统模型远景

通过智能平台的功能支持，MES系统的实施开启了万华建设智能工厂的第一步。从节能、减排、降耗、增效、智能生产优化等多方面给万华带来超值的ROI。

关于GE智能平台

GE智能平台是一个提供高新技术的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制的软件、硬件和技术服务以及嵌入式计算。我们为用户提供一个独特的，灵活的，超可靠的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、国防和防御，以及通讯等产业领域获得持续的优势。GE智能平台是一家总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔的全球性企业，是GE企业解决方案集团公司的一员。想获取更多信息，请访问：www.ge-ip.com/cn。