MES在物料平衡和月结业务中的应用

孔云飞(浙江中控软件技术有限公司，浙江 杭州 310000)

0 引言

随着我国经济发展和技术革新，炼油化工等流程行业生产企业在控制层(DCS，分散控制系统)已基本实现自动化，执行层(MES，制造执行系统)和经营管理层(ERP，企业资源计划)普及率也在逐年提高。近年来国家政策大力支持制造业数字化转型升级，MES系统在国内普及率已达20%以上，可覆盖炼油化工企业以设备运行管理、安全环保管理、质量管理、生产排产、生产监控、数据实时采集为主的几大业务范围。

MES系统深耕于国内制造业约30年，但在流程行业物料平衡和月结业务场景中的应用方面深度尚浅，部分企业物料平衡和月结业务仍停留在线上和线下结合层面，控制层、执行层和经营管理层信息数据互通程度较低。

1 企业物料平衡和月结业务

1.1 物料平衡和月结

某化工企业物料平衡是基于从装置产量耗量统计、储运统计、管输统计、包装统计、地磅数据统计和水运数据等数据源统计的原始数据，进行物料日平衡、周平衡，最后完成物料月平衡工作，生成的月结数据导入企业管理解决方案 (systems applications and products in data processing，SAP)系统，供财务进行月度结算。

物料平衡原理如下：

(1)物料收货与物料期初库存之和等于物料消耗与物料期末库存之和：(收货要素)收货+期初库存=(消耗要素)消耗+期末库存；

(2)收货要素包含物料进厂量和收货量：收货=收货量+进厂量；收货量包含自产量和返工回收量；进厂包含水运、地磅、管输等统计数据；对于产品和中间产品物料，收货量=消耗要素+期末库存-期初库存，收货量为最终导入SAP中财务核算用的产品收货月结数据；

(3)消耗要素包含发货量和出厂量：消耗=发货量+出厂量；发货量包含消耗量和损失量，消耗量和损失量是装置统计数据；出厂量包含地磅、管输、包装等统计数据；对于原料和中间原料物料，发货量使用仪表计量数据，发货量是最终导入SAP中财务核算用的原料和中间品原料的发货月结数据；

(4)期初和期末库存：按照统计切割周期，从PI(plant information system，PI)数据库；系统获取物料储罐质量点位数据作为期初和期末库存，部分需使用实验室信息管理系统(laboratory information management system，LIMIS)系统中的质检数据，如物料库存需根据浓度进行折算；

(5)另外，三剂辅料消耗数据由各车间形成装置领、耗、存台账，报统计职能部门进行三剂辅料消耗统计。

业务用户线下使用Excel连接PI数据源，获取基础数据，将其他部门以邮件形式提供的地磅、包装、水运、管输等数据复制粘贴到Excel中物料平衡模型中，进行物料平衡业务操作。物料平衡后的数据和从SAP系统复制的生产订单号组成物料收发货数据。业务人员将物料收发货数据转换成”.TXT”形式，上传至SAP系统后，复制SAP中物料库存与实际物料库存线下比对、处理尾差，完成统计层面的月结工作。

1.2 业务难题

企业生产统计业务职责上属于某职能部门。该职能部门负责全厂物料、能源的数据收集和平衡，周期性报表制作，月底进行全厂物料平衡和月结工作，并将数据上传SAP系统。而生产统计的数据来源分散、收集过程繁杂、生产数据统计效率低，数据互信度低，无法重复利用、共享，需做大量的对比分析，无法整合SAP财务价格，完成日成本、日效益初步核算，只能按周、月出具统计报告。这降低了生产数据统计的效率，进而导致物料平衡和月结速度慢，影响财务月度结算，无法满足企业降本增效和精细化管理水平提高的要求。

2 MES系统的物料平衡与月结功能

2.1 MES平台简介

某化工企业物料移动与生产统计平台项目采用由中控自主研发的中控智能工厂集成平台MES 4.2进行实施。系统平台以物料平衡为主线，主要涉及物料平衡、辅料管理、能源管理、产品库存管理等业务过程，主要业务目标是为企业提供生产过程管理和数据平衡统计，以达到提高企业生产管理精细化水平。系统包括系统包括物料平衡、辅料管理、能源管理、产品库存管理、计量管理、统计管理、报表管理等七项业务功能模块。

2.2 模型支撑

搭建统计平衡模型需要的要素包括：物料移动关系(物流节点)、逻辑罐、统计指标等，共同支撑统计平衡的业务数据统计、归并和平衡。统计平衡逻辑罐模型如图1所示。

图1 统计平衡逻辑罐模型

2.3 物料平衡和月结

(1)装置和储运数据获取：MES系统通过对企业PI系统集成，以“1次/小时”的频率自动读取、存储实时数据库数据作为原始数据。按照以统计切割周期为依据而制定的仪表计量规则，仪表点位号为键自动获取数据进行加工，生成装置产耗和储运计量单。并按照逻辑罐模型中物流节点的运算逻辑形成装置物料产耗与物料储运期初库存和期末库存数据，作为日、周、月物料平衡的基础数据。

(2)进出厂数据获取：MES系统通过对企业地磅系统集成，包装、水运、管输数据人工录入功能模块的定制化开发，实时获取进出厂数据。并对各种类型进出厂独立记录，按物料编码自动整理、汇总。同时，按照统计规则自动写入逻辑罐模型中的物流节点，作为进出厂统计数据。

(3)辅料统计：根据统计切割周期，按物料编码和工序名称自动汇总各装置使用辅料管理功能模块进行消耗出库的数据，由装置人员确认后，自动生成物料平衡中的三剂辅料统计数据。

(4)物料平衡：基础数据和进出厂统计数据自动归并为对应的收货要素和消耗要素数据，根据平衡原则自动完成初步物料平衡，同时自动生成平衡指标和产品单耗统计指标。其中平衡指标计算逻辑为：收获要素-消耗要素；若指标≠“0”，则着色突出提示不平衡。产品单耗统计指标计算逻辑为：原料消耗量/产品产量；产品单耗与控制单耗自动进行误差分析，超出控制单耗“0.9-1.12”区间以外的异常数据着色突出提醒物料未平衡。根据这两项指标，业务用户快速洞悉物料平衡情况，可对收货要素和消耗要素中的数据人工修正，系统则会根据最新数据自动重新平衡。

(5)月结：MES系统通过对企业SAP系统集成，按物料编码自动获取SAP中生产订单号。物料平衡完成后的数据，按生产订单自动生成物料收发货月结数据。业务用户确认数据无误后，通过集成的接口，将物料收发货数据上传至SAP，按订单投料。投料后，按物料编码自动获取SAP物料期末库存数据，与实物期末库存自动进行误差分析，异常数据着色突出提醒，用户定向查找原因，在SAP系统中进行尾差处理，在MES系统中进行原因备注。

3 MES系统实现的目标

具体目标包括：

(1)搭建了统一数据平台，实现生产类数据的集中集成；

(2)建设了物料管理、能源平衡等功能模块，实现物料和能源数据的校准和平衡，通过计量监控、日平衡等措施全面提升生产统计业务；

(3)在日平衡的基础上，整合SAP财务价格，完成日成本、日效益初步核算，为生产运营提供了决策支持；

(4)通过整合办公自动化(office automation，OA)审批流程，实现了与外单位的贸易结算数据在线流转，提高业务效率；

(5)通过各类报表依据岗位权限进行线上查询、保存、提交、撤销等操作，实现了以报表为交互平台对数据、信息进行浏览、编辑、删除等处理的功能。

4 MES系统的物料平衡与月结功能展望

石油化工等流程行业中的物料平衡与月结业务是一项复杂的工作，同时受企业自身发展规划、产品结构调整和市场行情影响，具有业务逻辑复杂、业务范围广、关联系统和数据源多、数据质量和精度要求高等特点。因此，很多大型流程行业企业统计和财务业务人员进行盘点、物料平衡和月结等工作时，会耗费大量时间。经过项目建设，物料平衡和月结业务已经实现线上模式。但是现有的线上模式，工厂模型创建、逻辑修改、数据汇总、数据展示等配置工作都集中到了信息部运维人员手里，和业务关键用户产生了脱离。未来在设计或优化MES物料平衡和月结功能时，需同时考虑减少业务层面与技术层面的过多关联，一方面使业务人员和运维人员各司其职、各善其事，一方面确保业务用户熟悉线上模式、业务场景和业务逻辑。

5 结语

综上所述，通过搭建以MES系统为基础的某化工企业物料移动与生产统计数据平台，实现生产数据的采集、确认、核算、存储和共享，支持生产统计业务的规范化、流程化和高效率运行。最终可以实现运维人员集中精力于数据源、系统功能正常运行层面，业务人员则独立进行业务模型创建、逻辑修改、数据汇总等工作。