一、前言
　　一個完整的企業信息管理系統，應包括控制層、中間層和企業級核心系統。中國海洋石油總公司(以下簡稱中海油公司)的信息管理系統主要包括兩部分，即海上油氣田的控制系統和公司管理系統。由于缺少中間層系統，兩大系統一直不能實現有機的結合，嚴螢影響了企業信息化效率和經濟效益。隨著公司生產規模的快速發展和信息技術的不斷提高，根據海上油氣田生產特點和借鑒吸收國內外同行業的管理經驗，在設計公司信息管理體系中引入了中間層MES系統，不但實現了能為上層系統及時提供設備技術狀況的實時數據，滿足遠程監控設備運行的需求，保證控制層和管理層系統的優化集成，也實現了對生產狀況和設備運轉等有關數據進行存儲和分析的目的。
　　二、海上油氣田信息管理系統的現狀與問題
　　海洋石油行業是典型的技術密集型產業，隨著企業精細化管理要求的進一步提高和信息化建設的不斷完善，企業越來越重視對工作業績和生產過程的實時分析。實施信息技術和自動化系統管理的綜合利用和開發，及時發現生產中的各類問題并制定整改措施，是進行生產安全管理的主要丁作。中海油公司的信息系統主要由兩大部分組成：一部分是海上油氣田的控制系統(主要采用DCS和PLC系統軟件)，另一部分是公司的管理系統(主要采用SAP、Maximo系統軟件等)，二者是相互獨寺的。主要生產沒備雖然實現了DCS和PLC的集中監控，但由于沒有建立實施信息化管理的平臺，管理部門需要的數據采集是由人工完成的。不僅工作效率低，而凡極易出錯。給各級管理人員實時了解設備運行狀況、生產運行參數等都帶來極大不便，甚至影響到對生產過程的及時分析、判斷和指揮。
　　1．管理結構現狀
　　中海油公司的生產組織結構大體分為3個層次，即作業區、中心平臺和井口平臺。有天津、湛江、深圳和上海4個分公司，每個分公司不僅下轄多個作業區，而且每個作業區又下轄多個中心平臺，每個中心平臺又分別包含著若干個井口平臺等。不但生產組織結構復雜，而且設備臺數多和管理困難。
　　2．信息系統及網絡現狀
　　由于海上油氣田生產的特殊性，中海油公司的信息管理系統及網絡現狀大體分為兩大部分：即海上平臺網絡及信息系統和陸地基地剛絡及信息系統，兩者之間是通過衛星或微波通信網絡連接的。其中，生產現場的控制系統(如DCS系統軟件)是部署在海上平臺上的，而食業經營管理系統(如SAP系統)則部署在陸地基地上，控制系統僅限在海上平臺的工業以太網中運行，與承載經營管理系統的企業以太網相互隔離，不能實現信息和數據的直接交換。
　　3．存在問題
　　根據中海油公司對海上油氣生產管理的要求，工作人員需定時從海上：油氣田的控制系統中讀取或抄取諸多類型的數據．再通過人工：輸入到企業管理信息系統中，用于對油氣生產及運營情況的綜合分析，為公司進行統計分析和決策制定等提供必要的參考數據。需要的數據主要包括設備日報和生產日報。設備日報主要包括：設備技術狀態和運行時間，設備巡檢記錄報告，關鍵、重要設備的運行參數等；生產日報主要包括：生產工藝流程中的關鍵計量、檢測數據等。維修人員每天要定期巡榆設備的運行情況，通過觀察各種儀器、儀表的顯示判斷設備的運行狀況，并記錄相關的技術參數等。不但工作量大，而且容易出現抄報不及時，或發生錯抄、漏抄等現象。數據不僅難以統計，而且準確性不高。
　　三、MES系統的引入
　　為將上層業務管理系統和底層生產控制系統相連接，需要建立具有承上啟下作用的中間層控制系統。采用MES系統既町以接收上層管理系統的生產任務指令，又可實時收集生產過程中的各類數據，及時反饋生產現場設備的運行狀況及生產進行情況等，實現對整個生產環節的優化管理。
　　1．實施MES系統的意義
　　中海油公司是以油氣田的勘探、開發和生產為主營業務的企業。海上油氣田的主要職能是負責油氣的生產，主要業務包括：油氣生產中的運行管理、設備維護以及相關的安全與成本管理等。公司根據海洋石油行業的生產特點，充分了解并分析生產業務流程和相關要求，以及生產和綜合管理部門的意見，結合Maximo系統的實際功能和應用情況，采取統籌兼顧各項數據的統計規范、業務流程和管理指標等原則，提出建立以適合海油行業生產需求的MES系統實施架構，使之成為連接控制層、中間層和企業級核心系統的優化平臺。
　　2．對設計系統的要求
　　在設計信息體系中，要求MES能為上層系統提供設備的實時數據，實現控制層(DCS系統)和管理層(Maximo系統)的優化集成。通過選型與論證，中海油公司選用德國SIMENS公司的MES解決方案中專門用于數據采集、數據處理和分析的組件Historian，作為中海油公司MES系統的核心技術平臺。Historian組件可在整個組織機構內發布業務信息。實現對自動化生產設備的數據采集，并建立實時數據庫。將來自不同系統的數據進行統一的存儲、分析和利用，不僅要滿足企業對設備技術數據的自動采集和分析利用，也要實現Maximo系統的數據自動采集功能，能有效支持公司的決策制定和優化企業的業績管理。中海油公司MES系統的整體架構，主要是針對中心平臺、井口平臺、油輪和陸上終端等進行的統一設計。MES系統平臺的服務端是由關系數據庫服務器和實時數據庫服務器組成。根據生產現場的網絡連接情況，可在企業的某些生產環節上部署系統平臺等。例如，如果中心平臺與其所屬的井口平臺之間可以實現光纖連接的情況下。網絡通信只要符合MES系統的要求，就可在中心平臺上部署MES系統平臺，把井口平臺作為中心平臺的Area層進行管理。
　　3．MES系統應實現的目標
　　鑒于上述現狀與實際工作需求，海上油氣田MES系統應實現以下設計目標。
　　(1)實現與設備管理系統的集成。借助MES系統支持設備管理工作，實現預防性維修：單的自動生成。包括儀表參數、設備運行時間以及停機時間記錄、KPI(關鍵績效指標)運算等。
　　(2)實現與底層生產自動化系統(如Honeywell PKS)集成。保證能夠準確地采集到生產現場的實時數據，實現生產過程的快速反應以及報警、關斷等信號的管理和記錄。并將記錄數據準確地傳送到上層系統Maximo中。
　　(3)實現生產數據和設備運轉狀況歷史的可追溯性，具有對生產過程的歷史數據進行存儲和分析等功能。
　　(4)實現在MES層面上對生產統計分析的多種功能。如記錄多種列表、圖形顯示方式、實現生產統計分析等。主要包括：本期生產完成情況、同期生產情況對比以及趨勢分析等，具有報表打印和輸出的功能。
　　(5)實現生產過程中對設備管理和維修決策的最優化功能，如KPl分析等。
　　四、應用效果
　　MES系統給底層和上層系統帶來了優化整合的契機，不但提煉了上層系統(Maximo)的需求，而且結合了控制層(Honey well PKS)的數據結構，實現了上層系統對以設備管理為核心內容的有效補充和擴展支持等。在MES系統不斷完善的同時，也在不斷地補充和挖掘上層系統的需求，使中海油公司的整個信息化體系更加趨于完善和高效。例如，深圳分公司某油田，通過實施MES系統實現了以下功能。
　　(1)實現了與底層生產自動化系統的集成。實現了能隨時查看和分析設備運行狀況的功能，最終達到實時監控并及時指導維修的目的。生產運行中的設備支持系統能及時把控制系統中所有的設備信息準確、實時地采集上來，進行加工處理和存儲，并繪制出實時和連續的趨勢圖，供各級管理人員檢查和分析設備的運行情況，達到實時監控和及時指導維修的目的。實現了歷史數據查詢，以及為自動生成生產日報提供所需的技術數據等。主要包括：生產數據和設備運轉歷史狀況的可追溯性和歷史數據存儲；生產報表數據的自動采集；生產過程中的設備實時狀況監測和趨勢分析等。實現了與設備管理系統與其他管理系統的集成。
　　(2)實現了對設備技術狀態的實時監控。對海上油氣田的設備管理：作來說，實施設備狀態監控是比較重要的。以前各類數據的收集都是由現場工作人員定期通過手工錄入的，不但工作量大，而且缺乏實時性，也不能實現與PLC和DCS等控制系統的數據連接，設備技術狀況無法共享，不能根據設備的實際運行情況實施動態地生成預防性維護丁單。通過建立MES系統。不但能把控制系統所需的數據實時、準確地反映到設備管理系統中來，而且保證設備預防性維修：單的自動生成。
　　五、結語
　　通過對海上油氣田MES系統的開發與應用，建立以“作業區”為單位的實時信息集成平臺，將每套DCS控制系統或PLC系統中的各種數據上傳至該信息管理平臺，實現了現場設備數據和生產過程數據的統一管理；通過對生產過程和設備關鍵參數的監控，使公司的生產運行情況一直保持在平穩狀態，極大減少了生產裝置及設備的非計劃停機次數。通過MES與Maximo的系統接口，不但完成設備運行和KPI數據的相互傳遞，也實現了與現有設備資產管理系統的全面集成，逐漸體現出IT管理系統在生產管理中的綜合效益和重要作用。