MES系統(tǒng)中的生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)

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一、引言

20世紀90年代，我國化工企業(yè)基礎(chǔ)自動化建設(shè)與改造基本完成，部分企業(yè)還實施了 南京OA (Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源規(guī)劃) ，但因缺乏將南京OA和控制系統(tǒng)連通的橋梁——中間層，從而使南京OA與控制系統(tǒng)之間形成斷層，信息無法交互，使得南京OA的實施效果受到了極大的限制。工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System, MES)正是為了填充這一空白而誕生的。

二、MES的概念

MES 于1990年，由AMR組織提出并使用。MES處于企業(yè)信息系統(tǒng)南京OA/SCM和過程控制系統(tǒng)DCS/PLC的中間位置。南京OA作為業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，DCS/PLC作為控制系統(tǒng)，而MES則作為生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)。MES與上層南京OA等業(yè)務(wù)系統(tǒng)和底層DCS等生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)一起構(gòu)成企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)，一是把業(yè)務(wù)計劃的指令傳達到生產(chǎn)現(xiàn)場，二是將生產(chǎn)現(xiàn)場的信息及時收集、上傳和處理。MES不單是面向生產(chǎn)現(xiàn)場的系統(tǒng)，而是作為上、下兩個層次之間雙方信息的傳遞系統(tǒng)，是連結(jié)現(xiàn)場層和經(jīng)營層，改善生產(chǎn)經(jīng)營效益的前沿系統(tǒng)。MES也不是一個特定行業(yè)的概念，而且應(yīng)用于各種制造業(yè)的重要信息系統(tǒng)。MES主要負責車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個設(shè)計良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、物料跟蹤、物料平衡、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報表等管理功能，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺可以同時為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務(wù)。系統(tǒng)通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實時化的南京OA/MES/SFC信息體系。

三、生產(chǎn)信息系統(tǒng)在企業(yè)信息化系統(tǒng)中的位置

企業(yè)生產(chǎn)信息化系統(tǒng)包括過程控制系統(tǒng)和MES系統(tǒng)，它和南京OA系統(tǒng)構(gòu)成整個企業(yè)的信息化系統(tǒng)， MES是連接底層控制系統(tǒng)與上層管理的橋梁，主要負責生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，而生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)是整個MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)子系統(tǒng)，也是其核心子系統(tǒng)。

1.過程控制系統(tǒng)（DCS）

要實現(xiàn)企業(yè)的數(shù)據(jù)采集和信息集成，就要求建立具有良好開放性和擴充性的企業(yè)主干網(wǎng)，實現(xiàn)整個企業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)化。由于有了企業(yè)網(wǎng)，DCS可以與實時數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，利用局域網(wǎng)互連技術(shù)與主機互連，達到共享資源和透明訪問。

上述裝置通過各種型號的DCS實用接口，把現(xiàn)場的DCS數(shù)據(jù)通過W-CIMIO采集站（采集站為工控機，上面安裝各種接口軟件）進行數(shù)據(jù)采集，采集站再把DCS數(shù)據(jù)寫入到實時數(shù)據(jù)庫中。

生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和信息集成工作在整個信息化系統(tǒng)工程中屬于基層平臺，為后續(xù)工作創(chuàng)造條件.

2.過程監(jiān)控層

在過程監(jiān)控層，主要完成下面內(nèi)容：

· 流程圖瀏覽

用戶可以在局域網(wǎng)、企業(yè)Intranet、國際互連網(wǎng)Internet上瀏覽企業(yè)的各個裝置的流程圖面，數(shù)據(jù)更新情況，了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況。

· 流程圖組態(tài)

可以根據(jù)裝置情況，自由組態(tài)各種流程畫面。

· 實時數(shù)據(jù)查詢

可查看系統(tǒng)內(nèi)的所有位號的生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)及其靜態(tài)詳細信息，數(shù)據(jù)查詢快速、準確，可選擇特定位號快速查詢，界面風(fēng)格用戶可自定義，為用戶使用個性化界面提供可能。

· 歷史數(shù)據(jù)查詢

歷史數(shù)據(jù)查詢是客戶端瀏覽查詢實時數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)的程序，該程序負責查看歷史數(shù)據(jù)并以曲線方式顯示，機動靈活，可以同時查看多個位號信息。

· 報警查詢

可對系統(tǒng)內(nèi)的所有報警進行瀏覽和管理。 可選擇特定位號, 可選擇特定時間,并可用不同的顏色顯示特性，從而對以往任何時間操作出現(xiàn)的報警做出方便，快速，準確的查詢。

3.生產(chǎn)調(diào)度層

信息化系統(tǒng)調(diào)度層的實現(xiàn)，不再是從前的調(diào)度員只完成一些簡單的信息轉(zhuǎn)達，而是要及時了解生產(chǎn)的瓶頸，通過及時調(diào)度提高瓶頸的流通能力。這一部分工作內(nèi)容是，在原先數(shù)據(jù)采集和一次信息集成的基礎(chǔ)上，進行相關(guān)的軟件開發(fā)工作；對原來采集到的溫度、壓力、流量、組分等信息，通過化工物料的物性計算，求取有關(guān)能量消耗、熱量平衡等二次信息，了解各個裝置的生產(chǎn)能力。

當然針對調(diào)度層希望獲得當時生產(chǎn)情況下的實時能量分布數(shù)據(jù)，這樣才可能做到及時調(diào)整，而不是等月報、年報等出來后的事后調(diào)整。調(diào)度層不僅要對下面生產(chǎn)裝置發(fā)出有關(guān)指令，而且要對上級管理層及時匯報生產(chǎn)裝置全面情況與接受上級管理層發(fā)出的計劃指令，完成上、下二層之間的有效連結(jié)。

其主要實現(xiàn)如下功能：

· 生產(chǎn)過程監(jiān)視

對全廠生產(chǎn)的主要工藝過程、一化肥、二化肥生產(chǎn)全流程、火炬系統(tǒng)進行實時的圖形顯示監(jiān)督，對主要工藝運行參數(shù)進行安全監(jiān)督與事故報警。對全廠現(xiàn)場的生產(chǎn)運行狀態(tài)進行圖形顯示監(jiān)督，包括質(zhì)量分析、生產(chǎn)溫度、壓力、流量的運行狀態(tài)等，對各系統(tǒng)異常情況進行事故報警。

· 事故報警處理

對于生產(chǎn)異常情況進行實時調(diào)整，盡快解決，保證生產(chǎn)正常、安全、穩(wěn)定運行。從全局角度對全廠性大、中型事故提出處理方案。對一些常規(guī)的處理過程，直接給出操作步驟，以輔助調(diào)度、提高應(yīng)變速度。對事故處理結(jié)果進行記錄、以便查找分析原因。

· 工藝參數(shù)分析

可以對每一個工藝參數(shù)做出分析，查看一段時間內(nèi)的趨勢圖，求一段時間內(nèi)的平均值，合格率，平穩(wěn)率，偏差，最長超標時間，累積超標時間等分析數(shù)據(jù)。對控制點的數(shù)據(jù)提取可選擇時間間隔。用戶可自由定義考核上限、下限、正常值，并可在其趨勢圖上繪出考核上限線、下限線、正常值線，以便于分析數(shù)據(jù)。當用鼠標在趨勢圖上點擊時，可列出鼠標所指時間處的值及時間。當取出實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)后，能在該工具的界面上做部分數(shù)據(jù)的修正。并且可以給高級用戶安全管理權(quán)限。同時能打印你所需的數(shù)據(jù)和趨勢圖。

· 事故追憶

以事故為單位組織數(shù)據(jù)，幫助查找事故原因；每一事故有一觸發(fā)條件，該條件能讓用戶自己組態(tài)；每一事故的相關(guān)位號可自由組態(tài)；當一事故發(fā)生時，能記錄相關(guān)位號在半小時以前的實時數(shù)據(jù)及24小時的歷史數(shù)據(jù)，能記錄事故發(fā)生后相關(guān)位號在半小時內(nèi)的實時數(shù)據(jù)及24小時的歷史數(shù)據(jù)，并可同時顯示在同一趨勢圖上。當事故發(fā)生后，該事故的信息能永久保存，以便后來能再次分析。

· 班組考核

主要功能是對車間班組的工藝操作水平做出合理及時的考核。主要包括四個方面，即工藝參數(shù)考核、報警考核、產(chǎn)量考核、收率考核。對班組各重要的工藝指標進行統(tǒng)計分析，得出科學(xué)公正的結(jié)果，能計算出各工藝參數(shù)的平均值，偏差、合格率、超標時間等。對各重要的報警信息進行統(tǒng)計，根據(jù)簡單的物料關(guān)系，計算出班組的產(chǎn)量，收率。最后按照用戶的考核要求，按一定的計算方法計算出班組的操作水平。

· 異常報警跟蹤

當某一位號的當前值在一段時間內(nèi)一直不變則提示報警，確認后當前值再等于該值時就不在報警。

· 生產(chǎn)利潤查詢

主要功能是以裝置的物料平衡為基礎(chǔ)，能累積算出某裝置的在線利潤。各裝置的有關(guān)利潤計算的位號能自由組態(tài)。對各位號的數(shù)據(jù)能進行換算。能把已組織好的裝置按裝置名稱存取。用戶下次進入時只需選擇裝置名稱即可查詢該裝置的在線利潤。

· 物料平衡

物料平衡程序是客戶計算物料平衡中裝置材料的進出情況、產(chǎn)率情況及損耗情況的程序。該程序在線計算物料的輸入和輸出，提供準確的參數(shù)，以物料平衡的名稱來組織數(shù)據(jù)，每一物料平衡可自由定義輸入和輸出，每一數(shù)據(jù)可自由換算。

· 設(shè)備隱患

查看或記錄裝置中設(shè)備使用過程中發(fā)生的故障情況。

· 綜合統(tǒng)計分析

根據(jù)廠領(lǐng)導(dǎo)、各部門和調(diào)度中心本身的需要，對全廠生產(chǎn)狀況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及數(shù)據(jù)分析，提供全廠生產(chǎn)系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、能耗系統(tǒng)及其他輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的每班、每日及月生產(chǎn)情況報表。定時進行物料平衡、熱平衡計算，確定生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)，找出原料與能量損耗不合理的原因。