MES系統(tǒng)中的生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)

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一、引言

20世紀(jì)90年代，我國(guó)化工企業(yè)基礎(chǔ)自動(dòng)化建設(shè)與改造基本完成，部分企業(yè)還實(shí)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(wú)法交互，使得南京OA的實(shí)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(guò)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(jì)劃的指令傳達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，二是將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息及時(shí)收集、上傳和處理。MES不單是面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)，而是作為上、下兩個(gè)層次之間雙方信息的傳遞系統(tǒng)，是連結(jié)現(xiàn)場(chǎng)層和經(jīng)營(yíng)層，改善生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益的前沿系統(tǒng)。MES也不是一個(gè)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(fù)責(zé)車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺(tái)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(bào)表等管理功能，通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)可以同時(shí)為生產(chǎn)部門(mén)、質(zhì)檢部門(mén)、工藝部門(mén)、物流部門(mén)等提供車間管理信息服務(wù)。系統(tǒng)通過(guò)強(qiáng)調(diào)制造過(guò)程的整體優(yōu)化來(lái)幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時(shí)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(guò)程控制系統(tǒng)和MES系統(tǒng)，它和南京OA系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)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(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過(guò)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(lái)提高制造競(jìng)爭(zhēng)力，而生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)是整個(gè)MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)子系統(tǒng)，也是其核心子系統(tǒng)。

1.過(guò)程控制系統(tǒng)（DCS）

要實(shí)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(kāi)放性和擴(kuò)充性的企業(yè)主干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化。由于有了企業(yè)網(wǎng)，DCS可以與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，利用局域網(wǎng)互連技術(shù)與主機(jī)互連，達(dá)到共享資源和透明訪問(wèn)。

上述裝置通過(guò)各種型號(hào)的DCS實(shí)用接口，把現(xiàn)場(chǎng)的DCS數(shù)據(jù)通過(guò)W-CIMIO采集站（采集站為工控機(jī)，上面安裝各種接口軟件）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集站再把DCS數(shù)據(jù)寫(xiě)入到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

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

2.過(guò)程監(jiān)控層

在過(guò)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(guó)際互連網(wǎng)Internet上瀏覽企業(yè)的各個(gè)裝置的流程圖面，數(shù)據(jù)更新情況，了解現(xiàn)場(chǎng)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(huà)面。

· 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢

可查看系統(tǒng)內(nèi)的所有位號(hào)的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及其靜態(tài)詳細(xì)信息，數(shù)據(jù)查詢快速、準(zhǔn)確，可選擇特定位號(hào)快速查詢，界面風(fēng)格用戶可自定義，為用戶使用個(gè)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)的程序，該程序負(fù)責(zé)查看歷史數(shù)據(jù)并以曲線方式顯示，機(jī)動(dòng)靈活，可以同時(shí)查看多個(gè)位號(hào)信息。

· 報(bào)警查詢

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

3.生產(chǎn)調(diào)度層

信息化系統(tǒng)調(diào)度層的實(shí)現(xiàn)，不再是從前的調(diào)度員只完成一些簡(jiǎn)單的信息轉(zhuǎn)達(dá)，而是要及時(shí)了解生產(chǎn)的瓶頸，通過(guò)及時(shí)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(jìn)行相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)工作；對(duì)原來(lái)采集到的溫度、壓力、流量、組分等信息，通過(guò)化工物料的物性計(jì)算，求取有關(guān)能量消耗、熱量平衡等二次信息，了解各個(gè)裝置的生產(chǎn)能力。

當(dāng)然針對(duì)調(diào)度層希望獲得當(dāng)時(shí)生產(chǎn)情況下的實(shí)時(shí)能量分布數(shù)據(jù)，這樣才可能做到及時(shí)調(diào)整，而不是等月報(bào)、年報(bào)等出來(lái)后的事后調(diào)整。調(diào)度層不僅要對(duì)下面生產(chǎn)裝置發(fā)出有關(guān)指令，而且要對(duì)上級(jí)管理層及時(shí)匯報(bào)生產(chǎn)裝置全面情況與接受上級(jí)管理層發(fā)出的計(jì)劃指令，完成上、下二層之間的有效連結(jié)。

其主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

· 生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視

對(duì)全廠生產(chǎn)的主要工藝過(guò)程、一化肥、二化肥生產(chǎn)全流程、火炬系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖形顯示監(jiān)督，對(duì)主要工藝運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行安全監(jiān)督與事故報(bào)警。對(duì)全廠現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)等，對(duì)各系統(tǒng)異常情況進(jìn)行事故報(bào)警。

· 事故報(bào)警處理

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

· 工藝參數(shù)分析

可以對(duì)每一個(gè)工藝參數(shù)做出分析，查看一段時(shí)間內(nèi)的趨勢(shì)圖，求一段時(shí)間內(nèi)的平均值，合格率，平穩(wěn)率，偏差，最長(zhǎng)超標(biāo)時(shí)間，累積超標(biāo)時(shí)間等分析數(shù)據(jù)。對(duì)控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)提取可選擇時(shí)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(shì)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(dāng)用鼠標(biāo)在趨勢(shì)圖上點(diǎn)擊時(shí)，可列出鼠標(biāo)所指時(shí)間處的值及時(shí)間。當(dāng)取出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)后，能在該工具的界面上做部分?jǐn)?shù)據(jù)的修正。并且可以給高級(jí)用戶安全管理權(quán)限。同時(shí)能打印你所需的數(shù)據(jù)和趨勢(shì)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(hào)可自由組態(tài)；當(dāng)一事故發(fā)生時(shí)，能記錄相關(guān)位號(hào)在半小時(shí)以前的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及24小時(shí)的歷史數(shù)據(jù)，能記錄事故發(fā)生后相關(guān)位號(hào)在半小時(shí)內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及24小時(shí)的歷史數(shù)據(jù)，并可同時(shí)顯示在同一趨勢(shì)圖上。當(dāng)事故發(fā)生后，該事故的信息能永久保存，以便后來(lái)能再次分析。

· 班組考核

主要功能是對(duì)車間班組的工藝操作水平做出合理及時(shí)的考核。主要包括四個(gè)方面，即工藝參數(shù)考核、報(bào)警考核、產(chǎn)量考核、收率考核。對(duì)班組各重要的工藝指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出科學(xué)公正的結(jié)果，能計(jì)算出各工藝參數(shù)的平均值，偏差、合格率、超標(biāo)時(shí)間等。對(duì)各重要的報(bào)警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)簡(jiǎn)單的物料關(guān)系，計(jì)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(jì)算方法計(jì)算出班組的操作水平。

· 異常報(bào)警跟蹤

當(dāng)某一位號(hào)的當(dāng)前值在一段時(shí)間內(nèi)一直不變則提示報(bào)警，確認(rèn)后當(dāng)前值再等于該值時(shí)就不在報(bào)警。

· 生產(chǎn)利潤(rùn)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(rùn)。各裝置的有關(guān)利潤(rùn)計(jì)算的位號(hào)能自由組態(tài)。對(duì)各位號(hào)的數(shù)據(jù)能進(jìn)行換算。能把已組織好的裝置按裝置名稱存取。用戶下次進(jìn)入時(shí)只需選擇裝置名稱即可查詢?cè)撗b置的在線利潤(rùn)。

· 物料平衡

物料平衡程序是客戶計(jì)算物料平衡中裝置材料的進(jìn)出情況、產(chǎn)率情況及損耗情況的程序。該程序在線計(jì)算物料的輸入和輸出，提供準(zhǔn)確的參數(shù)，以物料平衡的名稱來(lái)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(guò)程中發(fā)生的故障情況。

· 綜合統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)廠領(lǐng)導(dǎo)、各部門(mén)和調(diào)度中心本身的需要，對(duì)全廠生產(chǎn)狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(bào)表。定時(shí)進(jìn)行物料平衡、熱平衡計(jì)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。