流程工业综合自动化系统的核心MES系统

1、流程工业综合自动化系统的核心MES 系统黑石化有限责任公司计算机中心刘秀彬大庆市中医院栾玉梅摘要通过MES 技术, 利用原有ERP 系统与DCS 系统, 使得生产与管理结合在一起, 从而实现企业综合自动化系统, 提高企业经济效益。关键词企业资源计划(ERP 制造执行系统(MES 生产过程控制(PCS 综合自动化中图分类号:TP311.51文献标识码:B文章编号:10093230(2003 04030前言20世纪, , 结合, , 出现了集控制、优化、调度、管理和经营于一体的综合自动化新模式,ERP MES PCS 三层结构应运而生。在三层结构中, 人们希望从企业经营管理、生产管理和过程控制三个

2、方面实现企业的综合自动化, 即建立企业资源计划系统ERP (Eterprise Re 2s ources Planning 、生产执行系统MES (Manu facturi Execution System 和生产过程控制系统PCS (Proeess C ontrol System 当企业经营管理决策层利用ERP 确定企业产品策略并制定优化生计划后, 生产执行系统MES 根据企业的设备、原材料等情况, 由生产调度系统(PSS 编制生产调度指令, 对各生产装置(或单元 进行优化计算, 给出优化配方或生产方案(设定值 从而使控制野的DCS 按照优化的配方或生产方案对底层工业生产过程进行实时操作与控

3、制。1技术内容制造执行系统(简称MES 是处于计划层和控制层之间的执行层, 主要负责生产管理和调度执行。制造执行系统通过控制包括物料、设备、人员、平台上集成、文档管理、生产调度等功能的方式。MES 首先在半导体和电子制造领域取得成功应用。流程工业的生产方式受全球竞争力和市场经济的影响, 正经历着一些变革, 对于多品种小批量的生产过程, 生产方式逐渐由面向订单生产。企业资源计划(ERP 系统需要实时的生产信息辅助进行经营决策和订单管理, 但是来自生产现场的状态信息和生产数据并不能直接反映经营者所关心的产品进度和质量变化等信息, 因此, 需要MES 在企业资源计划和过程控制之间提供信息的转换。ME

4、S 执行由ERP 制定的计划, 并根据实时生产信息调整生产作出调度, 并将有关资源利用和库存情况的准确信息实时地提供给ERP 系统, MES 还能将生产目标及生产规范自动转化为过程设定值, 并对应到阀门、泵等控制设备的参数设置。同时,MES 将从DCS 采集来的生产数据与质量指标进行对比和分析, 可以提供闭环的质量控制。可见,MES 是ERP 和DCS 之间的信息纽带, 是流程工业MIE 实施的核心。MES 系统的典型体系结构, 包括以下功能模块。(1 生产过程模型化, 这是MES 系统的核心,根据与该模块相连的其他模块所提供的信息与知742003年第4期(总第82期 应用能源技术收稿日期:2

5、0030626 识, 构造些模块所代表的企业生产控制与管理活动所需要的各种类型的模型, 主要包括物料流、资金流、信息流和工作流模型。(2 生产过程管理。包括物流控制与管理、生产成本控制与管理、数据统计生产调度等功能, 是与企业资源管理层的生产计划相对应的功能模块, 该层次的管理有时也称为车间管理, 是目前流程企事业信息化建设中比较两手的环节, 实际上是MES 和架构中承上启下的关键模块。(3 生产过程支持 。提供基于知识和基于信息的支持, 将其他模块送来的数据、信息和知识进行加工、处理, MES 系统各功能模块提供支持。(4 基于工艺目标与技术经济指标的过程优化。建立过程参数与工艺目标或技术经

6、济指标之间的联系, 提供以保证工艺目标或技术经济指标为前提的过程参数优化支持, 并通过接口向先进控制层提供最佳的操作条件。(5 先进控制。包括用于过程优化控制的多变量先进控制(M APC 、智能控制方法和算法等。PI D 控制, PI D 。图1系统结构图(6 控制接口与信息界面。与过程控制层的各个软硬件相连接, 调用DCS 或其他过程控制装备中的过程信息, 并发出MES 层根据生产计划和生产过程的实际善作出的控制信息。(7 实时调度。包括基于模型、基于数据和基于知识的多种动态调度算法, 利用流程模拟模型,针对供需变动, 工艺切换、资源波动、设备故障变化等装置善, 实时作生产方案、工艺路线和资

7、源分配, 进行生产作业计划的优化调度, 以最少的能耗、最高的安全性或最大的产品效益, 确定各个生产装置的负荷。(8 质量管理。管理生产过程中所有与质量84应用能源技术2003年第4期(总第82期有关的信息; 对生产过程的全程进行质量监测、预报。(9 安全控制与管理。提供基于数据、模型和知识的生产过程故障诊断和预报、过程故障状态下运行模式的调整组态以及基于远程网络支持的安全事故处理等支持。故障诊断软件用于生产过程及生产设备的故障检测、诊断和处理。(10 运行操作支持。提供流程生产过程中频繁发生的设备、过程启停操作支持, 包括在线操作指导电子手册、关键操作主意提示、操作结果模拟预测、基于远程网络咨

8、询等支持。( 11 设备维护管理。态临近、, 库存管理。(12 生产流程模拟。以生产过程各类模块化模型为基础, 提供MES 中各个功能模块运行的可视化流程模拟支持。(13 资产动态管理。与企业资源管理中心表态的资产管理相连接, 对生产过程的中间库存和中间产品动态信息进行管理, 提供动态成本和物流控制与管理的信息支持。2以MES 为核心的集成系统的层次结构图2集成系统的层次结构图信息系统的关键是集成, 在以MES 为核心的集成系统中, 作更为细致的五层划分, 具体分为决策层、管理层、执行层、过程控制层、支持层; 两个数据库系统:关系数据库系统、实时数据库系统。其中决策层包括:企业信息门户、经营辅

9、助决策、关键业务指标/基础信息。管理层包括:生产计划调度、车间管理、供应/采购、销售管理、技术管理、质量管理、财务/成本、计量信息、人力资源、设备管理、能源管理、安全环保。执行层包括:实时数据监控、生产调度、流程模拟组、。过程LC , (网、工具软件 。由以上的, 各层次的功能模块相互配合, 通过接口紧密联接在一起, 其中执行层(MES 层可以系统的核心部分, 只有它充分的发挥作用, 才能使集成系统得以应用。流程工业MIE 是一个复杂的综合自动化系统, 处理的对象是整个企业的全部生产活动,DCS 作为一种有效的工具和实现手段, 在流程工业MIE 中发挥重要的基础控制和实时生产数据采集作用。与管理类计算机应用系统相比,DCS 能够提供更加可靠的生产过程数据, 使MIE 系统所作出的优化决策更加可靠 。从功能上看, 流程工业MIE 中的生产自动化系统、动态监控系统和在线质量控制都可以由DCS 实现。从流程工业MIE 的层次结构看,DCS方法担负过程控制和过程优化任务, 有些生