CIMS和CIPS技术与应用课程-5

1、第五章 CIPS系统工程化结构5.1 CIPS系统的功能构成5.1.1 企业生产管理过程的活动一个完整流程型生产过程主要包括以下11种业务活动： 企业决策管理 负责制定企业的长远发展规划、企业发展方向、战略规划、投资可行性研究、风险控制、技术改造计划、年度综合计划等活动 (2) 财务核算 负责财务计划、企业预算、生产成本核算、财务会计等活动(3) 市场和销售 负责市场研究、广告、销售预测、销售计划、顾客服务等活动 8/12/20221CIMS和CIPS技术与应用企业生产管理过程的活动(续1)(4) 生产管理 进行生产计划、生产协调、质量控制、成本控制等管理活动，逐月落实生产计划、组织日常均衡生

2、产、负责生产的指挥和处理异常事件 (5) 设备维修 日常及异常情况的设备维护与检修活动。制定生产流程设备检修计划，组织指挥设备检修工作，在设备发生故障时，采取相应的对策，组织设备的维修工作 (6) 资源管理 通过对企业备品备件库存管理、产品库存管理、能源管理、人事管理、企业职工的评估与培训等活动，实现企业的资源优化配置 (7) 装置操作 通过对生产过程的监视、控制、优化操作、产品检验等活动，进行企业产品的生产 8/12/20222CIMS和CIPS技术与应用企业生产管理过程的活动(续2)(8) 研究与开发 制定企业的研究与开发计划，进行工艺流程的技术改造、基础研究、应用研究、产品开发等活动 (

3、9) 采购与供应 原料与物资的采购验收、生产原料供应、生产设备备品与备件的供应、海关报关、仓储管理等活动 (10) 装运 外购物资与生产原料的装运、生产产品的发货等活动 (11) 排放物处理 伴随着流程工业的生产，一般都会产生导致环境污染的排放物，在污染物排放前需要进行相应的处理工作 8/12/20223CIMS和CIPS技术与应用5.1.2 CIPS系统的功能构成管理信息分系统数据库分系统计算机网络CIPS支撑系统过程安全保障分系统生产自动化分系统过程质量保证分系统(1) 管理信息分系统(2) 生产自动化分系统(3) 过程安全保障分系统(4) 质量保证分系统(5) 支撑分系统计算机网络数据库

4、系统8/12/20224CIMS和CIPS技术与应用5.2 基于ERP的CIPS的管理信息系统 是面向企业上层管理活动的集成管理系统，主要完成3种任务: 信息处理 有关信息的收集、传输、加工、分发、查询等工作 (2) 事务管理 在协同的工作环境下，完成经营计划管理、企业资源管理、生产管理、财务管理等工作 (3) 计算机辅助决策支持 利用数据信息，综合运用数学规划、人工智能、知识发现等技术，提供计算机的辅助决策、未来预测的支持 8/12/20225CIMS和CIPS技术与应用基于ERP的CIPS的管理信息系统(1)1. 流程工业过程ERP - 流程刚性特点 生产装置和产品加工的工艺路线一般具有相

5、当的稳定性，生产能力是确定的。 - 过程的强干扰 生产过程经常由于加工原料的供应量、组份的变化、产品市场需求变化等多种外界可预测或不可预测的干扰因素而改变生产负荷 - 过程的强关联 生产过程中的能量流交错使用、物料流循环加工等使得生产装置装置之间存在极强的关联性 关键问题是保证过程的各局部生产保持均衡、平稳、协调地进行。ERP技术从企业全局的角度出发，最大程度利用企业的人力、物力、财力、能源等综合资源，通过对生产过程的调度及管理协调各环节的运作关系以保证生产的“安、稳、长、优、满”，从而达到降低生产成本、获得最大经济效益的目的。 8/12/20226CIMS和CIPS技术与应用基于ERP的CI

6、PS的管理信息系统(2)2. CIPS管理信息系统 流程工业的信息管理系统主要具有以下的功能： 营销管理 主要包括销售状况评估分析、订单处理、票据处理、合同管理、市场预测等 财务管理 总帐、应收帐、应付帐、现金管理、固定资产管理、成本会计、财务预算等 物资供应管理 包括产品库存、设备备品备件库存、物资采购计划与合同管理等环节活动 人事管理 档案管理，职工技术考核与评估、人员配置管理、人员培训计划等 综合计划管理 主要包括生产计划、原料需求计划、能源需求计划、物资供应计划，设备大修计划等 8/12/20227CIMS和CIPS技术与应用基于ERP的CIPS的管理信息系统(3) 生产调度 生产计划

7、分解与落实、生产过程协调、生产状况评估、异常事件处理等活动 生产技术工艺管理 包括工艺技术管理、工艺流程模拟、过程能量平衡等活动 设备管理 设备及部件运转状况的监测与评估、设备维护计划管理、设备大修管理、设备异常状况下的应急处理等活动 8/12/20228CIMS和CIPS技术与应用5.3 生产自动化分系统 由分布于各生产装置上的传感器、DCS/PLC/工控机、执行机构、计算机系统等组成的自动控制系统单元形成自动化分系统的物理结构，直接完成对生产装置的控制与优化任务。 从逻辑结构考虑，自动化分系统涵盖了CIPS递阶控制结构的基础控制级、优化级两个层面的控制任务 8/12/20229CIMS和C

8、IPS技术与应用生产自动化分系统(1) 1. 生产数据采集 为完成控制任务，需要采集有关生产过程的数量众多的工艺参数，这些主要由温度、压力、流量等热工参数组成的现场数据通常受到随机噪声的污染、传感器精度、传感器故障的影响，需要进行数据滤波、校正工作。诸如组份、聚合物的分子聚合度、产品的收率、触媒的活性等工艺参数难以直接通过传感器在线获得，需要借助于估计、推断、软测量等技术通过其他工艺参数间接获取。现场信息模式的复杂性，需要采用数据融合的技术手段获取可靠的信息。 8/12/202210CIMS和CIPS技术与应用生产自动化分系统(2) 2. 生产过程基础控制 直接对生产对象进行过程控制。一般由集

9、散控制系统（DCS）及其它的实时控制设备如PLC、工控机等控制设备，基于简单反馈控制、顺序控制等控制算法，完成对生产过程的监视、控制、管理以及生产装置工况异常的报警与处理保证生产安全、平稳地进行 3. 生产过程先进控制 针对生产调度提出的生产过程全局优化的要求，利用计算机系统，通过在线操作优化技术，实现操作单元的操作优化。利用多变量控制、预测控制、满意控制、模糊控制、智能控制等先进控制策略完成工业过程的复杂控制要求。8/12/202211CIMS和CIPS技术与应用5.4 过程安全保障分系统 高温、高压、低温、真空、易燃、易爆、有毒、大流速、高强度等特殊的工艺条件，物理过程和化学过程，许多控制

10、对象具有非自衡的特性，装置的启停程序复杂，必须通过自动化联锁保护系统来保证生产操作的安全性 执行关键设备运行情况的监测、关键设备的故障预报与诊断，生产设备异常情况下的处理等任务。保证生产装置始终运行在安全、长周期的状况下，实现企业的经济目标。 对动力设备、反应器、换热器、分离设备等关键生产装置运行状况的监测与评估，通过信息集成，为管理信息系统的设备维修计划管理提供直接的依据 8/12/202212CIMS和CIPS技术与应用5.5 产品质量保证系统 质量计划 根据检测标准与检测规范及企业拥有的检测手段，生成原料与产品的检测规程，制定进货检验计划 (2) 生产过程质量控制与质量信息管理 对进货质

11、量数据进行采集、存储和处理；对供货商供货质量进行评价，并根据结果调整抽样方案，修正进货检验计划。对生产过程进行质量预测、质量统计分析、质量反馈控制，检测、综合评价生产过程的质量状况 质量综合信息管理 对质量指标考核与分析；建立质量人员业务素质档案，并对其进行培训考核。质量成本分析与核算；收集、汇总产品在使用过程中的质量信息 8/12/202213CIMS和CIPS技术与应用5.6 CIPS的支持系统 1. 计算机网络系统 CIPS系统对通信网络有以下的主要要求： 开放性 为了把来自不同制造商的各种异构设备集成在一起，需要提供一个开放的网络环境标准化 实现CIPS网络开放性主要途径。ISO/OS

12、I、事实工业标准TCP/IP、制造自动化协议MAP和办公自动化协议TOP 实时性 流程工业生产过程对控制与管理的实时性有相当强的要求，尤其是底层的生产自动化分系统、过程安全保障分系统中 8/12/202214CIMS和CIPS技术与应用高可靠性 尤其是CIPS下层的系统中，为了满足生产过程的安全性要求，十分强调计算机网络的高可靠性 可扩展性 企业始终处于发展、变化之中，要求计算机通信网络能适应发展的要求，具有灵活可扩展性 适应性 流程工业的现场环境恶劣，要求计算机网络及设备具有适应温度、湿度、抗噪声干扰，抗环境腐蚀的适应能力 计算机网络系统(续) 根据分层系统不同的要求，分别选用不同性能的网络，并且通过网间互连技术将它们组成一个分层的CIPS的综合计算机网络。8/12/202215CIMS和CIPS技术与应用2. 数据库系统 CIPS系统的不同层次对信息的实时性要求及信息的“颗粒度”要求是不同的，处于递阶结构上层的管理系统完成处理任务所需要的信息抽象程度高，对数据的实时性要求相对于下层较低；为完成监视、控制、报警、优化、安全保护、故障诊断等任务，处于过程下层的系统所需要处理的信息的内容具体、丰富，对数据的实时性有很高的要求 专用实时数据库通用关系数据库数据仓库8/12/202216CIMS和CIPS技术与应用5.7 CIPS的工程结构从本质上来看，它是一个复