制造执行系统(MES)在中国铝业山东分公司的应用

2007年03月01日

一、引言

当前,信息化已成为现代企业提高管理效率、降低管理成本的有效手段,并正在不可避免地形成一种趋势。

当今企业不仅要面对国内,而且要越来越直接的面对国际日益激烈的市场竞争。提高生产效率、降低生产成本、及时掌握全面而且准确的生产信息已成为当今企业的必然要求。与此形成刚烈反差的是,在多数国内企业中仍延续着传统管理方式下的信息“手工”传送。信息的不统一、不完整、不准确、传递不及时等众多问题在新的经济形势下已经影响到企业生产经营甚至生存

面对这一现状,和利时公司推出了面向流程行业的企业信息化管理工具----HOLLiAS-MES。

二、系统设计

系统采用分布式实时数据库结构,项目中包括一个总公司和三个分厂:中国铝业山东分公司、氧化铝厂、第二氧化铝厂、化学品氧化铝公司。分别配置各自独立的实时数据库系统,分厂内部实现独立的应用系统。集团公司从各分厂获取数据,组建集团的实时数据库,形成公司级的应用系统。在设计时考虑了安全性、可靠性、可扩充性。

安全性

在控制系统实时网络与生产监控系统网络隔离与数据传输方面通过网关进行隔离,数据单向传输(控制系统--生产监控系统)。网关输出直接接入核心交换机,不占用过程控制网的带宽。输入与冗余过程控制网连接。

生产监控系统的应用软件对DCS系统运行没有影响。

网关软件成熟、安全、稳定、可靠,在多家不同行业(化工、电力、制药等)用户得到长期使用。

可靠性

为了确保整个生产监控系统的可靠性,平台系统具有强大的容错能力。集群服务器保证实时数据库的可靠运行。应用服务器、WEB服务器和OA服务器内置RAID5容错工作方式的磁盘组。服务器的两块千兆以太网口直接接入核心交换机。一块网卡故障时,另一块网卡继续工作,保证了通信的不间断。核心交换机双引擎和双电源,网络模块可在线热插拔。

可扩充性

生产监控系统的硬件采用高可靠计算机(级别同DCS操作站)。生产监控系统的软件平台提供多种数据访问方式如OPC、DDE、ODB等,保证了开放性,能与第三方软硬件兼容,实现无缝连接。

保证可能在将来投运的其它控制系统的实时数据稳定纳入本监控系统。

保证将来扩充的生产管理软件在本系统上平稳运行。

为ERP提供数据接口。

三、网络系统拓扑结构

生产监控系统主干网使用1000M以太网,与下层控制系统网络通信速率为100M,办公楼、服务器与核心交换机为1000M交换,网络协议为TCP／IP。

网络结构为星型拓扑结构。配置了1台核心交换机、1台管理用边缘交换机。

配置4台PC服务器,完成数据库、应用、MIS、WEB、网关、防病毒等服务。

为控制系统配备网关机,共8台。

防病毒服务器采用诺顿防病毒软件(网络版)。

四、系统功能描述

系统功能包括:

数据采集

数据存储

生产过程实时运行监视

生产调度

WEB功能

数据采集

和利时公司采用分布式的数据采集方式。各个系统的接口可以分布在不同的地点,采用不同的软硬件系统。这种方式确保了系统的可扩展性、稳定性和灵活性。

该项目中包括一个总公司和三个分厂:中国铝业山东分公司、氧化铝厂、第二氧化铝厂、化学品氧化铝公司。每个分厂为一个单独的MES,下图为每个分厂包括的系统数量。

分级名称包括系统数量(套)数据接口数据库点数

氧化铝厂HollysysHS2000DCS2UDP3000

HollysysMACSDCS9OPC

第二氧化铝厂昆仑通态组态软件1OPC2000

HollysysHS2000DCS2UDP

HollysysMACSDCS4OPC

化学品氧化铝公司HollysysMACSDCS1OPC2000

HollysysSmartProDCS4OPC

山铝总公司包含上述三个分厂3OPC15000

数据存储

存储过程实时数据,具有良好的存储压缩功能,响应速度快,数据管理能力强(可管理多达至几万点过程数据)。实时库运行于服务器,客户机(调度用计算机)通过访问服务器获取生产过程实时数据。

存储生产过程中产生的数据,具有以下主要特点:

存储速度快,数据存取速度达到秒级,最快可达250ms,可以根据数据的重要性设定存储周期如2秒、5秒、10秒、30秒。

存储点数多,单台服务器可达45万点,可以满足系统的扩充需要。

特殊压缩算法,每个采集点的数据压缩率可自行设置；在保证数据精度要求的条件下优化了系统的运行效率,调用数据速度快。

数据库的大小没有限制

支持常用数据类型

方便的历史数据备份与恢复

可扩展性强,对外支持OPC、DDE、ODBC、API等接口,标准的SQL或OLEDB应用编程接口为第三方提供了标准的、主流的开发环境。

系统具有良好的开放性,方便二次开发应用。

生产过程实时运行监视

图形化用户界面,使用简单、方便,既可使用客户端工具浏览,又可使用浏览器浏览。

数据显示方式灵活多样,以下至列出一些常用的方式:

流程图:用总貌及分组画面显示全厂的工艺流程,并实时显示每一关键的过程变量信息,画面支持3D图形,BMP,JPEG或扫描格式等多种格式的图形。

参数图:按报表方式在客户机上显示设定过程值,电厂运行累计值等参数。

趋势图:在CRT上显示定义的全厂实时数据的趋势曲线,时间轴可以任意设定。

报表:报表可以分固定报表和模板报表两种,固定报表采用固定的结构和定义好的标签,显示和打印全厂或车间工段的数据；模板报表采用固定的结构,灵活的标签,显示和打印全厂或车间工段的数据。报表采用web方式,方便灵活,打印可以是定时打印或事件打印。

数据显示的指标:

画面之间的切换灵活快速。

在总貌图可通过鼠标指向或单键操作调用分组区域画面,分组画面以弹出窗口方式显示。

可以多窗口同时显示各分组画面,每个窗口均可随意调整及游动。

画面自动与现场同步更新。

画面可以回放历史。

实时显示开关量、模拟量、报警状态,可以根据状态变化颜色和动画显示。

报表及打印功能:web报表,可定时或用户随时调用打印

以后如果生产扩容,新增其他控制系统的话,可以增加新的接口,将这些新系统的数据统一由实时数据服务器进行采集、存储和管理。客户端不需要重新设置,就可以浏览新增系统的信息。原有的接口、数据和应用程序也不受任何影响。

生产调度系统

为了实现管理更加科学化,集中统一规划上层调度管理信息系统,已在山东铝业分公司建立了一个完整的实时生产调度信息管理系统,系统将以总调度中心(或指挥中心)为核心,覆盖全公司所有装置,这些完整的生产信息处理后分别传送到总厂、分厂办公系统和生产、技术管理部门,并能实现异地浏览功能。全部的实时生产信息数据采集到系统的实时数据库,调度员和管理人员可以在总控搂或自己的办公室里按权限设定综览全部或部分生产信息,并能实现异地浏览功能。相应的装置信息也可以传递到相应的车间办公室。

生产调度实现完成了的信息包括:

生产装置状况

设备工作状况及备件信息

原材料贮运情况

全厂物料平衡情况

WEB功能

本系统采用WEB浏览器/服务器(B/S)结构,公司领导及其它有权限的管理人员可以在浏览器上实现远程浏览、查询,可以在远程(如在住处、出差城市)根据授权察看本系统中的数据信息,了解生产状况。

五、结语

该系统自投运以来,运行稳定可靠,几乎无需维护。系统具有稳定性好、维护简单、操作方便、可靠性高、技术先进、扩展性好等优点。

由于我厂装置较多、地域分布广,信息量大,需要访问的管理人员比较多,所以该系统比较适合我们企业。经过一段时间的运行,效果比较理想。现总结如下:

提高了工作效率,极大方便了各级管理人员了解生产运行情况；

生产数据都进入到计算机系统中,能监督操作工认真负责地在岗操作。