李平王學(xué)雷

(西部礦業(yè)股份有限公司1,青海 西寧 811600;中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所2,北京 100190)

氧壓浸出鋅冶煉MES系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)施

李平1王學(xué)雷2

(西部礦業(yè)股份有限公司1,青海 西寧 811600;中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所2,北京 100190)

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是實(shí)現(xiàn)信息化和工業(yè)化融合,支撐企業(yè)各信息子系統(tǒng)有效集成,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、低物耗和低能耗生產(chǎn)的重要手段。針對(duì)西部礦業(yè)10萬(wàn)t氧壓浸出鋅冶煉工藝,分析了鋅冶煉企業(yè)的生產(chǎn)管理需求,規(guī)劃并開(kāi)發(fā)了氧壓浸出鋅冶煉MES系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含生產(chǎn)管理、能源管理、設(shè)備管理三個(gè)子系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)物料流、能源流和信息流的緊密集成。分別闡述了各子系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)的功能,并描述了實(shí)施的系統(tǒng)架構(gòu)。鋅冶煉MES的成功實(shí)施加強(qiáng)了企業(yè)生產(chǎn)管理,取得了良好的預(yù)期效果。

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES) 鋅冶煉 生產(chǎn)管理 能源管理 設(shè)備管理

0 引言

制造執(zhí)行系統(tǒng)(manufacturing execution system, MES)[1]是美國(guó)AMR公司(Advanced Manufacturing Research,Inc.)在20世紀(jì)90年代初首先提出的,旨在加強(qiáng)ERP計(jì)劃的執(zhí)行功能,把ERP系統(tǒng)同車(chē)間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。MES系統(tǒng)的實(shí)施可以協(xié)助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化工廠,進(jìn)行實(shí)時(shí)智能決策,為用戶提供一個(gè)快速反應(yīng)、富有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境,幫助企業(yè)降低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量,進(jìn)而提高企業(yè)效益。

21世紀(jì)是信息化[2]時(shí)代,信息化、智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用給人類(lèi)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了前所未有的重大變革。信息化與工業(yè)化融合是在此背景下的一個(gè)必然趨勢(shì),將給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇,顯著推動(dòng)企業(yè)的技術(shù)和管理進(jìn)步。

MES是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程物料流、能量流和信息流集成的關(guān)鍵所在,MES通過(guò)與ERP系統(tǒng)之間的雙向信息交互,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高效化和透明化,進(jìn)而與供應(yīng)鏈管理(supply chain management,SCM)、客戶關(guān)系管理(customer relationship management,CRM)整合形成完整的企業(yè)信息化系統(tǒng)。MES在企業(yè)信息化建設(shè)過(guò)程中處于基礎(chǔ)地位,是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、低物耗和低能耗生產(chǎn)的主要手段。

MES系統(tǒng)已經(jīng)具有國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),其功能框架明確,但其具體技術(shù)規(guī)劃和功能實(shí)現(xiàn)則與所面向的行業(yè)和工藝流程密切相關(guān)。本文將針對(duì)西部礦業(yè)引進(jìn)的、我國(guó)第二套氧壓浸出鋅冶煉工藝來(lái)規(guī)劃和實(shí)施MES系統(tǒng)。

1 濕法鋅冶煉工藝及對(duì)MES的需求

鋅冶煉工藝包括火法冶煉和濕法冶煉?；鸱掍\[3]主要由焙燒→還原→蒸餾三個(gè)過(guò)程組成,常用密閉鼓風(fēng)爐冶煉,能同時(shí)產(chǎn)出鉛和鋅,但鋅產(chǎn)量比例不高,且SO2難以回收利用。濕法煉鋅技術(shù)以其環(huán)保,生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化、大型化等優(yōu)點(diǎn)得到迅速發(fā)展,包括常規(guī)浸出法、熱酸浸出法和氧壓浸出法。濕法煉鋅的主要過(guò)程是通過(guò)酸性浸出將鋅從鋅精礦或焙燒后的焙砂中提取出來(lái),浸出液經(jīng)凈化、電積、熔鑄后得到電鋅產(chǎn)品。

20世紀(jì)50年代,美國(guó)化學(xué)建設(shè)公司(Chemical Construction Company)與加拿大謝里特·哥頓礦業(yè)公司(Sherritt Gordon Mines Limited)首次開(kāi)發(fā)并成功應(yīng)用氧壓浸出工藝處理堿金屬硫化物和難處理金礦[4]。氧壓浸出工藝[5]將硫化鋅精礦直接加到通入氧氣的壓力釜中,在一定的溫度和氧分壓條件下酸浸而出,取代傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝中的焙燒、煙氣制冷和浸出工序,原料中的硫、鉛、鐵等留在渣中,分離后的渣經(jīng)浮選、過(guò)濾即可得到元素硫、硫化物殘?jiān)c尾礦,減少了SO2制酸和環(huán)境污染的問(wèn)題。

硫酸鋅溶液經(jīng)中和除鐵除去溶解其中的部分鐵后,進(jìn)入常規(guī)的濕法煉鋅后續(xù)工序處理。鋅浸出反應(yīng)如下所示:

2001年,中國(guó)西部礦業(yè)公司[6]著手引進(jìn)Sherritt氧壓浸出技術(shù),并于2013年正式投產(chǎn)建設(shè)一座全新的10萬(wàn)t/a鋅精煉廠。西部礦業(yè)公司所處地勢(shì)海拔高,礦石原料含鐵高,注重回收銦金屬,是其選擇氧壓浸出工藝的主要考慮因素。生產(chǎn)擬施行兩段逆流氧壓浸出,即二段浸出液送回一段浸出,一段浸出渣在二段浸出中進(jìn)一步處理,以提高鋅浸出率。

中國(guó)西部礦業(yè)公司全濕法氧壓浸出煉鋅工藝的具體流程如圖1所示。

圖1 西部礦業(yè)全濕法煉鋅工藝流程圖Fig.1 Technological process of full wet Zinc smelting in West Mining

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

根據(jù)MESA國(guó)際聯(lián)合會(huì)的定義:制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)能通過(guò)信息的傳遞對(duì)從生產(chǎn)命令下發(fā)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理,對(duì)工廠發(fā)生的實(shí)時(shí)事件,能及時(shí)做出相應(yīng)的反應(yīng)和報(bào)告,并用當(dāng)前準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)和處理。

根據(jù)中國(guó)西部礦業(yè)公司的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和管理需求,結(jié)合MES系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能,規(guī)劃了MES系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由三大部分組成,即生產(chǎn)管理、能源管理、設(shè)備管理。

鋅冶煉MES系統(tǒng)包括以下功能:企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度與管理、能源消耗與產(chǎn)出管理、原料與產(chǎn)品質(zhì)量管理、能源質(zhì)量管理、計(jì)量器具管理、事故與安全管理、設(shè)備檢維修與維護(hù)綜合管理、設(shè)備故障與安全動(dòng)態(tài)監(jiān)控、預(yù)警報(bào)警、設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化與效率評(píng)估、成本核算與績(jī)效管理。通過(guò)鋅冶煉MES系統(tǒng)的實(shí)施,可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源優(yōu)化配置,降低生產(chǎn)成本,提高能源利用效率和設(shè)備管理水平,推進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)管理模式的變革。

2.1 生產(chǎn)管理

生產(chǎn)管理主要完成從原料到產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的監(jiān)視和過(guò)程管理,其包含以下功能。

①重要生產(chǎn)過(guò)程流程實(shí)時(shí)監(jiān)控

重要生產(chǎn)過(guò)程流程實(shí)時(shí)監(jiān)控,根據(jù)企業(yè)需求配置組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面,提供靈活的畫(huà)面在線組態(tài)、編輯與管理及圖表、曲線繪制功能,畫(huà)面中的重要數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)刷新,實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的同步顯示。用戶通過(guò)Web瀏覽即可實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)重要生產(chǎn)工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)控,并可對(duì)重要數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)、歷史趨勢(shì)與報(bào)警情況進(jìn)行查詢,從而獲取更豐富的生產(chǎn)信息。

根據(jù)ISA-95標(biāo)準(zhǔn),圖2清晰地反映了企業(yè)生產(chǎn)管理中各層次應(yīng)用系統(tǒng)之間的關(guān)系。

圖2 生產(chǎn)管理功能層次模型Fig.2 Hierarchical model of manufacturing management functions

②生產(chǎn)計(jì)劃與統(tǒng)計(jì)管理

系統(tǒng)提供靈活、多樣化的報(bào)表定義與處理方式,便于用戶快捷地對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃——包括年、月、日等周期性生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)劃、原材料供需計(jì)劃等進(jìn)行報(bào)表制定、生成、查詢和管理操作,幫助企業(yè)合理安排生產(chǎn),處理庫(kù)存,有效改善生產(chǎn)效率與成本管控模式。

統(tǒng)計(jì)管理方便用戶對(duì)各類(lèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì),并生成全面的各周期生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表,可實(shí)現(xiàn)報(bào)表自動(dòng)打印與多樣化存儲(chǔ)等管理功能。

③原料管理

原料管理,即對(duì)企業(yè)鋅精礦原料系統(tǒng)的高效管理,包括對(duì)供應(yīng)商、化驗(yàn)與精礦操作等信息的監(jiān)控、計(jì)算、記錄與統(tǒng)計(jì)查詢,以及對(duì)原料配比的管理功能。

圖形化、直觀的料場(chǎng)區(qū)域界面,可實(shí)現(xiàn)原料場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控與綜合數(shù)據(jù)分析等功能,易于生成各類(lèi)生產(chǎn)報(bào)表,為料場(chǎng)調(diào)度提供豐富的信息。

通過(guò)庫(kù)存統(tǒng)計(jì)信息實(shí)現(xiàn)原料可用天數(shù)的預(yù)估和報(bào)警功能,通過(guò)對(duì)原料質(zhì)量信息的采集、分析和報(bào)警管理,嚴(yán)格控制原料入廠、出廠質(zhì)量,從而實(shí)現(xiàn)原料的全生命周期管理。

靈活的配比管理功能,方便用戶對(duì)每日生產(chǎn)的原料配比進(jìn)行設(shè)置、發(fā)布和通知、上傳、查詢與統(tǒng)計(jì)管理。嚴(yán)密的權(quán)限和多級(jí)審批流程保證了企業(yè)配比的安全性存放查看操作。

④化驗(yàn)管理

化驗(yàn)管理對(duì)企業(yè)的化驗(yàn)流程,采樣數(shù)據(jù)的登記、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)查詢,化驗(yàn)單的審核與發(fā)布進(jìn)行規(guī)范化管理,包括常規(guī)化驗(yàn)(原料、中間品與產(chǎn)品化驗(yàn))、單項(xiàng)化驗(yàn)與全分析、不合格化驗(yàn)結(jié)果控制處理等功能。

用戶可自行配置各項(xiàng)化驗(yàn)及質(zhì)量判別標(biāo)準(zhǔn),包括化驗(yàn)的產(chǎn)品、質(zhì)量指標(biāo)和等級(jí)?；?yàn)的結(jié)果與生產(chǎn)調(diào)度指令相關(guān)聯(lián),可根據(jù)相關(guān)規(guī)則自動(dòng)生成相應(yīng)的調(diào)度指令。

⑤質(zhì)量跟蹤與事故追溯管理

質(zhì)量跟蹤,通過(guò)工藝流程、工段、故障信息和故障樹(shù)的基礎(chǔ)配置,結(jié)合生產(chǎn)工藝流程,建立從原料到產(chǎn)品的全工序物料質(zhì)量跟蹤,實(shí)現(xiàn)重要質(zhì)量考核指標(biāo)的采集、跟蹤與分析管理。

統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的合格率與質(zhì)量缺陷分布,生成質(zhì)量分析報(bào)告,及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題并反饋給物料供應(yīng)商、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理及經(jīng)營(yíng)決策部門(mén),便于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行全面管控。

同時(shí),對(duì)企業(yè)前期/當(dāng)前訂單的物料(即原料、中間物料及產(chǎn)品),在企業(yè)生產(chǎn)線上的產(chǎn)生與消耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)展示、歷史查詢與平衡分析的一體化跟蹤管理,通過(guò)挖掘物料高耗能環(huán)節(jié),提高物料利用率,輔助生產(chǎn)決策以降低成本。

事故追溯建立在事件觸發(fā)機(jī)制基礎(chǔ)上,對(duì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的最終產(chǎn)品,追溯回各工序的生產(chǎn)質(zhì)量情況,從原料、工藝、設(shè)備、生產(chǎn)操作等主要方面自動(dòng)搜索和分析影響產(chǎn)品質(zhì)量的原因,對(duì)問(wèn)題源頭進(jìn)行定位。通過(guò)故障識(shí)別方法,對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行判別并做出提示,最終生成事故追溯報(bào)告。

⑥調(diào)度指令管理

調(diào)度指令管理,幫助調(diào)度人員針對(duì)調(diào)度事務(wù)建立各種調(diào)度指令,完成生產(chǎn)調(diào)度運(yùn)行的日常管理。例如運(yùn)行方式變更管理、調(diào)度值班日志管理、異常事件處置、事故管理等。

通過(guò)靈活可配置的指令模板,建立主動(dòng)式結(jié)構(gòu)化的調(diào)度指令,準(zhǔn)確、規(guī)范地進(jìn)行指令的生成、發(fā)布、下達(dá)與反饋,并可對(duì)指令進(jìn)行編輯與管理,調(diào)度操作有記錄,實(shí)現(xiàn)調(diào)度有據(jù)可查。

此外,通過(guò)信息交換和預(yù)定的規(guī)則,在一些特殊情況下,還可實(shí)現(xiàn)無(wú)人干預(yù)的指令調(diào)度。

⑦生產(chǎn)安全與故障管理

生產(chǎn)安全管理將與安全生產(chǎn)相關(guān)的信息、文件、分析與處理結(jié)果進(jìn)行記錄和管理,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)全面的信息收集、通暢的信息交換、合理的領(lǐng)導(dǎo)決策和高效的事故處理功能,提高企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平,加強(qiáng)事故應(yīng)急反應(yīng)和處理能力。

故障管理基于歷史記錄數(shù)據(jù),建立企業(yè)事故處理預(yù)案庫(kù),及時(shí)為應(yīng)急指揮人員提供輔助決策,實(shí)現(xiàn)預(yù)案的規(guī)范化、可視化、信息化和高效化管理;建立企業(yè)事故案例庫(kù),為不斷完善應(yīng)急安全管理措施提供依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

⑧綜合數(shù)據(jù)分析與生產(chǎn)報(bào)表

綜合數(shù)據(jù)分析與生產(chǎn)報(bào)表,提供對(duì)各類(lèi)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、原料數(shù)據(jù)、化驗(yàn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量跟蹤數(shù)據(jù)、生產(chǎn)安全及故障數(shù)據(jù)的綜合分析與報(bào)表編輯、管理功能,實(shí)現(xiàn)用戶自定義報(bào)表樣式、統(tǒng)計(jì)方法、報(bào)表生成和打印策略的生產(chǎn)報(bào)表管理。

2.2 能源管理

能源管理是改善能源供給、降低能源成本的重要途徑,其包含以下功能。

①重要能源實(shí)時(shí)監(jiān)控

重要能源實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)企業(yè)主要能源流和關(guān)鍵工序能源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史趨勢(shì)查詢與報(bào)警等功能,為企業(yè)的用能診斷、用能分析等能源管理工作提供數(shù)據(jù)支持。

提供豐富的能量計(jì)算模型,便于用戶對(duì)各工序及設(shè)備的能效按模型進(jìn)行運(yùn)算并顯示,同時(shí)得到能源介質(zhì)在各環(huán)節(jié)的發(fā)生、調(diào)配、輸送、消耗和損失量,使操作人員能快速準(zhǔn)確地掌握生產(chǎn)情況,及時(shí)做出正確決策。

②能源計(jì)劃與預(yù)測(cè)管理

能源計(jì)劃與預(yù)測(cè)管理實(shí)現(xiàn)月度、季度、年度能源供需計(jì)劃的編制、審批、修改,滿足企業(yè)能源需求。指導(dǎo)企業(yè)按照需求進(jìn)行能源購(gòu)進(jìn)和供應(yīng)?；跉v史數(shù)據(jù),采用多種預(yù)測(cè)方法和模型對(duì)未來(lái)各時(shí)段的企業(yè)全廠、各系統(tǒng)的能源需求、產(chǎn)出及消耗情況進(jìn)行預(yù)估,為制定能源計(jì)劃及能源動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度提供支持。

通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果分析協(xié)助企業(yè)合理分配能源。在能源供應(yīng)小于預(yù)測(cè)需求時(shí),進(jìn)行能源預(yù)警。

③能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)管理

能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)管理,實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)各類(lèi)能源計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時(shí)、全面的采集和統(tǒng)計(jì)。

在購(gòu)入貯存、加工轉(zhuǎn)換、輸送分配和最終使用等環(huán)節(jié),對(duì)鋅冶煉過(guò)程的主要能源介質(zhì)(電、水、蒸汽、氧氣、壓縮空氣等)進(jìn)行全廠、各分廠、各耗能工序、各車(chē)間、各班組統(tǒng)計(jì)。

生成各時(shí)段能源統(tǒng)計(jì)報(bào)表,包括能源基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)品能耗統(tǒng)計(jì)與能源平衡統(tǒng)計(jì)報(bào)表,并對(duì)報(bào)表進(jìn)行管理,提高能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)效率,減少人工操作工作量。

通過(guò)直觀的圖形化工具,進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析,便于企業(yè)管理者更好地進(jìn)行生產(chǎn)指揮和經(jīng)營(yíng)管理。

④計(jì)量器具管理

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為用能單位建立能源計(jì)量器具檔案;通過(guò)建立計(jì)量器具電子化管理平臺(tái),對(duì)能源計(jì)量器具進(jìn)行臺(tái)帳、自檢、送檢、定檢、維修乃至報(bào)廢的全生命周期管理。

⑤能量平衡

企業(yè)能量平衡是企業(yè)能源管理的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作,是定量分析企業(yè)用能的有效方法。

根據(jù)水、電、氣、蒸汽、原料、產(chǎn)品等能量平衡分析的需要,建立以企業(yè)、分廠、車(chē)間、耗能單位或工序?yàn)閷?duì)象的用能系統(tǒng),采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法進(jìn)行組織與管理。

基于指定時(shí)間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù),對(duì)用能系統(tǒng)的能量流、物料流進(jìn)行量化和統(tǒng)計(jì),生成系統(tǒng)分析報(bào)告和能量平衡表,以圖表形式展示分析時(shí)段內(nèi)各種評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化趨勢(shì)和系統(tǒng)用能情況,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的能量平衡分析與輔助調(diào)度功能,為企業(yè)節(jié)能改造和用能經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

⑥能源質(zhì)量管理

能源質(zhì)量管理是依據(jù)企業(yè)檢驗(yàn)計(jì)劃,通過(guò)檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)手段,對(duì)能源的來(lái)源、中間過(guò)程及產(chǎn)出等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的能源質(zhì)量進(jìn)行全面的記錄、控制、跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析管理。

通過(guò)直觀的能源質(zhì)量分析圖表,有效反映能源質(zhì)量變化的趨勢(shì)規(guī)律,為企業(yè)能源質(zhì)量監(jiān)督與考核提供參考依據(jù),確保整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的能源優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定供應(yīng)。

對(duì)質(zhì)量判定結(jié)果進(jìn)行存檔,以便制作質(zhì)量報(bào)表和質(zhì)量報(bào)告。將能源質(zhì)量信息反饋給采購(gòu)部門(mén)和生產(chǎn)分廠,以便及時(shí)地調(diào)整采購(gòu)政策和工藝技術(shù)。

⑦耗能績(jī)效管理

耗能績(jī)效管理,對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能源的購(gòu)入貯存、加工轉(zhuǎn)換、輸送分配和使用等消耗實(shí)績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析;對(duì)各種能源介質(zhì)實(shí)際發(fā)生量和主要用戶的使用量、能源介質(zhì)放散量等運(yùn)行實(shí)績(jī)進(jìn)行描述;對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和報(bào)表進(jìn)行管理,反映報(bào)告期內(nèi)各能源介質(zhì)的生產(chǎn)和分配情況。

耗能績(jī)效管理實(shí)現(xiàn)能源供需實(shí)績(jī)、能源平衡實(shí)績(jī)、能源成本消耗的管理,能源實(shí)績(jī)與計(jì)劃的跟蹤、對(duì)比,為公司能源管理提供決策依據(jù),為能源優(yōu)化配置提供數(shù)據(jù)支撐。

⑧能耗綜合分析

能耗綜合分析是系統(tǒng)提供的強(qiáng)大報(bào)表管理工具,有利于各類(lèi)能源計(jì)量數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)結(jié)果的報(bào)表生成和管理,便于用戶自定義報(bào)表樣式、統(tǒng)計(jì)方法和報(bào)表生成、打印策略,從而對(duì)能源管理過(guò)程中相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行查詢與管理。

基于各能源報(bào)表,進(jìn)行能耗綜合分析,獲知各能源介質(zhì)的利用情況,并對(duì)各能源技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析,以多樣化的圖表形式顯示分析結(jié)果,輔助能源管理決策。

2.3 設(shè)備管理

①關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控

關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)重點(diǎn)設(shè)備的啟動(dòng)和停止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行記錄和查詢,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備重要運(yùn)行參數(shù)繪制歷史趨勢(shì)曲線,進(jìn)行查詢和報(bào)警,方便企業(yè)及時(shí)、綜合地了解各重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和在用情況;為企業(yè)設(shè)備的檢修計(jì)劃、點(diǎn)巡檢、備品備件需求等提供直觀的瀏覽數(shù)據(jù)。

用戶可對(duì)能源實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面自由組態(tài),根據(jù)需求自行修改與維護(hù);靈活的用戶權(quán)限保證監(jiān)控畫(huà)面的瀏覽與操作功能配置給不同層級(jí)的人員,限制各級(jí)人員的操作范圍。

②設(shè)備臺(tái)賬管理

設(shè)備臺(tái)賬管理采用歸類(lèi)分級(jí)的方法,將設(shè)備資料與設(shè)備分類(lèi)相關(guān)聯(lián),對(duì)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的靜態(tài)數(shù)據(jù)及相應(yīng)動(dòng)態(tài)維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、歸檔與查詢等綜合管理,使設(shè)備信息組織有序、檢索靈活,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的、多級(jí)權(quán)限管理的設(shè)備檔案電子信息平臺(tái)。設(shè)備臺(tái)帳管理的具體功能包括設(shè)備分類(lèi)屬性(設(shè)備技術(shù)參數(shù)、技術(shù)規(guī)格書(shū)、設(shè)計(jì)文件、配件材料等)管理、設(shè)備基本信息管理和單臺(tái)設(shè)備屬性(點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、能效記錄等)管理。

③設(shè)備檢修管理

通過(guò)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表形式和報(bào)送格式,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備(年、月)檢修計(jì)劃的組織、編制、報(bào)送、審批、派發(fā)與跟蹤執(zhí)行、查詢管理功能,能自動(dòng)生成檢修工單,全方位滿足企業(yè)對(duì)設(shè)備檢修計(jì)劃的統(tǒng)籌安排和管理需求。

檢修計(jì)劃的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、直觀化和規(guī)范化管理可提高計(jì)劃人員、執(zhí)行人員和管理人員對(duì)檢修工作的把控能力,提高檢修執(zhí)行效率,利于檢修知識(shí)積累與經(jīng)驗(yàn)總結(jié),從而全面提升設(shè)備管理水平。

④維修維護(hù)管理

設(shè)備維修管理對(duì)企業(yè)各車(chē)間設(shè)備維修工單的生成和派發(fā)、維修信息的跟蹤記錄進(jìn)行統(tǒng)一管理。通過(guò)設(shè)備維修歷史記錄,為設(shè)備檢修計(jì)劃與點(diǎn)巡檢計(jì)劃及生產(chǎn)計(jì)劃的制定提供參考,有助于設(shè)備操作、維修及管理人員對(duì)設(shè)備使用狀況、剩余使用壽命、備品備件存儲(chǔ)計(jì)劃進(jìn)行初步的預(yù)測(cè)。

設(shè)備維護(hù)管理對(duì)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的日常維護(hù)、一級(jí)維護(hù)與二級(jí)維護(hù)信息按班組、日、周、月、季度、年進(jìn)行記錄、跟蹤和統(tǒng)計(jì)、查詢管理。通過(guò)設(shè)備維護(hù)維持設(shè)備正常的使用壽命,及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷,及時(shí)進(jìn)行設(shè)備異常處理,保證企業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行。

⑤設(shè)備點(diǎn)巡檢管理

采用射頻識(shí)別(radio frequency identification, RFID)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)重要設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)巡檢操作。設(shè)置RFID點(diǎn)巡檢儀與MES服務(wù)器的時(shí)鐘同步,采用無(wú)線藍(lán)牙接口進(jìn)行點(diǎn)檢數(shù)據(jù)上傳,在MES系統(tǒng)中進(jìn)行點(diǎn)巡檢記錄管理,方便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的查詢、記錄和點(diǎn)巡檢工作的監(jiān)督管理。

根據(jù)設(shè)備分類(lèi)提供經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的設(shè)備點(diǎn)檢表與點(diǎn)檢計(jì)劃,大幅減少企業(yè)點(diǎn)巡檢管理工作量,為設(shè)備管理其他功能提供數(shù)據(jù)支持。用戶可自定義點(diǎn)檢行走路線及點(diǎn)檢人員名單,支持多條路線、多工種點(diǎn)巡檢操作與數(shù)據(jù)上傳。

⑥設(shè)備故障與安全管理

設(shè)備故障與安全管理,主要是對(duì)已產(chǎn)生的所有設(shè)備故障與安全事件進(jìn)行人工錄入與分析確認(rèn)管理,自動(dòng)集成分析結(jié)果知識(shí)庫(kù),形成驅(qū)動(dòng)制定設(shè)備檢修計(jì)劃的故障與安全分析記錄表,便于查詢所需備品備件。

設(shè)備故障與安全管理具體包括故障提示、故障事件瀏覽、故障處理狀態(tài)管理、故障分析記錄和記錄表管理功能。

⑦設(shè)備知識(shí)庫(kù)管理

設(shè)備知識(shí)庫(kù)管理,對(duì)多樣化的生產(chǎn)設(shè)備知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。集成靜態(tài)的、多媒體的設(shè)備數(shù)據(jù)資料,支持多種查詢方式,為設(shè)備維護(hù)和管理人員提供便捷、豐富的參考資料。能集成設(shè)備歷史故障及檢修案例,通過(guò)自擴(kuò)充的設(shè)備知識(shí)庫(kù),使企業(yè)長(zhǎng)期技術(shù)經(jīng)驗(yàn)得以累積與沉淀,有助于指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備管理的可持續(xù)發(fā)展。

2.4 系統(tǒng)實(shí)施

鋅冶煉企業(yè)MES應(yīng)用系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)按如圖3所示部署?；趯?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)(real time database,RTDB)數(shù)據(jù)平臺(tái),通過(guò)中科院自動(dòng)化研究所的SciMES系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集,并根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的特點(diǎn)建設(shè)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò),聯(lián)通各計(jì)量采集站點(diǎn),打通各區(qū)域數(shù)據(jù)通道,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)一體化。

鋅冶煉MES應(yīng)用系統(tǒng)采用自下而上、由低層到高層的數(shù)據(jù)走向策略,將企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中、分析、決策的流程處理。MES實(shí)現(xiàn)了從底層數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理平臺(tái),結(jié)合各子系統(tǒng)功能模塊,可對(duì)企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行全面、高效的管理。

圖3 鋅冶煉企業(yè)MES系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3 MES architecture of Zinc smelting enterprises

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著鋅冶煉行業(yè)的發(fā)展,企業(yè)對(duì)生產(chǎn)管理的信息化、智能化與敏捷化的發(fā)展需求也日益加深,促使MES系統(tǒng)的研究與應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注。本文在總結(jié)了鋅冶煉企業(yè)工藝生產(chǎn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合西部礦業(yè)股份有限公司的企業(yè)生產(chǎn)和管理需求,基于中科院自動(dòng)化研究所的SciMES系統(tǒng)平臺(tái),對(duì)鋅冶煉企業(yè)MES實(shí)施方案進(jìn)行總體規(guī)劃和分項(xiàng)內(nèi)容描述,包括基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、實(shí)施和系統(tǒng)集成。本項(xiàng)目的實(shí)施將有助于促進(jìn)鋅冶煉生產(chǎn)管理水平的進(jìn)步。

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Planning and Implementation of the MES for Oxygen Pressure Leached Zinc Smelting

Manufacturing execution system(MES)is an important means for merging information technology and industrialization,to support effective integration of various information subsystems in enterprise,and to realize production of high quality,low cost,low energy and material consumption.In accordance with the technological process of 100 000 tons oxygen pressure leached zinc smelting in Western Mining,the demands for production management in zinc smelting enterprises are analyzed;and the MES for oxygen pressure leached zinc smelting is planned and developed.The system consists of three subsystems for implementing tight integration of material flow,energy flow and information flow.Specific functions of each subsystem are elaborated respectively,and the system architecture is described.Successful implementation of MES for zinc smelting strengthens the management capability of enterprises and achieves good expected results.

Manufacturing execution system(MES) Zinc smelting Manufacturing management Energy management Equipment management

TP27

A

修改稿收到日期:2014-04-17。

李平(1974-),男,1996年畢業(yè)于昆明理工大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),獲學(xué)士學(xué)位,工程師;主要從事鋅冶煉自動(dòng)控制及儀表方向的研究。