袁海慶 孫永雯

摘 要：煙廠的自動(dòng)化控制隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，它從起初的人工手動(dòng)控制到小規(guī)?；陌胱詣?dòng)控制，一直發(fā)展延伸到如今的高度的集中的全自動(dòng)、數(shù)字化控制。但是隨著工藝的復(fù)雜，設(shè)備的日益精密，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，要求產(chǎn)品的質(zhì)量越來(lái)越高，簡(jiǎn)單的控制已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀的需求，而是需要更多的數(shù)據(jù)分析作為提高效率和保證質(zhì)量的強(qiáng)有力的支持。因此產(chǎn)生了由上位機(jī)管控系統(tǒng)發(fā)展演變到MES系統(tǒng)。面對(duì)海量的數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生各種各樣的分析報(bào)表供生產(chǎn)管理者進(jìn)行分析、跟蹤，最終做出正確的生產(chǎn)決策。

關(guān)鍵詞：MES；數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)采集；產(chǎn)品模塊；上位機(jī)管控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TS48 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）26-0040-02

1 煙廠自動(dòng)化系統(tǒng)特征

隨著煙廠自動(dòng)化程度的提高，工藝水平的日益先進(jìn)，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的設(shè)備控制和復(fù)雜的人工管理已經(jīng)不再滿足煙廠的需求。更多的廠家在追求一種高度集中化、數(shù)字化的管理模式，它不僅要求能進(jìn)行遠(yuǎn)端的設(shè)備控制、設(shè)備信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還要積極的參與生產(chǎn)控制和生產(chǎn)管理，其中包括生產(chǎn)任務(wù)的定制、生產(chǎn)任務(wù)的下發(fā)、數(shù)據(jù)采集、以及大量的相關(guān)重要工藝指標(biāo)的數(shù)據(jù)分析，并產(chǎn)生大量的可視化的，易懂的分析報(bào)表。生產(chǎn)管理人員通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行跟蹤分析，從而提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 企業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變

如今的煙廠之所以要抓住MES系統(tǒng)不放，主要還是因?yàn)闊煵菹冗M(jìn)的生產(chǎn)模式特點(diǎn)所決定的。首先是生產(chǎn)須滿足市場(chǎng)變化的需要，逐步過(guò)渡到按定單生產(chǎn)、多品種、小批量的的生產(chǎn)模式；其次是生產(chǎn)設(shè)備日益先進(jìn)，控制精度越來(lái)越高、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的保證能力越來(lái)越強(qiáng)；再次是高速、連續(xù)生產(chǎn)：生產(chǎn)速度越來(lái)越高、工序之間銜接越來(lái)越緊密；由于煙廠生產(chǎn)模式的特點(diǎn)也就加快了生產(chǎn)管理模式改變的步伐。

2.1 JIT和精細(xì)化生產(chǎn)

生產(chǎn)的市場(chǎng)導(dǎo)向促使企業(yè)的生產(chǎn)模式的柔性化逐步過(guò)渡到按定單生產(chǎn)、多品種、小批量的的生產(chǎn)模式，因此要求卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)需要足夠的柔性化，JIT、精細(xì)化生產(chǎn)將成為煙草生產(chǎn)管理發(fā)展的主要方向。

2.2 提高設(shè)備的完好性和可用性

生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高意味著現(xiàn)代化的生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的依賴程度在提高，因此需要保證設(shè)備狀態(tài)，也就是說(shuō)，要提高設(shè)備的完好性、可用性，設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)將成為設(shè)備管理的重點(diǎn)。

2.3 原輔材料、設(shè)備和人的行為規(guī)范的控制

產(chǎn)品質(zhì)量的控制將轉(zhuǎn)化成對(duì)原輔材料來(lái)料的質(zhì)量的控制、設(shè)備的控制參數(shù)的要求、對(duì)人的行為規(guī)范的要求。

2.4 制造成本的控制

制造成本的控制主要通過(guò)提高生產(chǎn)的連續(xù)性、提高生產(chǎn)效率、降低不良品產(chǎn)生的概率。

2.5 人員的管理

對(duì)人員的管理主要是滿足產(chǎn)品行為規(guī)范的要求，加強(qiáng)技能培訓(xùn)，提高對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)管理的能力。

所有這些模式的特點(diǎn)和變化都告訴我們一點(diǎn)，建立MES系統(tǒng)平臺(tái)勢(shì)在必行。

3 Proficy軟件的運(yùn)用

3.1 Proficy軟件簡(jiǎn)介

Proficy是基于微軟的.net技術(shù)的家族軟件，它的系統(tǒng)兼容性好、性能穩(wěn)定、易于操作和組態(tài)。在此基礎(chǔ)上搭建的MES集成應(yīng)用平臺(tái)，全面構(gòu)建智能化的裝配管理系統(tǒng)。通過(guò)世界領(lǐng)先的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)高效集成生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，全面實(shí)時(shí)跟蹤生產(chǎn)事件以及生產(chǎn)路徑，顯著提高工廠效益和效率。

Proficy 提供了一個(gè)可擴(kuò)展的全面且功能強(qiáng)大的解決方案，使煙廠MES有效利用成本以滿足具體的生產(chǎn)需要。通過(guò)將生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化，Proficy 為煙廠MES呈現(xiàn)一個(gè)清晰詳盡的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程。它不僅利用實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)所收集的數(shù)據(jù)，并且提供該信息深入的分析和報(bào)表。該分析和報(bào)表不只是按照時(shí)間來(lái)分析，還根據(jù)在整個(gè)操作中發(fā)生的具體事件來(lái)分析。這樣，Proficy 為生產(chǎn)數(shù)據(jù)提供了一個(gè)實(shí)時(shí)的背景，從而可以作調(diào)整以增加整體效率，減輕風(fēng)險(xiǎn)，滿足MES集成、工作指令參數(shù)傳遞與下達(dá)、質(zhì)量管理、歷史報(bào)告、集成Oracle生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用。

3.2 Proficy軟件系統(tǒng)的3個(gè)層次

煙廠的MES 系統(tǒng)主體通常由3個(gè)層次組成。

3.2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集層

連接PLC網(wǎng)絡(luò)，采集生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)；生產(chǎn)指令執(zhí)行和參數(shù)下載。

3.2.2 應(yīng)用服務(wù)層

建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)；MES集成；建立生產(chǎn)設(shè)備模型；建立生產(chǎn)事件模型；建立產(chǎn)品模型；組態(tài)生產(chǎn)路徑、建立關(guān)鍵生產(chǎn)計(jì)算以及分析；組態(tài)報(bào)表報(bào)告；質(zhì)量管理；效率管理。

3.2.3 Web應(yīng)用層

操作員生產(chǎn)事件以及客戶端信息集成；生產(chǎn)參數(shù)傳遞；生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)跟蹤以及發(fā)布；產(chǎn)品狀態(tài)跟蹤及發(fā)布；個(gè)性化報(bào)表報(bào)告集成；趨勢(shì)分析；生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果跟蹤。

3.3 Proficy軟件的工作原理

通過(guò)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)海量存儲(chǔ)所有生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，而建立在實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)上的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)則完成所有的煙廠MES應(yīng)用和分析工作。

最上層的信息集成和表示層則通過(guò)統(tǒng)一的IE瀏覽器界面顯示所有信息，幫助管理人員和生產(chǎn)人員實(shí)施操作和生產(chǎn)管理。通過(guò)設(shè)立一臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)采集過(guò)程數(shù)據(jù)，各個(gè)接口站上安裝控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序和iFIX通過(guò)TCP/IP高速采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用層設(shè)立服務(wù)器，作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)及安裝應(yīng)用模塊，Web應(yīng)用服務(wù)器利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)和應(yīng)用分析結(jié)果，將其發(fā)布到瀏覽器用戶界面中，同時(shí)承擔(dān)各種信息集成顯示和操作的功能。 對(duì)于最終用戶只需使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器即可，操作簡(jiǎn)單方便。

在整個(gè)MES系統(tǒng)的搭建過(guò)程中，IFIX內(nèi)部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、IHISTORIAN實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)起著至關(guān)重要的地位。iFIX運(yùn)用了直觀的組態(tài)工具，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序直接連接到物理I/O點(diǎn)，并維護(hù)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)。針對(duì)不同過(guò)程數(shù)據(jù)的類型，iFIX實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)存中建立包括模擬量、數(shù)字量輸入輸出塊、計(jì)算塊、報(bào)警塊、累計(jì)塊、計(jì)時(shí)器塊、連續(xù)控制塊、統(tǒng)計(jì)塊等SQL功能塊類型的數(shù)據(jù)表。而iHistorian作為企業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，可以在高速采集、歸檔并發(fā)布大量實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程信息。iHistorian不論在性能、實(shí)用性及功能上都代表了企業(yè)級(jí)歷史數(shù)據(jù)采集和管理的最先進(jìn)水平。由于可以無(wú)縫地集成任何一種HMI/SCADA應(yīng)用，iHistorian可以應(yīng)用于任何一種生產(chǎn)環(huán)境，并可以在任何已有的數(shù)據(jù)平臺(tái)上增強(qiáng)數(shù)據(jù)采集功能。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用框架，如圖1所示。

而大型的ORACLE關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)則是進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析的主要數(shù)據(jù)來(lái)源，它安裝在IBM AIX的操作系統(tǒng)之上，這使得它的數(shù)據(jù)更加安全，更加可靠。

在進(jìn)行完大量的海量數(shù)據(jù)采集完成之后，就要考慮如何對(duì)之進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，需要對(duì)哪些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并以什么樣的形式展現(xiàn)在用戶面前，所有的這些工作都需要借助于PROFICY產(chǎn)品中的一系列軟件來(lái)完成。Proficy軟件的一系列核心模塊針對(duì)著生產(chǎn)過(guò)程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)：生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)效率、質(zhì)量，可以及時(shí)在那些有最高投資收益的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)最佳資源配置。Proficy軟件的所有模塊中都整合了基于.net計(jì)數(shù)的Web的報(bào)表、關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPIs）和通知服務(wù)，使得Proficy足以成為一個(gè)最完整的實(shí)時(shí)分布式煙廠MES方案。

首先是產(chǎn)品模塊的應(yīng)用，它允許輸入和管理產(chǎn)品信息，這些信息將用于整個(gè) Proficy 產(chǎn)品家族并可以與外部系統(tǒng)共享。它可以實(shí)現(xiàn)的功能包括建立香煙產(chǎn)品、建立香煙產(chǎn)品關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、生成香煙全局化的產(chǎn)品參數(shù)和轉(zhuǎn)換系數(shù)、建立香煙產(chǎn)品配方、建立生產(chǎn)地特定的香煙產(chǎn)品規(guī)格和配方、建立設(shè)備特定的產(chǎn)品規(guī)格和配方、關(guān)聯(lián)產(chǎn)品到設(shè)備、保存規(guī)格和配方變化的審計(jì)跟蹤和歷史記錄。

其次是質(zhì)量模塊的應(yīng)用，質(zhì)量管理模塊提供了一系列工具，用來(lái)管理質(zhì)量信息，自動(dòng)化質(zhì)量控制決策和分析質(zhì)量和過(guò)程的性能。 質(zhì)量管理模塊支持對(duì)控制系統(tǒng)或外部接口的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，以及質(zhì)量或測(cè)試信息的手動(dòng)輸入。 它提供了大量標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表，生成PDF和XLS格式，通過(guò)Proficy Web 客戶瀏覽，這樣大大方便了生產(chǎn)管理者進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的分析。

再次就是效率模塊的應(yīng)用，Proficy的效率管理模塊通過(guò)全面的設(shè)備利用率監(jiān)視，使用戶更好的利用工廠資產(chǎn)，該模塊層層深入的分析能力，幫助發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的生產(chǎn)區(qū)域，使之成為那些希望通過(guò)增加設(shè)備、人員和原材料來(lái)提高生產(chǎn)的經(jīng)理人的理想方案。從總體上來(lái)講包括停機(jī)跟蹤、損耗跟蹤、設(shè)備分析、生產(chǎn)效率分析、停機(jī)時(shí)間構(gòu)成分析、空轉(zhuǎn)時(shí)間構(gòu)成分析、實(shí)際生產(chǎn)速度分析、廢品分析等功能。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)劃、數(shù)據(jù)的采集、以及數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，給煙廠搭建了一個(gè)自動(dòng)化控制高度集中的數(shù)字化工廠，它很大程度的降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，并保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳華斌 .基于GE Proficy軟件的卷煙廠動(dòng)力能源管控[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2013，（2）.

[2] 李保明，郭如軍.生產(chǎn)指揮系統(tǒng)（MES）在卷煙廠中的應(yīng)用實(shí)踐[J].廣西輕工業(yè)，2008，（5）.