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前言

    21世紀是信息化的時代，以信息化代替工業化，以工業化促進信息化是大勢所趨。現代企業信息化要求建立過程控制與信息管理一體化網絡，隨著通信、計算機、網絡和自動化控制等技術的發展，各行各業正逐步形成以網絡集成自動化系統為基礎的企業信息系統。

    近年來，市場競爭日趨激烈，化工企業正在加快技術改造的步伐，生產規模不斷擴大，對生產操作自動化和經營管理提出更高的要求。集先進的過程控制技術和科學的經營管理思想于一體的自動化和信息集成，是適應這一要求的最佳選擇。因此，在不斷加強工藝改造的同時，也必須重視自動化和信息集成系統的建設，是發揮大型化工生產裝置的規模效應，提高生產設備的運行效率，實現經濟效率增長的有效途徑。

1.系統結構

    自動化和信息集成是充分利用先進的過程控制和優化技術實現生產控制系統由單裝置控制向多裝置和全廠綜合控制發展，引入科學的管理思想和方法，建立系統化的經營管理模式。也就是在建立全企業的包括：經營決策、管理信息、生產調度、監督控制和直接控制在內的管理和控制全部生產活動的自動化集成，實現決策、管理和控制各功能的一體化。系統結構見圖1。                                   

                   圖一 系統結構圖

    完整的系統層次結構模型從使用與功能角度自下而上劃分可分為四層，第一層是基礎和過程自動化控制層，第二層是生產調度和監控層，第三層是資源管理層，第四層為企業決策層。其中，第一、第二層構成生產控制系統，第三、第四層則構成企業管理決策系統。

2.系統功能

    新一代的DCS以Honeywell的Experion  PKS（過程知識系統）、Emerson的Plantweb(Emerson  Process  Management)、Foxboro的A2、Yokagawa的CA3000R3(PRM-工廠資源管理系統)、ABB的Industrial IT系統和國產的HOLLIAS-MACS系統等，主要特征是集成和信息化，實現全廠實時控制、以及過程執行層MES和資源管理層ERP層的信息集成，包容PLC、FCS等，進一步分散化，I/O處理單元小型化、智能化、低成本，組態軟件平臺、人-機界面平臺、現場控制組件、I/O組件開放與應用專業化，提供豐富的設備診斷、維修和管理功能，是典型的集成化的綜合控制與信息管理系統。

2.1過程控制系統

    過程控制系統包括了DCS、PLC、ESD等各種常規過程控制系統，實現現場設備及生產過程的單元控制、數據采集、設備運行狀況監視、完成對生產裝置的常規控制和監測。同時，也包括生產過程中，運用先進的自動控制手段和優化方法，實現生產過程的先進控制和優化控制。

2.1.1過程工業自動化控制技術已發展到在DCS基礎上實施三個層次的控制：

    第1層為基礎調節―DCS，主要完成生產裝置在線實時數據的采集、監控、存儲。提供各生產數據，以便于管理層及時了解生產動態、分析生產數據、及時調整方案，并完成過程控制功能，執行諸如PID算法等常規調節控制，基本上是單回路的控制流程，直接調節工藝生產參數。
 
    第2層是先進控制，其目的是協調過程變量交互作用，使生產過程操作更接近于操作目標，實現經濟上的最佳控制目標。先進控制通過改變常規調節控制即運用先進的自動控制手段以達到最佳單元操作。

    第3層是優化控制，它在DCS的基礎上，運用現代控制理論，并結合計算機技術、過程優化技術和工藝模擬技術，對生產操作進行優化控制。綜合分析影響效益的各種因素，把工藝過程的經濟效益與裝置操作直接連接起來，確定過程的最佳控制點，使各生產裝置處于最佳運行狀態，完成對生產過程的優化控制。

2.1.2 PLC是在工業環境中使用的數字操作系統，它使用可編程存儲器內部儲存用戶設計的指令，這些指令用來實現特殊的功能，諸如邏輯運算、順序操作、定時、計數以及算術運算和通過數字或模擬輸入/輸出來控制各種類型的機械和過程。

2.1.3 ESD（緊急停車系統）是一種獨立于DCS的安全保護系統。在正常情況下，DCS動態地監控著生產過程的連續運行，而ESD處于相對靜止狀態，一旦出現異常情況，ESD便立即動作，使裝置停車處于安全狀態。它適用于高溫、高壓、易燃易爆等連續性生產作業領域的安全保護系統。

2.2 生產執行系統

    生產執行系統MES(Manufacturing Execution system)也稱生產調度和監控層，是解決過程控制層和管理決策層之間信息連接的關鍵。據美國ARC公司調查53%的客戶反映ERP對工廠生產存在著負面的影響。其主要原因之一是缺乏真實的、及時的、全面的生產過程現場信息。因此，為解決該問題滿足生產要求，引入了生產執行層。

    生產調度是生產管理信息系統的核心，它承擔著組織企業生產活動的重要角色，是完成企業目標的具體保證，是經營管理層和過程控制層之間的信息傳遞系統,在經營管理層和過程控制層中起著承上啟下的作用。

    生產執行層的主要功能是對過程數據進行有效的加工處理，根據生產計劃制定生產方案，指導和監督控制系統的運行，對生產操作和設備運行進行科學管理和維護，從全廠的角度來調配資源、優化生產。它覆蓋生產計劃優化、滾動調度、實時數據庫、數據校正、收率計算、成本控制、生產統計、績效分析、質量控制、在線優化、先進控制、資產管理、設備診斷維護、產品跟蹤等等。

2.3 經營管理系統

    經營管理系統也就是通常所說的ERP（Enterprise Resource Planning）系統。企業的管理者通過對生產裝置DCS的實時參數采集和監測，實現管理層及時了解生產動態，分析生產數據，根據現場的實際情況及時調整方案。同時，根據市場分析與預測，以銷定產方案確定、經濟活動分析、提出技術改造措施等，對廠級的生產經營實現集成管理。在經濟效益方面，可提高產品產量質量，降低企業能耗和企業的生產成本，降低管理費用、維修費用、采購費用、制造費用等，提高企業總體的經濟效益。

    ERP系統是對企業資源進行有效的綜合的計劃和管理，是提高企業經營效率的手段和概念。其中心是計劃，而不是財務。實現這個目的的軟件是ERP軟件。德國SAP公司的R/3最出名，據AMR(Advanced

Manufacturing  Research)組織2003年統計，SAP約占世界ERP市場的35%，ORACLE約占13%，People Soft約占10%，J.D.E約占5%。ERP面向企業的主要業務，包括產品定貨、原材料采購、生產制造、配送、銷售、會計等一系列業務流，是覆蓋全公司的信息系統。其關鍵業務包括計劃、財務會計和管理會計，還有人力資源管理等。ERP數據庫與實時數據庫相連，提取生產過程的有關數據。

2.4 決策系統

    決策系統處于自動化與信息集成的頂層，是整個信息系統的執行中心。它的功能包括市場信息獲取和處理、生產計劃優化和投資預測、企業的中長期規劃等，對企業的生產和經營提出決策支持。

    通過計算機網絡搜索和挖掘系統中的生產、設備、財務及物質供應等各類信息，通過查詢和分析等功能，向企業決策者提供各類信息，以幫助決策者利用計算機技術對生產、經營、市場情況做出及時、準確的判斷，做出科學的決策。

3.結束語

    在信息技術的推動下，從控制系統到管理系統正在迅速走向一體化。上層的ERP,中層的MES，下層的DCS、PLC、ESD等的有機結合，構成了化工企業智能化生產技術的整體。不可否認，化工企業生產管理信息系統今后的發展方向，是“計算機集成過程系統(CIPS)”,或稱之“計算機集成制造系統(CIMS)”,即所謂流程工業的“管控一體化”。自動化與信息集成對提高化工企業的自動化水平、生產管理水平和經營決策水平，增強企業在市場中的生存和競爭能力，都有著非常重大的作用。

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