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胡甫船（1977－）
男，山東菏澤人，工程師，主要從事MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施。
摘要：介紹HiMES系統(tǒng)在江蘇飛翔化工有限公司的應(yīng)用情況和功能特點(diǎn)，HiMES系統(tǒng)的使用解決了企業(yè)在生產(chǎn)管理中的實(shí)際問題，提高了企業(yè)的核心競爭力。
關(guān)鍵詞：制造執(zhí)行系統(tǒng)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；信息化
Abstract: This paper introduces applications and functional characteristics of HiMES system in Jiangsu Feixiang Chemical Co., Ltd. Its application solves the practical problems in production and management, and improves the enterprise's core competitiveness.
Abstract: This paper introduces applications and functional characteristics of HiMES system in Jiangsu Feixiang Chemical Co., Ltd. Its application solves the practical problems in production and management, and improves the enterprise's core competitiveness.
Key words: MES；RTDBMS；Information
1 引言
飛翔化工(張家港)有限公司位于江蘇省張家港市，距離上海市約110公里，是亞太地區(qū)領(lǐng)先的脂肪胺、表面活性劑、精細(xì)化學(xué)品等系列產(chǎn)品的生產(chǎn)、開發(fā)和銷售企業(yè)之一。
公司作為國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草單位，擁有科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)實(shí)力和國際合作的專業(yè)平臺(tái)。江蘇飛翔立足于脂肪胺，特種胺類產(chǎn)品、精細(xì)有機(jī)中間體、合成高分子材料，以及功能型精細(xì)化學(xué)品的巨大發(fā)展空間，為全球客戶提供堅(jiān)實(shí)而高效的技術(shù)和質(zhì)量保證，其主要生產(chǎn)脂肪胺、表面活性劑、精細(xì)化學(xué)品三大系列產(chǎn)品，已形成100000噸/年的生產(chǎn)能力。以脂肪烷基叔胺、脂肪烷基伯胺、丙撐二胺、季銨鹽、乙氧基化、醫(yī)藥中間體、紡織助劑等為代表的系列優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于洗滌用品、化妝品、紡織、印染、采礦、殺菌劑、建筑、醫(yī)藥及石油化工等多個(gè)領(lǐng)域。
為了保持在業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的地位，飛翔化工重視并長期致力于新技術(shù)、新產(chǎn)品和新應(yīng)用的開發(fā)和創(chuàng)新，積極運(yùn)用及優(yōu)化ISO國際質(zhì)量認(rèn)證及環(huán)境管理體系，不斷運(yùn)用新的技術(shù)手段消化和吸收先進(jìn)的管理思想，逐步改進(jìn)生產(chǎn)管理過程，提供生產(chǎn)工藝水平。飛翔化工主要擁有季胺鹽、脂肪胺、叔胺、胺醚、制氫、丙二胺、氟環(huán)磋等生產(chǎn)裝置，這些生產(chǎn)裝置位置分散，系統(tǒng)獨(dú)立，生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)不能共享，無法對(duì)生產(chǎn)過程工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)和分析。為了更好地優(yōu)化生產(chǎn)過程和監(jiān)控生產(chǎn)過程中的工藝指標(biāo)，飛翔化工有限公司與北京和利時(shí)信息技術(shù)有限公司合作，引進(jìn)和利時(shí)公司企業(yè)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)—HiMES系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享及生產(chǎn)工藝的分析和改進(jìn)。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能描述
2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
HiMES系統(tǒng)采用分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，B/S結(jié)構(gòu)瀏覽方式，采用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議通過工業(yè)以太網(wǎng)將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采入數(shù)據(jù)庫，為生產(chǎn)過程分析、改進(jìn)和優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
HiMES系統(tǒng)主干網(wǎng)使用1000M以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為TCP/IP。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。配置了1臺(tái)核心交換機(jī)、1臺(tái)管理用邊緣交換機(jī)。配置2臺(tái)服務(wù)器，完成實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)庫、MES、WEB、防病毒等服務(wù)。控制系統(tǒng)配備8臺(tái)網(wǎng)關(guān)機(jī)。防病毒服務(wù)器采用諾頓防病毒軟件(網(wǎng)絡(luò)版）。
HiMES系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了安全性、可靠性、可擴(kuò)充性。
● 安全性
在DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與HiMES網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)關(guān)機(jī)和防火墻進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)單向傳輸(控制系統(tǒng)→生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng))，HiMES系統(tǒng)軟件對(duì)DCS系統(tǒng)運(yùn)行沒有影響；網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集軟件需要密碼驗(yàn)證后方可退出。
● 可靠性
HiMES軟件系統(tǒng)具有強(qiáng)大的容錯(cuò)能力，提供日志跟蹤；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)置RAID容錯(cuò)工作方式的磁盤組；雙網(wǎng)卡冗余。
圖1 飛翔化工HiMES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集軟件具有斷點(diǎn)續(xù)傳的功能，通訊網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)后，采集軟件自動(dòng)恢復(fù)通訊，將網(wǎng)絡(luò)中斷期間暫存在網(wǎng)關(guān)機(jī)上的數(shù)據(jù)補(bǔ)傳到HiMES實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。
● 可擴(kuò)充性
HiMES系統(tǒng)的軟件平臺(tái)提供多種數(shù)據(jù)訪問方式如OPC、API、ODBC等標(biāo)準(zhǔn)接口，支持標(biāo)準(zhǔn)的SQL.Net編程接口，為第三方提供了標(biāo)準(zhǔn)的、主流的開發(fā)環(huán)境；同時(shí)用戶可將自己開發(fā)的管理模塊在HiMES系統(tǒng)中方便地安裝和卸載。
2.2 系統(tǒng)功能描述
飛翔化工HiMES系統(tǒng)功能主要包括生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)報(bào)警管理、批生產(chǎn)管理、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)與計(jì)劃、設(shè)備管理、能源管理、質(zhì)量管理等7大模塊。
2.2.1生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控
飛翔化工HiMES系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊以和利時(shí)公司自主研發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫—HIRIS7為基礎(chǔ)，采用分布式的數(shù)據(jù)采集方式，一方面通過以太網(wǎng)采用OPC協(xié)議將各生產(chǎn)裝置、公用系統(tǒng)的DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，另一方面通過數(shù)采模塊、觸摸屏等采用RS485或CDT通訊協(xié)議將獨(dú)立分散的變送器、電量模塊、流量計(jì)的數(shù)據(jù)讀取到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器，并統(tǒng)一存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。
(1) 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)
數(shù)據(jù)采集支持OPC、DDE、ASCII文本、CDT、API等通訊協(xié)議，也可定制開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。
HiRIS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮算法,可以保存長達(dá)數(shù)年的歷史數(shù)據(jù)（硬盤空間足夠大），響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)管理能力強(qiáng)（最多10萬點(diǎn)），數(shù)據(jù)時(shí)間精度可達(dá)到1ms。
(2) 生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)視
圖形化用戶界面，通過B/S方式瀏覽，使用簡單、方便。
具體數(shù)據(jù)顯示方式如下：
流程圖： 實(shí)時(shí)顯示全廠的工藝流程中的變量信息。
趨勢圖：在流程圖畫面上可以方便的顯示每個(gè)點(diǎn)的歷史/實(shí)時(shí)趨勢圖，也可將多個(gè)變量點(diǎn)組合放在同一個(gè)趨勢圖中，根據(jù)不同量程和顯示方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)或單點(diǎn)多時(shí)間段的數(shù)據(jù)分析。
離線數(shù)據(jù)查看：可以離線長時(shí)間查看分析生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，不增加系統(tǒng)在線運(yùn)行的壓力，不影響其他用戶在線訪問使用系統(tǒng)。
2.2.2實(shí)時(shí)報(bào)警管理
飛翔化工做為化工企業(yè)，非常注重安全生產(chǎn)，一方面在現(xiàn)場的DCS系統(tǒng)做了數(shù)據(jù)報(bào)警及安全聯(lián)鎖的功能，但由于某裝置的DCS系統(tǒng)只是對(duì)所負(fù)責(zé)裝置的相關(guān)參數(shù)做報(bào)警，根據(jù)化工企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)，某一裝置的關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)發(fā)生報(bào)警，與其相關(guān)聯(lián)的上下級(jí)設(shè)備都需做出相應(yīng)的處理，否則就會(huì)發(fā)生安全事故，這就需要對(duì)全廠生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)報(bào)警進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理，以最大程度的減少安全隱患，降低安全事故的發(fā)生。基于此目的，飛翔化工的HiMES系統(tǒng)引入了實(shí)時(shí)報(bào)警管理模塊。
實(shí)時(shí)報(bào)警管理模塊主要包括報(bào)警參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)報(bào)警顯示、報(bào)警查詢等功能，實(shí)時(shí)報(bào)警模塊與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了聲光色報(bào)警模式、對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場起到7x24小時(shí)的監(jiān)控。
報(bào)警參數(shù)設(shè)置：自動(dòng)列出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中采集測點(diǎn)信息，可根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝需要在線設(shè)置指定測點(diǎn)高高限、高限、低低限、低限的報(bào)警值以及變化率報(bào)警、報(bào)警優(yōu)先級(jí)等，用戶還可以通過該界面設(shè)置是否啟用該報(bào)警。
實(shí)時(shí)報(bào)警顯示：不同報(bào)警限顯示不同的報(bào)警顏色，低低限和高搞限報(bào)警能實(shí)現(xiàn)聲音、變色及發(fā)光同時(shí)報(bào)警，并能自動(dòng)打印該報(bào)警。報(bào)警點(diǎn)的相關(guān)信息會(huì)自動(dòng)存入報(bào)警數(shù)據(jù)庫，以便報(bào)警查詢。報(bào)警顯示模塊同時(shí)實(shí)現(xiàn)了報(bào)警確認(rèn)的功能，分為人工確認(rèn)和自動(dòng)確認(rèn)兩種，確認(rèn)的相關(guān)信息存入日志數(shù)據(jù)庫備查。實(shí)時(shí)報(bào)警顯示支持C/S和B/S兩種結(jié)構(gòu)形式。
報(bào)警查詢：提供時(shí)間段查詢報(bào)警發(fā)生情況的功能，并顯示相關(guān)報(bào)警信息，顯示的數(shù)據(jù)項(xiàng)包括：參數(shù)名稱、報(bào)警開始時(shí)間、報(bào)警結(jié)束時(shí)間、報(bào)警確認(rèn)時(shí)間、報(bào)警類型、極值，報(bào)警延續(xù)的總時(shí)長，并實(shí)現(xiàn)打印功能。
圖2 飛翔化工安全報(bào)警點(diǎn)分布圖
圖3 飛翔工藝參數(shù)報(bào)警圖
2.2.3批生產(chǎn)管理
飛翔化工為精細(xì)化工生產(chǎn)，生產(chǎn)過程多為批次生產(chǎn)，為了更好的控制每個(gè)批次的產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量，改善工藝生產(chǎn)過程，HiMES系統(tǒng)引入批生產(chǎn)管理模塊。飛翔化工的批次生產(chǎn)主要包括叔胺車間、脂肪胺車間、季胺鹽車間、胺醚車間。批生產(chǎn)流程如圖4所示。
圖4 批生產(chǎn)流程
批生產(chǎn)開始時(shí)，操作員通過 “批次生產(chǎn)開始”按鈕生成新的批次生產(chǎn)信息。系統(tǒng)根據(jù)所在裝置信息自動(dòng)產(chǎn)生并記錄產(chǎn)品批號(hào)，同時(shí)記錄批次生產(chǎn)開始的時(shí)間、操作員等信息，批生產(chǎn)過程中會(huì)有不定時(shí)的產(chǎn)品采樣、質(zhì)量化驗(yàn)。
批生產(chǎn)完成后，操作員通過 “批次生產(chǎn)結(jié)束”按鈕更新批次生產(chǎn)信息。系統(tǒng)自動(dòng)記錄批次生產(chǎn)結(jié)束的時(shí)間、操作員等信息，同時(shí)操作員還需提供該批次生產(chǎn)過程中消耗的原料消耗量、生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量等信息，以便統(tǒng)一查詢。
批生產(chǎn)管理模塊主要包括：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)定義、批生產(chǎn)過程、批量生產(chǎn)報(bào)告（批報(bào)表）。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)定義：實(shí)現(xiàn)了對(duì)批生產(chǎn)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的定義，包括裝置定義、裝置產(chǎn)耗定義、裝置操作人員權(quán)限定義、交接班管理定義。
批生產(chǎn)過程：用于記錄批生產(chǎn)的操作信息：生產(chǎn)批號(hào)，裝置名稱，批生產(chǎn)開始時(shí)間，生產(chǎn)開始授權(quán)用戶，生產(chǎn)開始操作員，生產(chǎn)開始操作時(shí)間，批生產(chǎn)結(jié)束時(shí)間，生產(chǎn)結(jié)束授權(quán)用戶，生產(chǎn)結(jié)束操作員，生產(chǎn)結(jié)束操作時(shí)間，批次生產(chǎn)狀態(tài)以及批生產(chǎn)的相關(guān)物料信息。
批量生產(chǎn)報(bào)告：批反應(yīng)結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)生成該批次的主要操作時(shí)間、消耗的原料、產(chǎn)出的產(chǎn)品、樣品化驗(yàn)信息、主要參數(shù)的過程數(shù)據(jù)及變化曲線、報(bào)警統(tǒng)計(jì)等，提供給有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行比照、分析，同時(shí)也可以打印存檔，如圖5所示。
圖5 批生產(chǎn)報(bào)告
當(dāng)生產(chǎn)過程中需要增加新的產(chǎn)品批號(hào)時(shí)，用戶可以通過批次管理中的“裝置定義”和“裝置產(chǎn)耗物料定義”靈活進(jìn)行添加和修改，方便了裝置線批次生產(chǎn)的管理，如圖6、圖7所示。
圖6 裝置定義
圖7 裝置產(chǎn)耗物定義
HiMES批生產(chǎn)管理模塊實(shí)現(xiàn)了車間各生產(chǎn)裝置的主反應(yīng)器在每批反應(yīng)結(jié)束后，自動(dòng)生成批量趨勢匯總圖和批量數(shù)據(jù)匯總報(bào)表，并在批圖表中顯示出生產(chǎn)反應(yīng)期間各主要參數(shù)（如溫度、壓力等）的詳細(xì)走勢變化曲線和投入、產(chǎn)出、報(bào)警情況。飛翔化工生產(chǎn)管理人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比照、分析，從而對(duì)控制方案進(jìn)行優(yōu)化，總結(jié)控制生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而反饋給生產(chǎn)車間，用作指導(dǎo)生產(chǎn)，達(dá)到提高產(chǎn)量和質(zhì)量的目的。
批生產(chǎn)管理模塊是飛翔化工HiMES的一大特色，實(shí)現(xiàn)了和利時(shí)HiMES系統(tǒng)與飛翔化工實(shí)際生產(chǎn)的緊密結(jié)合，對(duì)飛翔化工生產(chǎn)過程的監(jiān)督與優(yōu)化起到了非常重要的作用。
2.2.4生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)與計(jì)劃
生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)與計(jì)劃模塊主要包括生產(chǎn)計(jì)劃、裝置生產(chǎn)管理、全廠生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等三大部分，
生產(chǎn)計(jì)劃：定義全廠與各車間產(chǎn)品、物料需求及經(jīng)濟(jì)環(huán)保指標(biāo)，完成月生產(chǎn)綜合計(jì)劃、周生產(chǎn)計(jì)劃、日生產(chǎn)計(jì)劃、班生產(chǎn)計(jì)劃的管理及計(jì)劃完成情況對(duì)比。
圖8 計(jì)劃完成對(duì)比
裝置生產(chǎn)管理：按時(shí)間、按車間統(tǒng)計(jì)投入產(chǎn)出日?qǐng)?bào)，內(nèi)容包括原料、產(chǎn)量、公用工程消耗等，可以靈活定義報(bào)表項(xiàng)，各報(bào)表項(xiàng)數(shù)據(jù)來源于自動(dòng)采集和手工輸入兩類。
全廠生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)全廠的物料、能源消耗、產(chǎn)品產(chǎn)出。
2.2.5設(shè)備管理
設(shè)備管理模塊主要負(fù)責(zé)車間設(shè)備信息的管理，它從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中獲取設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。通過對(duì)這些信息的統(tǒng)計(jì)分析，得出設(shè)備的利用情況。同時(shí)，設(shè)備信息可供工序計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)派工時(shí)調(diào)用。設(shè)備管理的各項(xiàng)任務(wù)主要由車間設(shè)備管理部門和生產(chǎn)部門來實(shí)施。主要功能包括設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)、設(shè)備臺(tái)帳、維護(hù)管理（如巡檢、點(diǎn)檢等）、設(shè)備維修管理等。
2.2.6能源管理
HiMES能源管理模塊主要管理企業(yè)內(nèi)部水、電、汽等公用工程資源，為工藝生產(chǎn)正常運(yùn)行提供監(jiān)控與管理。協(xié)調(diào)管理產(chǎn)品生產(chǎn)與能源消耗，合理利用資源、節(jié)約能源, 最大限度地降低生產(chǎn)成本, 最大限度降低對(duì)環(huán)境的污染。
能源管理由能源計(jì)劃、使用狀況監(jiān)控、能源消耗統(tǒng)計(jì)三部分組成。
能源計(jì)劃：各車間電、水、蒸汽、氫氣、氨氣、風(fēng)等能源的消耗計(jì)劃。
使用狀況監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)水、電、汽、氣、風(fēng)等公用工程數(shù)據(jù)、流向狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
能源消耗統(tǒng)計(jì)：通過自動(dòng)采集或人工輸入數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)各能源計(jì)量儀表的原始數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，提供了績效考核的依據(jù)。
2.2.7質(zhì)量管理
飛翔化工共有中心化驗(yàn)室、污水處理化驗(yàn)室、脂肪胺車間化驗(yàn)室、胺醚車間化驗(yàn)室、丙二胺舉車間化驗(yàn)室等5個(gè)化驗(yàn)室，各化驗(yàn)室功能相同。質(zhì)量管理模塊包括實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制，共設(shè)計(jì)了包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)定義、化驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入、化驗(yàn)報(bào)告審核、化驗(yàn)結(jié)果查詢等功能。
3 結(jié)束語
目前HiMES系統(tǒng)與飛翔化工的視頻監(jiān)控、大屏顯示系統(tǒng)緊密結(jié)合在一起，極大地改善了廠級(jí)生產(chǎn)調(diào)度手段，提高了工作效率，方便了各級(jí)管理人員了解生產(chǎn)運(yùn)行情況，為生產(chǎn)工藝過程改進(jìn)、提供產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，改變了以往計(jì)量數(shù)據(jù)靠月底統(tǒng)計(jì)、盈虧靠人為平衡的局面，進(jìn)一步提升了計(jì)量數(shù)據(jù)管理理念。
其他作者：
徐祥衛(wèi)，（1976－），男，山東濟(jì)寧人，工程師，主要從事MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施；
韓陳，（1978－），男，河南南陽人，學(xué)士學(xué)位，工程師，主要從事精細(xì)化工行業(yè)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和生產(chǎn)調(diào)度平衡。
徐祥衛(wèi)，（1976－），男，山東濟(jì)寧人，工程師，主要從事MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施；
韓陳，（1978－），男，河南南陽人，學(xué)士學(xué)位，工程師，主要從事精細(xì)化工行業(yè)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和生產(chǎn)調(diào)度平衡。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)