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 魏西寧 張玉梅

1  前言
隨著國際市場競爭加劇，世界能源緊缺，采用信息技術改造傳統企業已成為必然的趨勢。從CIMS實施的情況看，其經濟效益十分顯著，一般達到幾千萬美元的年增經濟效益，回收期為一年到兩年。大慶石化乙烯廠屬國家大型企業（Ⅱ），是“三烯”、“三苯”等化工基礎原料的主要生產廠。從目前乙烯廠生產和管理的現狀來看，生產過程中控制較低、能耗較大、運行不夠穩定、質量波動幅度大，影響了企業的競爭能力；生產管理處于半手工階段，各管理分系統孤立運行，不能有效地進行科學管理。這些因素成為進一步發展的障礙。為了克服這些瓶頸，實現該廠的長遠發展目標，實施CIMS工程成為必由之路。
2  總體設計
2.1  DQE-CIMS體系結構
(1)  系統參考體系結構
根據生產經營具體情況，選擇可以適用于流程行業的Purdue企業參考體系結構（PERA）為指導和基礎，建立系統各層次間的遞階控制關系，明確各子系統間的數據連接，綜合考慮人和組織的行為因素，并將DQE-CIMS的生命周期分為：概念階段、定義階段、初步設計階段（說明階段）、詳細設計階段、分步實施、安裝階段及運行維護階段，以保證CIMS項目的順利實施，并能融入未來企業的運行中去。DQE-CIMS采用了總體集成層次模型，如圖1所示。
 

圖1  DQE-CIMS總體集成層次模型

2)  系統信息集成模型
根據大慶石化乙烯廠的需求，及現有計算機應用和資金條件確定DQE-CIMS系統的信息集成模型，如圖2所示。空心雙箭頭線表示數據的存儲和來源空間，單實線表示數據信息間的關聯。其中，經營決策層根據生產狀況以及上級指令等信息，作出企業經營決策，從而形成生產計劃、財務計劃、物資供應計劃、能源計劃、檢修計劃等。管理信息層收集處理企業管理方面的信息，包括計劃、財務、供應、質量、安全、技術等。調度層綜合企業管理信息和生產信息對生產綜合計劃進行分解，生成短期作業計劃，并進行日調度，直接給過程監控層下達生產指令。車間管理層在信息處理過程中起銜接實時數據庫和關系數據庫的作用，它把實時數據經過加工處理，提供給輔助決策、經營管理和生產調度使用，同時把決策和調度指令通過實時數據庫下達到過程監控層。過程監控層完成過程監視、流程模擬、過程優化、先進控制、故障預測及診斷所需的信息處理。

圖2  系統信息集成總模型

2.2  系統接口設計
系統接口設計包括硬件接口、軟件接口和后續預留接口。硬件接口是CIMS 系統為獲取必要的運行基礎數據，而與硬件設備進行交互的接口。系統中的各個工作站通過網卡或調制解調器與網絡相連，通過局域網或廣域網獲取數據。現場DCS實時數據通過光纖及光纖連接設備與現場的小型機ALPHA 4710相連，小型機通過網卡和光纖與乙烯廠的企業內部網相連。
    DQE-CIMS的軟件接口主要是外部軟件接口。外部軟件接口是指CIMS 系統與其它信息系統間進行數據交換和功能集成的接口。相應的其它信息系統主要有財務管理系統、勞資管理系統、培訓管理系統、組織干部管理系統和實時數據庫系統等。
2.3  系統配置
(1)  網絡服務器及工作站的配置
    DQE-CIMS系統的服務器應以中檔服務器為主。乙烯廠現有ALPHA 4710小型機一臺，作為實時數據庫服務器，為了保持企業內部計算機結構相同，系統的計算機服務器選用DEC公司的ALPHA系列機。微機服務器為兩臺HP雙CPU專用服務器，主頻300Hz，內存128M，硬盤18G，光驅24倍速。系統的操作系統軟件采用微軟公司的WINDOWS NT SERVER 4.0中文版，工作站操作系統選用WINDOWS95/WINDOWS98中文版。工作站配置為：操作系統為WINDOWS 95 或WINDOWS NT工作站，應用軟件為INTERNET EXPLORE 3.0以上的版本，主機為586以上的機器，內存16M以上，主頻90Hz以上，硬盤1.2G以上，彩色顯示器，網卡和打印機。
(2)  網絡管理軟件
網絡管理的任務是實現對網絡設備（如交換機、集線器、路由器等）的管理及對連接設備的線纜的管理。該軟件應提供對簡單網絡管理協議（SNMP）的支持及對遠程監控（RMON）的支持。通過SNMP協議，系統管理員可以利用管理信息庫（MTB）來存取SNMP設備的實際數據及數據說明。從管理站獲取設備對象的信息，操縱對象產生特定的操作或修改設備的配置設定等。RMON則可以獲取流量的統計數據，并對網絡參數進行調節，從而實現對網絡的故障診斷、規劃和性能優化。DQE-CIMS系統采用ACCTON網管軟件作為本系統的網絡管理軟件。
3  總體技術
CIMS是一項覆蓋企業全部生產經營活動的系統工程，它必須具有高度的實用性和開放性，并應考慮今后的擴展余地，同時要充分認識到實施CIMS工程所面臨的技術關鍵問題。
3.1  接口技術
Aspen Plus是大型通用的流程模擬系統，它以嚴格的機理模型為基礎，對生產過程進行模擬，實時數據庫軟件把生產裝置實時數據及時送給Aspen Plus，并把計算結果返回數據庫供生產經營決策使用。Aspen Online把實時數據庫的數據提供給Aspen Plus，并把其計算結果通過實時數據庫提供給DCS的操作員。
DCS需要把各種數據通過網絡傳輸到實時數據庫中，但不同型號的DCS使用的接口和通訊協議均不一樣，實現DCS與實時數據庫的接口是信息集成的關鍵。在DQE-CIMS中選用了大慶金橋信息技術工程有限公司自行研制的實時數據庫平臺ConRSDP，它是一個開放式系統，為各個組成部分提供了相對獨立的用戶接口。
3.2  網絡技術
網絡系統是所有應用系統能夠正常運行的關鍵，因此網絡技術成為CIMS系統實施過程中的關鍵技術。基于交換的體系結構是未來網絡技術發展的方向，交換技術能夠滿足未來網絡容量增長的需求，滿足網絡節點的快速增長及對帶寬有很高要求的視頻和多媒體等應用的需要。目前，大慶石化總廠FDDI光纖主干網已經建成使用，并連入Internet，同時提供遠程訪問服務。乙烯廠以DEC Switch 900EF作為接入節點，已經具備了連入總廠FDDI主干網的條件。DEChub 900是一個能同時支持FDDI、令牌環網、Ethernet等多種網絡互連技術的多通道智能HUB，它既具有向ATM過渡的升級能力，同時也是一個具有跨世紀實力的網絡互連設備。因此，在硬件方面使用了網絡監控站和各智能HUB的管理模塊；在軟件方面則使用了運行在網管工作站上的ACCTON網管應用軟件。
3.3  數據庫技術
乙烯廠有一定的計算機應用基礎，企業中現有的信息環境相當復雜，并存在著多種數據環境，如關系數據庫Oracle、Sybase、Foxpro和SQL Server等；實時數據庫ConRTDB。為充分利用現有計算機軟硬件資源，保護已有軟件資源，實現企業信息的總體集成，并保證系統運行的平穩過渡，實現異構數據庫間的數據共享和數據一致是其中的關鍵。隨著各種數據庫產品功能的日趨完善，均可進行透明訪問。
采用三層數據庫結構，即數據庫服務器――應用服務器――客戶工作站，應用服務器技術的使用，使客戶端無需安裝開發環境和應用程序，整個應用系統采用B/S模式。基于Internet瀏覽器技術的動態交互，采用ActiveX控件方式，使WEB服務器從數據庫服務器中提取各種信息。
實時數據庫和關系數據庫的信息是實現企業生產經營集成的關鍵。只有實現實時數據和關系數據的共享，才能使生產數據及時經整合匯總處理，成為生產管理和經營決策的依據。在DQE-CIMS中采用了大慶金橋公司研制的ConRSDP實時數據庫平臺。該平臺不但提供了與關系數據庫的ODBC接口，而且提供了實時數據WEB接口ConWEB軟件。所以可以使用ODBC實現實時數據庫和關系數據庫的數據交換，同時可以實現實時數據的信息發布。
3.4  基于Internet的瀏覽器技術
實現WEB頁面更新的方式主要有ActiveX技術和JAVA動態頁面技術兩種。ActiveX技術是通過下載ActiveX控件來實現與網上信息的動態更新和交互，實現的信息表示和交互方式也更為靈活，并有豐富的開發工具支持，但對客戶機的性能要求較高。動態頁面技術則通過CGI、ASP編程或嵌入各種Script語言來實現。根據用戶的需求，以及與實時數據庫ConRTDB的接口，使用ActiveX技術來實現WEB頁面的動態更新更為合理。
4  結語
本項目從1998年年初立項開始進行企業的需求調研分析、初步設計、詳細設計、程序編制、部分系統調試運行，證明了本文的設計方案、技術路線是正確的。大慶石化乙烯廠CIMS示范工程(DQE―CIMS)同時考慮了經營、物資供應、產品運輸儲存、新產品、加工方案、市場需求等企業活動，根據企業原料的變化、市場對產品需求的變化，運用CIMS思想，在不同時空層次上，實現生產過程物資流和信息流的綜合控制和管理，使企業更具有柔性，推動企業管理上水平。DQE-CIMS是我國化工行業的第一家的“863計劃”CIMS示范工程，并且采用自行研制開發的實時數據庫軟件平臺，開創了在CIMS項目中使用國產軟件的先例，具有重大的經濟和政治意義，為民族軟件工業的發展，為國產化軟件的推廣創造了條件。