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製藥企業生產車間自動化功能的設計與實現

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 14:11:07 來源:中華工控網

  製zhi藥yao企qi業ye是shi一yi特te殊shu的de行xing業ye,在zai無wu茵yin和he潔jie淨jing度du方fang麵mian有you相xiang當dang高gao的de要yao求qiu,需xu要yao盡jin可ke能neng減jian少shao車che間jian工gong作zuo人ren員yuan與yu設she備bei。致zhi使shi無wu法fa對dui車che間jian級ji的de生sheng產chan過guo程cheng進jin行xing實shi時shi的de調tiao度du安an排pai.導致生產與計劃相互脫節。本文為了解決這一矛盾,引入製造執行係統(MES)完成生產車間信息自動化。

  製造執行係統MES是90年代由MESA提出的麵向車間的管理信息係統,它的出現。在企業計劃管理和車問生產控製之間架起了一座信息溝通和管理的橋梁,MES強調製造計劃的執行和產品製造過程的控製,能夠優化管理程序,強化管理過程,量化管理效能,提高管理的透明度和敏捷性。

  隨著企業計算機應用的不斷推廣,企業信息化應用水平逐漸提高,企業越來越需要車間執行層的管理信息係統。因此,如何深刻理解MES內涵。把握發展趨勢,在我國企業中開發和應用好MES,對(dui)於(yu)提(ti)高(gao)企(qi)業(ye)競(jing)爭(zheng)力(li)。縮(suo)小(xiao)與(yu)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)企(qi)業(ye)差(cha)距(ju)是(shi)迫(po)在(zai)眉(mei)睫(jie)的(de)事(shi)情(qing),也(ye)將(jiang)是(shi)企(qi)業(ye)信(xin)息(xi)化(hua)水(shui)平(ping)深(shen)層(ceng)次(ci)推(tui)進(jin)的(de)需(xu)要(yao)。製(zhi)藥(yao)企(qi)業(ye)在(zai)製(zhi)造(zao)業(ye)中(zhong)是(shi)一(yi)個(ge)特(te)殊(shu)的(de)行(xing)業(ye),其(qi)特(te)殊(shu)在(zai)於(yu)對(dui)無(wu)菌(jun)和(he)潔(jie)淨(jing)度(du)方(fang)麵(mian)的(de)要(yao)求(qiu)非(fei)常(chang)高(gao),需(xu)要(yao)盡(jin)可(ke)能(neng)減(jian)少(shao)車(che)間(jian)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)與(yu)設(she)備(bei),而(er)由(you)此(ci)導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)對(dui)車(che)間(jian)級(ji)的(de)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)的(de)調(tiao)度(du)安(an)排(pai),導(dao)致(zhi)生(sheng)產(chan)與(yu)計(ji)劃(hua)相(xiang)互(hu)脫(tuo)節(jie)。本(ben)文(wen)引(yin)入(ru)了(le)製(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)係(xi)統(tong)(MES)完成生產車間信息自動化,解決了上述矛盾。

  二、生產車間信息係統

  針對當前製藥企業生產管理中普遍存在的問題,通過對MES功能本質的分析,筆者提出了以下三層結構——企業信息化(EIS)/製造執行係統(MES)/過程控製係統(PCS)、兩級數據庫平台(實時數據庫、統計數據庫)的信息化管理解決方案。

  (1)控製層(PCS)

  PCS層主要負責生產過程的自動控製與現場數據的采集與初步分析。以PLC作為過程狀態和工藝、質量參數采集的基本單元,以AS2I總線和工業現場總線(ProfiBUS)構成基本網絡(含I/O接口模塊、傳感器、開關、智能儀表、AS2I總線主站、計算機通訊接口程序等);工業現場總線采用總線拓撲結構(ProfiBUS2DP),總線兩端有終端電阻。這樣結構使係統具有擴展性,維護方便;高性能的工業控製計算機和對成熟組態軟件WinCC的二次開發形成車間現場數據的監控係統。

  (2)執行層(MES)

  MES層的主要功能是動態的生產調度、生產過程實時監控和現場數據的分析。MES係統主要由MES軟件、MES數據庫服務器、MES調度台、車間作業信息顯示屏等構成,采用星型拓撲結構的工業以太網絡聯接;該gai網wang絡luo連lian接jie集ji中zhong於yu中zhong央yang節jie點dian,便bian於yu網wang絡luo維wei護hu和he資zi源yuan配pei置zhi,當dang網wang絡luo中zhong一yi個ge節jie點dian出chu現xian故gu障zhang時shi,易yi於yu進jin行xing隔ge離li檢jian測ce和he維wei護hu,不bu會hui對dui其qi他ta節jie點dian造zao成cheng很hen大da影ying響xiang,不bu會hui導dao致zhi整zheng個ge網wang絡luo的de崩beng潰kui,同tong時shi網wang絡luo節jie點dian的de接jie線xian方fang式shi也ye便bian於yu係xi統tong的de監jian控kong和he管guan理li。

  (3)企業信息化層(EIS)

  計劃層即企業資源規劃層(EIS),EIS層主要進行管理決策與生產計劃,重點突出EIS管理平台的建設。目前,適於不同需求的EIS係統已較成熟,可直接用於計劃層的信息管理。通過建立企業內部局域網(Intranet),實現計劃層內部信息的傳輸及計劃層、執行層之問信息的交互;並通過與互聯網(Intemet)的連接,建立企業公共信息發布與電子商務的平台。

  三、車間監控調度係統設計與開發

  圖4-3中的陰影部分主要位於MES層,是車間生產信息化管理方案的核心,即車間監控調度係統。它通過對製造過程的實時監控和動態調度,根據ERP下達的生產計劃,利用車問的各種生產資源、生產方法和豐富的實時現場信息,快速、低成本地製造出高質量的產品。車間監控調度係統功能包括:從計劃管理層獲取日生產計劃;對生產車間資源的管理,如任務訂單、物料與在製品、生產設備、人員等;生產車間作業調度;車間生產過程監控:車間生產過程信息在線統計;主調度終端與各工序終端之間進行消息傳遞和數據庫共享。

  (1)係統數據庫的建立

  數據庫結構設計以能夠及時、準確、有you效xiao地di滿man足zu係xi統tong功gong能neng為wei首shou要yao目mu標biao。在zai數shu據ju庫ku建jian立li時shi,需xu要yao將jiang各ge種zhong信xin息xi分fen類lei和he歸gui納na,通tong過guo建jian立li不bu同tong功gong能neng的de表biao和he相xiang應ying字zi段duan保bao障zhang數shu據ju信xin息xi的de完wan整zheng性xing和he有you效xiao性xing。以yi下xia數shu據ju庫ku的de設she計ji以yi滿man足zu第di三san範fan式shi為wei標biao準zhun,並bing嚴yan格ge遵zun守shou參can照zhao完wan整zheng性xing規gui則ze。監jian控kong調tiao度du係xi統tong服fu務wu器qi是shi整zheng個ge係xi統tong的de數shu據ju交jiao換huan中zhong心xin,它ta的de數shu據ju庫ku結jie構gou和he數shu據ju內nei容rong是shi係xi統tong其qi他ta終zhong端duan模mo塊kuai建jian立li的de參can照zhao藍lan本ben。根gen據ju車che間jian調tiao度du係xi統tong的de功gong能neng需xu要yao,以yi及ji數shu據ju實shi時shi統tong計ji和he及ji時shi上shang報bao管guan理li層ceng的de要yao求qiu,調tiao度du係xi統tong服fu務wu器qi采cai用yongSQLServer2000數據庫,分為統計數據庫和實時數據庫。

  (2)監控調度係統設計

  生產監控調度係統采用ARM+WINDOWS CE瘦客戶機/服務器(Thin-Client/Server)體係結構,將調度係統應用程序的配置、管理、維護和運行都放在調度係統服務器上完成,而Windowsdows終端隻作為簡化的人機接121界麵為用戶提供服務,從而極大地增強了係統的集成性和可維護性。

  監控模塊:主要包括設備狀況監控和生產流程監控兩個子功能模塊。設備狀況監控子模塊,與係統控製層的PLCzhongduanjinxingtongxin,yongyuduishengchanxitongzhonggezhuyaojiagongjichuangdeyunxingzhuangkuangjinxingzaixianjiankong。zaibeijiankongdeshebeichuxianguzhangshi,zidongbaojing。shengchanliuchengjiankongzimokuaiyujiankongcengdeWindows終端進行通信,用於對生產係統中各任務的加工進程進行在線監視。

  作業調度模塊:主要功能是進行車間的生產調度。該模塊即可以采用基於瓶頸分析的啟發式算法對整個生產係統進行自動的實時動態的生產調度;也可以由車間調度員,根據自己的經驗和對車間生產狀況的分析,采用調度模塊提供的一些常用的調度規則對各工序分別進行排產。

  數據統計模塊:主要是針對生產係統和生產質量等方麵信息的在線統計,如機床利用率、平均在製品庫存、加權誤期任務數等。長期的統計分析結果可以從管理層統計係統查詢獲得;短期的統計分析可以統計數據庫與實時數據庫中的數據作為數據源進行在線數據分析,為確定生產瓶頸和在線生產與質量提供依據。

  對企業來說,能夠實現所購買的ERP係統是前提,能穩健運作並發揮ERP係統的優勢提高自己企業的競爭力更是關鍵。

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