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一 前言
製造業是指對製造資源(物料、能源、設備、工具、資金、技術、信息和人力等),按照市場要求,通過製造過程,轉化為可供人們使用和利用的工業品與生活消費品的行業。從生產類型來看,製造業可分為流程型(連續式)產品生產和離散型(裝配式)產品生產。
流程型產品生產過程是:從原材料的投入至最終成為產品,完全是按照順序連續加工的過程,主要通過對原材料進行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學方法,使原材料增值。通常以批量或連續的方式進行生產。典型的流程業有化工行業、紡織行業、製藥行業、食品飲料、紙漿及造紙業等。
二、現狀
如ru今jin經jing濟ji全quan球qiu化hua趨qu勢shi已yi經jing給gei各ge國guo經jing濟ji發fa展zhan帶dai來lai越yue來lai越yue深shen刻ke的de影ying響xiang,各ge國guo製zhi造zao企qi業ye在zai世shi界jie市shi場chang上shang進jin行xing著zhe日ri益yi激ji烈lie和he殘can酷ku的de競jing爭zheng。我wo國guo現xian已yi成cheng為wei世shi界jie製zhi造zao大da國guo,以yi石shi油you化hua工gong、yejindengxingyeweidaibiaodeliuchengzhizaoyezaiwoguozhizaoyezhongzhanjulehendadebili,shizhongyaodejichuzhizhuchanye。ranerzailiuchengzhizaoyexinxihuajiansheguochengzhongyirancunzaizheruxiawenti:
◆信息係統標準化體係架構不盡完善
信xin息xi係xi統tong發fa展zhan至zhi今jin其qi體ti係xi架jia構gou還hai沒mei有you相xiang對dui固gu定ding的de標biao準zhun,因yin此ci造zao成cheng許xu多duo信xin息xi係xi統tong功gong能neng的de交jiao叉cha和he信xin息xi的de不bu暢chang,通tong信xin協xie議yi方fang式shi無wu法fa兼jian容rong,甚shen至zhi出chu現xian信xin息xi阻zu斷duan,從cong而er給gei信xin息xi係xi統tong的de開kai發fa和he實shi施shi帶dai來lai許xu多duo不bu便bian,影ying響xiang了le信xin息xi係xi統tong在zai企qi業ye發fa展zhan過guo程cheng中zhong應ying起qi的de重zhong要yao作zuo用yong。
◆“信息孤島”現象多發
不少企業在管理和過程控製方麵都實施了相應的係統,但大部分是“信息孤島”難nan以yi進jin行xing有you效xiao的de集ji成cheng。由you於yu流liu程cheng行xing業ye的de生sheng產chan特te點dian,大da部bu分fen流liu程cheng企qi業ye都dou非fei常chang重zhong視shi過guo程cheng控kong製zhi方fang麵mian的de係xi統tong建jian設she,可ke以yi做zuo到dao充chong分fen運yun用yong集ji散san控kong製zhi係xi統tong(DCS)、現場總線技術和自動化技術來實現廠級生產數據的采集、存儲。同時為了有效的實施企業整體管理,越來越多的流程行業企業開始借助ERP係統把企業的物流、人流、資金流、信息流統一起來進行管理,為企業決策層提供解決企業產品成本問題、提高作業效率、及資金的運營情況一係列問題。
然而過程控製係統和ERP係xi統tong兩liang者zhe之zhi間jian卻que很hen難nan做zuo到dao有you效xiao集ji成cheng,導dao致zhi企qi業ye上shang層ceng在zai製zhi定ding生sheng產chan運yun營ying計ji劃hua過guo程cheng中zhong缺que少shao及ji時shi有you效xiao的de實shi時shi生sheng產chan數shu據ju的de支zhi撐cheng,時shi下xia層ceng生sheng產chan控kong製zhi環huan節jie又you得de不bu到dao上shang層ceng管guan理li係xi統tong發fa出chu的de優you化hua調tiao度du指zhi令ling。從cong而er使shi管guan理li和he生sheng產chan之zhi間jian產chan生sheng了le“斷層”現象,無法進行良好的交流互動,也無法體現信息係統所帶來的優厚效益。
◆信息係統與生產設備管理存在脫節
流liu程cheng行xing業ye生sheng產chan調tiao度du係xi統tong中zhong生sheng產chan設she備bei管guan理li是shi其qi中zhong很hen重zhong要yao的de組zu成cheng部bu分fen,而er現xian在zai的de很hen多duo信xin息xi係xi統tong中zhong對dui生sheng產chan設she備bei的de管guan理li環huan節jie還hai比bi較jiao薄bo弱ruo,大da部bu分fen功gong能neng還hai是shi放fang在zai了le生sheng產chan實shi時shi數shu據ju的de采cai集ji和he展zhan示shi,對dui設she備bei自zi身shen運yun行xing狀zhuang況kuang的de關guan注zhu度du不bu夠gou。因yin此ci還hai沒mei有you達da到dao真zhen正zheng的de“全局化”管理,很難通過遠程設備管理、分析曆史數據生成設備運行報表,進而實現生產工藝的優化。
三、解決方案
3.1 係統架構
針對上述問題,典型的流程行業信息係統架構可如下圖所示:

力控科技實時曆史數據庫pSpace產品作為整個信息係統的數據存儲處理核心平台,pSpace是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強、跨網絡係統的開放式實時數據庫係統,產品為完全的分布式結構,可任意組建應用模式。pSpace完全支持C/S和B/S應ying用yong,它ta可ke以yi提ti供gong豐feng富fu的de企qi業ye級ji信xin息xi係xi統tong客ke戶hu端duan應ying用yong和he工gong具ju。大da容rong量liang支zhi持chi企qi業ye級ji應ying用yong,內nei部bu實shi現xian高gao數shu據ju壓ya縮suo率lv,可ke實shi現xian曆li史shi數shu據ju的de海hai量liang存cun儲chu,靈ling活huo的de擴kuo展zhan結jie構gou可ke滿man足zu各ge種zhong需xu求qiu,具ju備bei廣guang泛fan的de安an全quan性xing和he可ke跟gen蹤zong性xing。
作為信息係統的核心數據平台,pSpace可以將來自各個車間、工藝流程、子係統等大量的現場生產數據、設備運行數據、係統報警數據、能neng源yuan消xiao耗hao數shu據ju等deng各ge種zhong流liu程cheng行xing業ye企qi業ye所suo關guan心xin的de數shu據ju彙hui總zong到dao統tong一yi的de平ping台tai。其qi良liang好hao的de開kai放fang性xing和he分fen布bu式shi架jia構gou設she計ji,可ke以yi允yun許xu調tiao度du人ren員yuan通tong過guo本ben地di或huo者zhe遠yuan程cheng工gong程cheng師shi、操作員站隨時了解生產現場的實時生產狀況。pSpace可以通過ODBC組件向SQL Server、Oracle等關係數據庫提供生產實時數據,從而使得上層管理ERP係統能夠與生產控製係統有機結合,為整個集團的生產運營計劃製定實施,工藝流程控製策略優化管理、能源消耗數據分析提供真實快捷的數據保障,從而解決了“信息孤島”問題。同時pSpace還可對第三方係統提供統一的標準接口,比如標準OPC Server接口,允許第三方係統調用數據。
在係統搭建過程中為了保證係統的安全可靠,可在每個子係統中配備工業安全隔離網關裝置pSafetyLink,工業隔離網關以統一安全引擎為基礎,對隔離交換報文進行全文數據還原,對用戶登錄、命令請求、文本信息、協xie議yi格ge式shi等deng實shi施shi全quan文wen深shen度du檢jian測ce,並bing支zhi持chi特te定ding應ying用yong層ceng協xie議yi標biao簽qian的de檢jian測ce控kong製zhi,實shi現xian了le對dui特te定ding信xin息xi交jiao換huan多duo重zhong內nei容rong安an全quan管guan理li,為wei工gong業ye控kong製zhi係xi統tong網wang絡luo間jian數shu據ju交jiao換huan提ti供gong了le“綠色通道”。
3.2 功能特性
實時數據庫pSpace作為流程行業信息係統的數據核心平台,與關係數據庫及ERP係統構成完整的信息集成環境,將企業所有生產裝置的實時生產數據有效管理,實現多級瀏覽(公司或異地),同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)海(hai)量(liang)數(shu)據(ju)的(de)長(chang)期(qi)保(bao)存(cun)。作(zuo)為(wei)事(shi)故(gu)分(fen)析(xi)和(he)流(liu)程(cheng)改(gai)進(jin)的(de)數(shu)據(ju)基(ji)礎(chu),整(zheng)合(he)後(hou)與(yu)相(xiang)應(ying)的(de)專(zhuan)家(jia)係(xi)統(tong)共(gong)同(tong)使(shi)用(yong)來(lai)指(zhi)導(dao)操(cao)作(zuo),實(shi)現(xian)流(liu)程(cheng)企(qi)業(ye)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)的(de)高(gao)度(du)協(xie)調(tiao)統(tong)一(yi)。
jianlishishishujukuxitongpingtai,wanchengyewuguanlicengdeguanliwangluohecaozuokongzhicengdekongzhiwangluodewangluohulian,shixianyugezhongshujucaijixitongdeduijie,caijihebaocunqiyedeshengchangongyi、設備運行、能耗計量和質量數據等信息。
完成實時數據庫係統規劃和配置,製定項目實施方案。建立實時數據庫,實現與現場主要生產裝置DCS/PLC的數據采集,完成生產過程數據的采集、長期曆史數據保存和數據處理,實現實時數據庫與關係數據庫的數據交換。
實現主要生產裝置生產過程的實時監控;曆史趨勢分析;報警管理和事故追憶;生產成本核算;實現計量數據管理;生產調度業務處理等功能。

★實時數據管理
可以從各個生產工藝流程、設備、廠區和子係統通過各種接口快速讀取大量實時數據,長期儲存過程數據,做到不限期限、不限數量、不限類型,按照各級管理人員要求的精度、頻度、格式,準確地保存在實時數據庫中,並具有各種級別的安全設置。
★生產運行監控
基於實時數據係統,實現對工廠過程數據的存儲、監視和分析,通過對企業生產情況進行曆史和現狀的對比分析,從而實現工廠級的實時管理;通過對原材料、產成品、物料、能量計量監控和產品質量監控,協調全廠生產運行物料和能量的平衡狀態,指導裝置優化操作。

★報警管理和事故追憶
係統發生故障時,係統有自動報警功能,提供設置報警級別、報警權限功能和報警信息的記錄、維護和管理功能;提供事故追憶功能,當事故發生時,係統產生報警,啟動事故記錄,記錄相關報警、事件、時間及相關的大量信息。提供事故追憶的事故分析和管理功能,用戶可以根據權限進行事故管理的設定、修改、取消等。
★係統維護功能
提(ti)供(gong)數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)在(zai)線(xian)及(ji)自(zi)動(dong)備(bei)份(fen)功(gong)能(neng),能(neng)實(shi)現(xian)完(wan)全(quan)及(ji)增(zeng)量(liang)備(bei)份(fen),提(ti)供(gong)數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)數(shu)據(ju)冗(rong)餘(yu)功(gong)能(neng),實(shi)現(xian)磁(ci)盤(pan)鏡(jing)像(xiang)或(huo)磁(ci)盤(pan)陣(zhen)列(lie)。提(ti)供(gong)數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)恢(hui)複(fu)功(gong)能(neng),在(zai)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)係(xi)統(tong)崩(beng)潰(kui)時(shi),提(ti)供(gong)緊(jin)急(ji)恢(hui)複(fu)功(gong)能(neng)。
提供實時數據庫服務器、采集站的集中監控,能遠程實現實時數據庫服務器、采集站的重配置、啟動、停止、切換等管理任務。此外可以根據用戶和行業應用需求開發功能子模塊,比如:生產成本核算子模塊、 計量管理係統子模塊、生產調度業務子模塊等。
四、結語
通過將現代自動化技術、網wang絡luo通tong信xin技ji術shu和he信xin息xi管guan理li技ji術shu引yin入ru到dao流liu程cheng行xing業ye,打da破po了le傳chuan統tong係xi統tong的de信xin息xi瓶ping頸jing,改gai變bian了le原yuan有you的de數shu據ju流liu程cheng和he監jian控kong管guan理li模mo式shi,實shi現xian了le從cong分fen散san控kong製zhi和he獨du立li管guan理li到dao管guan控kong一yi體ti化hua的de轉zhuan變bian。
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