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制造执行系统MES在水泥行业中的应用
制造执行系统MES在水泥行业中的应用
limin
导语:
制造执行系统MES是位于企业上层企业资源方案ERP和底层设备自动控制系统PCS之间,面向车间层的消费治理技术与实时信息系统
摘要:
制造执行系统MES是位于企业上层企业资源方案ERP和底层设备自动控制系统PCS之间,面向车间层的消费治理技术与实时信息系统。
对现阶段自动化现状及水泥消费流程特点做了扼要阐述及分析,提出一种面向制造执行系统的体系构造,分析了相关子系统的功能,并以设备治理子系统为例,选用B/S三层体系构造,详细讨论了其实现经过.
关键词:
制造执行系统体系构造B/S设备治理
1引言
制造执行系统MES〔ManufacturingExecutionSystem〕是位于企业上层消费方案和底层工业控制之间,面向车间层的消费治理技术与实时信息系统,强调制造方案的执行,在方案层和控制层之间架起了一座桥梁,可以通过信息传递对从订单下到达产品完成的整个消费经过进展优化治理;当工厂发生实时势件时,MES能对此及时作出反响、报告,并用当前的准确数据进展指导和处理。
现阶段,大多数水泥企业在运营中已经应用分布式控制系统〔DCS〕和信息治理系统〔MIS〕,根底自动化程度较高,但消费治理、消费调度以及决策等方面根本还是人工治理,自动化程度较低。
企业的消费治理与经过控制之间互相别离,集成程度低,极大地制约了消费治理程度的进步。
在CIMS的研究与开展中,对MES还没有给予足够的重视,导致针对水泥行业开发的MES软件几乎没有,甚至这方面的研究文献都很难见到。
2水泥行业的特点
消费工艺流程中存在着复杂的串并联关系。
从总的工艺流程看,物料是依次通过生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨三个串联阶段,主要通过一些化学、物理化学变化实现产品的
〔1〕生料制备:
石灰质原料、黏土质原料与少量铁质在破碎、烘干,按照一定的比例调配后,进入生料磨进展粉磨生成料粉。
〔2〕熟料烧成:
从预热器顶投料,生料粉依次通太多级预热器,与热气流进展热交换后进入分解炉。
在分解炉内生料经过预煅烧,进入回转窑。
还有一局部生料直接进入回转窑,在回转窑内充分煅烧至局部熔融,得到水泥熟料。
〔3〕水泥粉磨:
熟料添加适量石膏,有时还有一局部混合材料或者外加剂,经过配料进入熟料磨进展粉磨,共同磨细制成水泥。
与此同时,在水泥消费经过中,依次穿插着各车间的消费调度、各职能部门的职能治理,乃至企业级的整体运营决策等行为。
3面向水泥行业MES体系构造
详细到水泥企业背景,MES的研究重点以水泥熟料烧成及磨机车间〔或者分厂〕的业务流程为根底
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图1面向水泥行业MES体系构造[/align]
进展展开。
MES执行由ERP制定的方案,并根据实时消费信息调整消费作出调度,并将有关资源利用、库存情况及消费方案的实时完成情况准确的反应给ERP系统。
MES的调度指令还能将消费目的及消费标准自动转化为经过设定值,并通过PCS中的优化软件对应到阀门、泵等控制设备的参数设置。
同时,MES将从DCS收集来的消费数据与质量指标进展比照和分析,可以提供闭环的质量控制。
水泥企业MES的体系构造如图1所示,其功能包括方案分解、质量治理、作业调度、物料平衡和库存治理、设备运转治理等模块。
3.1各模块功能
〔1〕方案分解
应以上层ERP系统所下发的消费方案为核心,结合仓储治理系统的信息,科学、公道地分解为不同车间与工段的月、日消费方案,并为实现整个企业运营的全局优化奠定根底。
〔2〕质量保证
以生、熟料化验治理为核心,立足PCS提供的现场实时信息,结合水泥连续消费保证子系统确定的设备状态及工艺状态后,对PCS控制系统的生、熟料配料、均化,以及熟
料煅烧提出指导建议,最终到达稳定水泥消费质量的目的。
〔3〕作业调度
由于水泥消费中可能出现设备故障、原燃料成分波动、工况变化等,会导致优化分解的产量质量设定无法实现或者不再知足能耗最小目的。
因此,需要收集工厂实际运行情况,通过实时优化技术对各消费经过产量、质量设定进展动态调整,实现全流程优化调度,保证综合能耗最小。
通过预测模型,建立算法,优化对生料制备、烧成系统、水泥制备等各环节的实时调度,科学、公道地组织与指挥消费,实现本分厂〔车间〕的部分优化。
〔4〕物料平衡和库存治理
主要由供给和仓库治理系统完成,实现配合消费方案进展物资发放〔原料矿石、设备维护工具、配件〕和半成品〔生料、熟料〕、成品〔水泥〕的入库,实现库存盘点、挑唆以及物资的日常治理工作,并采用适当的算法或者方式进展损益治理。
〔5〕设备运转治理
指导企业维护设备的工作以保证消费顺利进展,并产生阶段性、周期性和预防性的维护方案,也提供对紧急问题的响应〔报警〕;保存过去所发生的事件和问题的历史记录有助于处理可能要出现的问题。
〔6〕经过本钱治理
根据收集上来的数据或者录入的数据进展本钱的计算,同时进展本钱的动态发布和监控,使本钱控制发生在消费经过中,而不是在消费的完成后,以到达降低本钱的目的;与企业资源治理中静态的资产治理相连接,对消费经过的中间库存和中间产品动态信息进展治理,提供本钱和物流控制与治理的信息支持。
〔7〕其他日常治理
主要完成分厂〔车间〕数据分析、文档治理及人员调派等功能。
另外,ERP、MES、Controls三个系统的运行都依托于计算机网络和数据库系统,关系数据库与实时数据库通过集成平台交换数据。
4设备治理子系统功能设计与实现
4.1需求分析
水泥消费属于典型的流程制造,消费经过中,物料呈连续变化状态通过整个消费流程。
水泥消费的关键设备如生料磨、预热器、回转窑、水泥磨等都是以串联的方式运行,一旦主要设备出现故障,就会造玉成线停产。
因此对设备进展有效的维护和治理是水泥企业消费活动的一个重要方面,也是保证消费能顺利进展的关键。
只有设备运行正常了,才能保证平安消费,使任务得以顺利完成,才有可能创造出更长的平安消费记录和经济效益,才能把设备治理工作推上新台阶。
在MES中设备治理要能知足以下主要功能需求:
〔1〕预防性维护方面:
能根据可自定义的保养规那么和历史保养记录实现保养预警,自动生成保养方案;同时也为车间设备调度提供支持。
〔2〕状态监控方面:
能及时准确地将设备的根底信息变动信息和当前运行状态提供应治理层,为车间作业方案治理或者短期的调整提供现场数据。
〔3〕决策支持方面:
自动分析设备当前和历史运行记录、维修数据和变动信息等,自动生成各类统计分析报表,完善设备的考核指标体系,为车间作业方案长期修正提供根据。
〔4〕备件库存治理方面:
实现备件的自动库存预警功能,保证故障维修或者方案检修时“有件可换〞;实现备件跟踪和更换预警功能,减少故障停机次数。
〔5〕设备维修方案和知识学习方面:
通过对故障进展统计和分类,将成功的故障维修案例记录到系统中,实现知识、经历的积累和继承。
建立推理机制,根据故障属性特征相似度快速得到详细的维修方案,对维修方案进展匹配、修改和优化。
4.2系统设计
4.2.1数据库设计
系统的数据库主要包括:
维修方案库、规那么库和根底信息库:
〔1〕维修方案库维修方案库就是维修知识库,主要包括各类维修故障的典型维修案例。
〔2〕规那么库主要包括系统功能模块的配置规那么,如保养那么、状态检测规那么、光滑规那么、库存预警规那么和备件更换预警规那么等。
〔3〕根底信息库主要包括设备信息库、备件信息库、故障代码库、维修记录库和运行台时库等。
4.2.2功能设计
根据系统调研和实际功能需求,将系统功能划分为固定资产治理、运行治理、故障维修治理、预防维护治理、状态检测治理、备件治理和MES接口等几个主要功能模块。
〔1〕固定资产治理包括设备台帐治理、设备变动和业务处理治理等。
设备总台帐治理,建立设备卡片,记录设备具体信息如:
设备编码、设备名称、型号、规格、原值、净值、使用部门、资产种别、消费年月、安装年月和功率等技术参数信息,并实现对设备总台帐的自由复合查询及设备分类统计汇总;业务变动包括设备新增、挑唆、增值、减值、租赁、让售和报废等。
〔2〕运行和故障维修治理故障维修是指当设备发生故障时,对设备的使用功能进展修复,并记录故障维修信息,如设备编号、设备名称、故障发生时间、维修时间、故障描绘、更换备件及维修人员等,将这些数据纳入数据库中治理,统计故障频次、分析故障原因及核算维修费用,作为性能分析的数据来源。
〔3〕预防维护治理详细功能包括一级保养、二级保养和方案检修。
保养规那么具有自定义功能,系统根据设备保养规那么和历史保养记录自动生成保养方案,车间那么根据此保养方案开展保养工作。
保养方案即为确保机器设备及其零部件高效而平安使用,规律性的按照某个时间间隔对设备进展分解检查,预防设备故障发生。
传统的预防维护按照固定时间周期定期检查,本系统将根据相应的可靠性参数等根据,动态设定预防维修周期。
检修方案治理区别于保养方案,检修方案一般是偶尔性的,没有固定的检测周期,一般作为预防维护的一种补充形式,根本上是安排在非消费时间执行,如节假日。
〔4〕状态检测治理是在故障发生前为防止故障发生所进展的工作,强调其“事前性〞特征。
通过检测运行设备的状态信息,获取当前数据,结合历史数据,获取有用的信息,运用数学逻辑方法,进展相应的分析和诊断,以把握设备实际的状态,并进展趋势预测,根据分析和预测结果,确定采用何种维修类型、维修时间及所需维修资源等。
〔5〕备件治理提供备件的入库、出库和库存治理;根据最低库存和平安库存两种方式实现库存自动预警功能;根据备件更换记录和使用周期提供备件自动更换预警功能。
〔6〕MES接口设备治理是MES解决方案的重要内容之一,与制造执行系统各子系统发生大量数据交换,如设备消费才能、物料消耗和订单完成情况等,详细信息交互见图2。
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图2信息交互[/align]
4.3系统开发
4.3.1系统实现
系统采用B/S〔Browse/Server〕体系构造。
前台开发工具使用PowerBuilder9.0,后台效劳器使用SQLServer2000数据库。
B/S构造特点表现易维护、易晋级和易施行,只需维护效劳器端,无需开发客户端程序。
系统架构三层体系构造为客户应用层、中间层〔业务逻辑层〕、数据库效劳层。
客户层方便用户的信息查询、更新和维护;中间层是系统的主体局部,提供Web效劳和DCOM组件效劳,为客户层效劳;数据库效劳层的主要功能是响应恳求,为中间逻辑层提供数据支持。
4.3.2应用开发
某水泥公司长期以来公司一直延用手工治理方式,设备治理程度比拟落后,工作效率低下,已远远不能知足当前设备治理的要求。
通过施行设计开发的设备治理决策支持系统,极大的进步了设备治理的准确性、灵敏性和及时性,形成了一套有效的设备治理制度体系,系统运行界面如图3所示客户端用户界面分为菜单区、工具栏区、导航窗口区、工作区几个局部。
其中工具栏和导航窗口提供了用户进入某个模块的详细功能的快捷途径。
根据用户的个人习惯,工具条可以停靠在用户窗口的顶部、底部、左侧和右侧,也可以浮动在窗口中。
工具栏可以是单独的按钮的形式,也可以是按钮+文字的更为直观的形式。
另外本系统是多文档的工作形式,用户在使用时可以翻开多个窗口以便于对不同的工作进展处理和对所需数据进展查询。
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图3设备治理子系统运行界面[/align]
通过分析水泥行业消费治理的特点,提出了以方案调度为主线、本钱控制为核心的制造执行系统的体系构造和功能,进一步阐述了设备治理子系统的设计与实现。
介绍的设备治理系统能有效解决设备治理问题,显著提升设备治理程度、消费才能和对消费经过的控制才能;同时也为消费治理、车间方案调度、库存控制和性能分析等MES中其它子系统提供详实的数据信息,保证其它系统的正常运行。
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