生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)在精細(xì)化工中的應(yīng)用

張永軍，王鵬，孫興龍

(1.京博農(nóng)化科技有限公司，山東 濱州 256500；2.山東京博生物科技有限公司，山東 濱州 256800)

0 引言

企業(yè)生產(chǎn)的科技水平不斷提升，特別是信息技術(shù)飛速迭代的技術(shù)環(huán)境下，越來越多企業(yè)采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，為企業(yè)的發(fā)展提供了良好的助力。在目前的生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)制造業(yè)完全擺脫了傳統(tǒng)的手動(dòng)記錄方法，而用計(jì)算機(jī)代替了人工來記錄生產(chǎn)信息。在信息化趨勢(shì)下，一些公司選擇使用在技術(shù)上具有更大優(yōu)勢(shì)的企業(yè)資源管理軟件(例如ERP軟件)進(jìn)行信息集成，實(shí)現(xiàn)提升管理效率的目標(biāo)。但是，大部分企業(yè)資源管理軟件都是為了開發(fā)企業(yè)的管理功能。就生產(chǎn)企業(yè)，尤其是對(duì)于傳統(tǒng)化工企業(yè)而言，企業(yè)資源管理軟件通常無法適應(yīng)企業(yè)的要求，而且每個(gè)生產(chǎn)公司生產(chǎn)過程中的具體數(shù)據(jù)或多或少有差異，并且同一套資源管理軟件難以應(yīng)用于所有企業(yè)。本文基于此類缺陷和制造商的具體要求，從企業(yè)生產(chǎn)管理的理論知識(shí)出發(fā)，探究了化工企業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的應(yīng)用問題[1]。

1 精細(xì)化工生產(chǎn)中存在的普遍問題

就現(xiàn)代化工企業(yè)的技術(shù)應(yīng)用而言，其制造設(shè)備已經(jīng)普遍使用了DCS/PLC自動(dòng)控制技術(shù)，擁有了較為完整的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。在軟、硬件系統(tǒng)已經(jīng)相對(duì)完善的環(huán)境下，最具代表性的精細(xì)化工企業(yè)，在生產(chǎn)管理方面的需求和公司的痛點(diǎn)主要包括：第一，沒有對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行內(nèi)部規(guī)范，使得生產(chǎn)實(shí)時(shí)情況無法實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反饋到公司上級(jí)管理層中，從而根據(jù)情況下達(dá)生產(chǎn)指令；第二，管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相互割裂開來，數(shù)據(jù)無法跨越平臺(tái)進(jìn)行整合，使得數(shù)據(jù)的使用效率低下；第三，各個(gè)控制系統(tǒng)的獨(dú)立性過高，無法對(duì)不同系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的分析，從而對(duì)整個(gè)工廠的資源進(jìn)行統(tǒng)籌；第四，生產(chǎn)數(shù)據(jù)使用效率低，生產(chǎn)數(shù)據(jù)不能及時(shí)傳輸?shù)缴蠈覧RP系統(tǒng)中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源的耗損，沒有發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值，也就是本文闡述和探究的核心議題[2]。

建立以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)操控和運(yùn)行保障，有效解決上述弊端，也為企業(yè)良好發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，有利于建立公司未來的ERP和MES平臺(tái)。

2 生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)應(yīng)用思路

2.1 核心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

作為連接企業(yè)底層流程運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)高層統(tǒng)籌管理網(wǎng)絡(luò)的紐帶，在推進(jìn)精細(xì)化工企業(yè)信息化的進(jìn)程中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)揮了重要的聯(lián)結(jié)作用。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的作用下，精細(xì)化工企業(yè)能夠接收到上下一致、沒有缺漏的動(dòng)態(tài)信息流，為工廠運(yùn)行和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)提供云端收儲(chǔ)存功能。市面上主流的核心數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括OSI的PI、霍尼韋爾的PHD以及本文所使用的浙大中控的ESP-iSYS等。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)核心，應(yīng)用程序組件，配置組件和其他模塊共同組成了ESP-iSYS的中樞。其中ESP-iConf ig軟件在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)揮了配置作用，ESP-iMonitor負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而ESP-iDataBase將數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史信息記錄在云端中。諸如ESP-i2E之類的將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之中的軟件，也包含在此信息控制系統(tǒng)中。此外，還有支持OPC標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)收集各種數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)的接口軟件—ESP-iTransfer[3]。

2.2 Web Service的應(yīng)用

Web 服務(wù)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)中。在webservice的輔助下，整個(gè)工廠生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)將通過Web發(fā)布并提供給其他應(yīng)用程序。只要連接了網(wǎng)絡(luò)，就可以使用此Web服務(wù)來獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而不受地點(diǎn)的制約。其他系統(tǒng)可以通過ODBC接口或者Web服務(wù)獲取所需數(shù)據(jù)。然而前者的訪問會(huì)受到防火墻等軟件的阻止；而后者無論是操作系統(tǒng)還是應(yīng)用程序軟件，在支持Web Service的前提下，都能夠?qū)崿F(xiàn)其獲取數(shù)據(jù)的需求。

3 生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)在精細(xì)化工中的應(yīng)用

3.1 生產(chǎn)調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控

生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)包括設(shè)備流程圖，關(guān)鍵參數(shù)列表等廠房運(yùn)行所需的功能模塊。

該流程圖能夠發(fā)揮報(bào)警作用，當(dāng)設(shè)備的某個(gè)參數(shù)超過限制時(shí)，警報(bào)將被激活。流程圖和趨勢(shì)圖能夠彼此銜接，企業(yè)想要瀏覽相關(guān)設(shè)備八小時(shí)之內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，僅需點(diǎn)擊流程圖中序號(hào)，也可對(duì)瀏覽的時(shí)間段加以調(diào)整。對(duì)于不同企業(yè)而言，基于自身的運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)還能為企業(yè)提供設(shè)備報(bào)警監(jiān)控以及報(bào)警情況打印等相關(guān)服務(wù)。

有了實(shí)時(shí)監(jiān)控，不同崗位的工作人員能夠隨時(shí)監(jiān)視廠房設(shè)備的工作情況和主要工藝的運(yùn)行狀態(tài)；基于企業(yè)的不同需求，也能夠掌握以下信息：可以在不同界面中監(jiān)控工廠重要設(shè)備的停車報(bào)警情況；或者獲取實(shí)時(shí)的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)管道橋的分布趨勢(shì)圖；工廠范圍內(nèi)的水平衡監(jiān)視圖；全廠蒸汽平衡監(jiān)視圖；空氣儀表設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)圖等[4]。

企業(yè)各級(jí)用戶通過訪問權(quán)限，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)流程，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位了解，掌控設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行進(jìn)度；為計(jì)劃室提供高效和流暢的傳播通道，以發(fā)布每個(gè)生產(chǎn)車間的生產(chǎn)計(jì)劃和指標(biāo)通道，并及時(shí)了解計(jì)劃、任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)和結(jié)果，為企業(yè)決策提供有效的依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

3.2 建立功能強(qiáng)大的生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)

通過比較分析主要的設(shè)備檢測(cè)情況和能耗數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)工藝流程和能源利用最優(yōu)化的目標(biāo)，最終總結(jié)生成每日產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)報(bào)告，每月產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)報(bào)告和年度產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)報(bào)告。不同企業(yè)用戶可根據(jù)自身生產(chǎn)需求，利用生產(chǎn)報(bào)表模塊研究不同時(shí)段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。管理者通過瀏覽生產(chǎn)數(shù)據(jù)，能夠?qū)ΜF(xiàn)階段的工廠產(chǎn)出和材料耗用情況做到整體把握，并通過比較分析不同階段的生產(chǎn)情況對(duì)企業(yè)生產(chǎn)政策及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身資源利用最大化。生產(chǎn)表表文件可以轉(zhuǎn)換成Excel形式，便于企業(yè)的使用。

3.3 班組考核模塊

總結(jié)并匯報(bào)生產(chǎn)的產(chǎn)品總產(chǎn)量以及原材料的消耗情況，并且以班為單位建立生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬，計(jì)算每個(gè)參數(shù)的班平均值和日平均值，使得運(yùn)行員對(duì)數(shù)據(jù)有更加準(zhǔn)確的把控。同時(shí)，它還為某些計(jì)劃辦公室和生產(chǎn)辦公室進(jìn)行運(yùn)行的評(píng)估、分析經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和制定生產(chǎn)計(jì)劃提供了可靠的依據(jù)[5]。

實(shí)時(shí)追蹤核心生產(chǎn)控制參數(shù)，并以班次為單位對(duì)超標(biāo)情況進(jìn)行總結(jié)，每天生成評(píng)估累計(jì)超標(biāo)時(shí)間或累計(jì)超標(biāo)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并基于具體的超標(biāo)信息，分析和完善操作工藝，也可以對(duì)相關(guān)工作人員運(yùn)行生產(chǎn)工藝的平穩(wěn)性進(jìn)行即時(shí)指導(dǎo)。在月底，基于各個(gè)單位的超標(biāo)情況對(duì)生產(chǎn)小組實(shí)行經(jīng)濟(jì)考核。

就舊有流程而言，負(fù)責(zé)人員需要每隔1～2 h對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，接著進(jìn)行匯總和核算。主要設(shè)備的工作狀態(tài)可以由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)記錄，并依此為依據(jù)采用恰當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核。

班組核算程序在生產(chǎn)流程中的應(yīng)用，不僅能幫助企業(yè)更加直觀地判斷每個(gè)班組的工作表現(xiàn)，還在提高效率、降低成本方面發(fā)揮了積極的作用。

4 結(jié)語

企業(yè)在生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)的幫助下，實(shí)現(xiàn)了上載設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行的成效。系統(tǒng)發(fā)揮了連接DCS系統(tǒng)；配置生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，儲(chǔ)存歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)；人機(jī)交互數(shù)據(jù)開發(fā)與操作等作用，使得企業(yè)內(nèi)部能夠管理和共享生產(chǎn)信息，并獲得了下述成果：(1)進(jìn)入公司數(shù)據(jù)庫(kù)中心；(2)使得數(shù)據(jù)在工廠內(nèi)部的各種設(shè)備和系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了互相傳輸；(3)對(duì)于生產(chǎn)人員而言，在系統(tǒng)流程圖的幫助下，可使用管理網(wǎng)絡(luò)圖在線監(jiān)控不同生產(chǎn)部門的工作狀況；(4)就管理人員而言，將班組評(píng)估結(jié)果以及系統(tǒng)的實(shí)時(shí)報(bào)告作為依據(jù)，可以使企業(yè)JIT管理水平得到進(jìn)一步提升；(5)評(píng)估團(tuán)隊(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)；(6)多樣化的數(shù)據(jù)形式和信息端口，在企業(yè)管理系統(tǒng)(ERP)能接收到動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并為整個(gè)工廠構(gòu)建集成的管理和控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)公司管理模式的最優(yōu)化。

最后，要使得核心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在企業(yè)管理中發(fā)揮的輔助作用達(dá)到最大化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的精密配置，相應(yīng)軟件的搭建也是不可忽視的。