面向水泥窯協(xié)同危廢處置中心的MES系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

王 肖，徐 圓

(上海電氣集團(tuán)中央研究院，上海 200070)

前 言

近年來，水泥窯協(xié)同處理技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外流行處理危險(xiǎn)廢物的主流技術(shù)之一，從危廢處置技術(shù)角度分析，水泥窯具有高溫、堿性以及完善的尾氣處理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，較傳統(tǒng)危廢焚燒項(xiàng)目也具有投資少、處置量大等優(yōu)勢(shì)[1]。同時(shí)，水泥行業(yè)產(chǎn)能過剩，競(jìng)爭(zhēng)白熱化，水泥企業(yè)降低成本、綠色轉(zhuǎn)型是大勢(shì)所趨。自2013年以來，國(guó)家和地方在水泥窯協(xié)同處置廢棄物這一領(lǐng)域給予高度重視，出臺(tái)了一系列的政策支持水泥企業(yè)向綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型。

危廢處置行業(yè)在生產(chǎn)管理等方面具有顯著的行業(yè)屬性，如需要針對(duì)處置物料進(jìn)行全生命周期的監(jiān)管，記錄危廢從產(chǎn)生、貯存、轉(zhuǎn)移到處置的全過程等。在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中，危廢處置企業(yè)普遍面臨管理品類眾多、管理規(guī)范嚴(yán)格、管理流程標(biāo)準(zhǔn)以及專業(yè)人員缺失等現(xiàn)實(shí)問題，傳統(tǒng)的完全依靠人力進(jìn)行危廢管理的狀態(tài)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)對(duì)危廢全過程、全生命周期管理的法定要求，利用信息化、智能化手段實(shí)現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成為危廢處置行業(yè)的必然趨勢(shì)。

MES系統(tǒng)(Manufacturing Execution System：生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng))在企業(yè)綜合自動(dòng)化三層架構(gòu)中起到非常重要的承上啟下作用，一方面起到生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)執(zhí)行間的雙向數(shù)據(jù)循環(huán)的作用；另一方面通過智能化數(shù)據(jù)分析工具，利用生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)為企業(yè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)降本增效。與ERP(Enterprise Resource Planning：企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng))等其他信息化系統(tǒng)相比，MES系統(tǒng)具有強(qiáng)烈的行業(yè)相關(guān)性，雖然MES系統(tǒng)在石化、化工、電子等行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，但其架構(gòu)及功能無法直接應(yīng)用于危廢處置行業(yè)。市場(chǎng)上專門針對(duì)水泥窯協(xié)同處置等危廢處置企業(yè)的MES系統(tǒng)非常稀少，大多數(shù)企業(yè)是在開發(fā)實(shí)施ERP系統(tǒng)的同時(shí)，通過功能擴(kuò)展等方式來實(shí)現(xiàn)MES系統(tǒng)的部分功能，如物料管理、生產(chǎn)監(jiān)控、安環(huán)管理等。這些功能在生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理的全面性，特別在生產(chǎn)數(shù)據(jù)的挖掘方面，尚存在很大的缺失。

因此，本文將提出一種針對(duì)水泥窯協(xié)同危廢處置企業(yè)的MES系統(tǒng)架構(gòu)及功能設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)在完成傳統(tǒng)MES系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的同時(shí)，將針對(duì)水泥窯協(xié)同處置的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，充分利用DCS/PLC等采集的過程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配伍優(yōu)化、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)、能效優(yōu)化等行業(yè)性重點(diǎn)功能，從而為企業(yè)精細(xì)化管理水平提升、生產(chǎn)節(jié)能減排等提供強(qiáng)大的IT軟件工具。目前該系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計(jì)開發(fā)完成，并正在溧陽(yáng)市前鋒環(huán)?？萍加邢薰镜乃喔G協(xié)同處置中心進(jìn)行部署和實(shí)施。

1 MES系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

MES系統(tǒng)由于面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，與企業(yè)的計(jì)劃模式、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)作業(yè)等息息相關(guān)，在功能設(shè)計(jì)時(shí)必須緊密關(guān)聯(lián)企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，貼合用戶需求；另外隨著數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，以往簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及可視化越來越難以滿足用戶的高層次應(yīng)用需求。下面將闡述一下本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路及應(yīng)用特點(diǎn)。

(1)遵從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范：危廢處置行業(yè)屬于法律法規(guī)及行業(yè)規(guī)范高的行業(yè)，本系統(tǒng)在功能設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格遵從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，特別在質(zhì)量管理、安環(huán)管理等功能模塊中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)等控制點(diǎn)中，參照并遵從了《HJ 662-2013 水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》、《GB 30760-2014 水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》、《GB 30485-2013 水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》等；

(2)符合水泥窯協(xié)同處置批次化生產(chǎn)特性：水泥窯協(xié)同處置工藝具有非常顯著的批次化生產(chǎn)特點(diǎn)，即按照批次在水泥窯中進(jìn)行投料及生產(chǎn)。這種生產(chǎn)特點(diǎn)在MES系統(tǒng)中主要反應(yīng)在兩方面，一是對(duì)生產(chǎn)配伍模塊的設(shè)計(jì)，即為了實(shí)現(xiàn)處置過程工況的相對(duì)穩(wěn)定，需要基于目前所有在庫(kù)危廢，通過用戶設(shè)定的目標(biāo)配伍條件以及初始待配伍危廢的選擇，進(jìn)行配伍計(jì)算和相容性檢查，使配伍指標(biāo)符合熱值、污染特性和相容性要求，最終生成批次投料清單。第二是在生產(chǎn)作業(yè)方面，需要以作業(yè)工單為核心，按照批次對(duì)生產(chǎn)作業(yè)過程中的物料移動(dòng)和消耗過程進(jìn)行跟蹤和管理，和計(jì)劃投料之間形成閉環(huán)的執(zhí)行過程，為后續(xù)的物料平衡及成本計(jì)算打下基礎(chǔ)。

(3)提升數(shù)據(jù)智能化應(yīng)用水平：本系統(tǒng)在傳統(tǒng)MES對(duì)人機(jī)料法環(huán)全面管理的同時(shí)，著重于利用數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、智能決策等先進(jìn)技術(shù)手段，針對(duì)水泥窯協(xié)同處置的多個(gè)工業(yè)場(chǎng)景，在底層生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，提煉模型和設(shè)計(jì)算法，解決生產(chǎn)實(shí)際中的設(shè)備、工藝、質(zhì)量、能源等相關(guān)問題，在保證生產(chǎn)安全平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)基于數(shù)據(jù)提升生產(chǎn)管理水平。

(4)與上層ERP系統(tǒng)形成緊密集成：MES系統(tǒng)是對(duì)計(jì)劃指導(dǎo)下的實(shí)際生產(chǎn)執(zhí)行過程的管理，從系統(tǒng)集成的角度來看，MES系統(tǒng)和上層ERP系統(tǒng)之間是一個(gè)閉環(huán)的數(shù)據(jù)連接及反饋的過程。ERP系統(tǒng)負(fù)責(zé)制定長(zhǎng)周期的生產(chǎn)方案、貯存方案等，MES系統(tǒng)接收計(jì)劃指令并分解執(zhí)行。當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)執(zhí)行過程中，MES系統(tǒng)需要對(duì)比計(jì)劃和實(shí)際之間的偏差，當(dāng)偏差范圍較大時(shí)，系統(tǒng)需要提醒相關(guān)生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)管理者，及時(shí)糾正偏差、優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。因此，水泥窯協(xié)同處置MES系統(tǒng)將與ERP系統(tǒng)的計(jì)劃和倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)緊密關(guān)聯(lián)，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方案執(zhí)行預(yù)警、貯存方案執(zhí)行預(yù)警等功能。

1.2 采用的軟件開發(fā)技術(shù)

本系統(tǒng)采用前后端完全分離的技術(shù)方案，使用的關(guān)鍵軟件開發(fā)技術(shù)包括微服務(wù)架構(gòu)、.NET Core技術(shù)框架、CAP分布式事務(wù)解決方案及EntityFramework Core技術(shù)等。整體軟件技術(shù)框架如圖1所示：

(1)其中微服務(wù)架構(gòu)為當(dāng)前工業(yè)軟件開發(fā)的先進(jìn)技術(shù)手段。它的開發(fā)效率高，可以在不同模塊中進(jìn)行并行開發(fā)，減少模塊間相互沖突，使得功能模塊充分解耦；第二可維護(hù)性強(qiáng)，拓展性與靈活性大，通過不同模塊的組合可以快速滿足現(xiàn)場(chǎng)的定制化需求；第三系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定性也較高，模塊之間相互影響小，容錯(cuò)性高。

圖1 MES系統(tǒng)軟件技術(shù)架構(gòu)Fig.1 MES system software technical structure

(2)NET Core是開源通用的技術(shù)框架，支持在Windows、Linux等系統(tǒng)的開發(fā)和部署，可以應(yīng)用于硬件設(shè)備、云服務(wù)和嵌入式/物聯(lián)網(wǎng)方案，具有出色的性能和低內(nèi)存占用，內(nèi)建的很多功能可以使應(yīng)用程序更容易開發(fā)和維護(hù)，能夠構(gòu)建可靠的應(yīng)用程序框架。

(3)CAP分布式事務(wù)解決方案具有事件總線的所有功能，并且提供更加簡(jiǎn)單的方式處理發(fā)布與訂閱。具有消息持久化功能，當(dāng)服務(wù)重啟或宕機(jī)時(shí)，仍可以保證消息可靠性。該解決方案基于MIT協(xié)議開源，可以免費(fèi)在私人或者商業(yè)項(xiàng)目中注入使用。

(4)EntityFramework Core技術(shù)的開發(fā)效率高，可以讓開發(fā)人員節(jié)省數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的代碼時(shí)間，將更多精力放在業(yè)務(wù)邏輯層代碼上。該技術(shù)提供變更跟蹤、唯一性約束、惰性加載、查詢事務(wù)等功能；并允許開發(fā)人員使用Linq語(yǔ)言，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作如同操作對(duì)象一樣方便簡(jiǎn)捷。

1.3 總體功能架構(gòu)

從系統(tǒng)功能架構(gòu)上來看，本系統(tǒng)在邏輯層次上共分為三層架構(gòu)，自下至上分別是生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集層，生產(chǎn)執(zhí)行層和企業(yè)應(yīng)用集成層(圖2)。下面將分別進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。

圖2 MES系統(tǒng)總體功能架構(gòu)Fig.2 MES system total functional framework

1.3.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集層

這一層次的主要目的是采集來自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括來自DCS/PLC的工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)；來自環(huán)境測(cè)量傳感器的廠區(qū)環(huán)境、煙氣排放，重金屬逃逸等環(huán)保數(shù)據(jù)；來自設(shè)備檢測(cè)傳感器的振動(dòng)、噪聲等數(shù)據(jù)；以及來自第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集層的主要目的是為上層提供完整準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，這類數(shù)據(jù)通常存放3年以上的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)媒介為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3.2 生產(chǎn)執(zhí)行層

生產(chǎn)執(zhí)行層共包括七個(gè)功能模塊，分別針對(duì)水泥窯協(xié)同處置的生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、計(jì)劃排產(chǎn)等業(yè)務(wù)進(jìn)行開發(fā)，可幫助處置企業(yè)針對(duì)生產(chǎn)執(zhí)行過程中的“人機(jī)料法環(huán)”等生產(chǎn)要素進(jìn)行全面規(guī)范化的科學(xué)管理；實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的全面采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控，并利用相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)工業(yè)場(chǎng)景的智能化應(yīng)用。

由于位于中間層位置，生產(chǎn)執(zhí)行層還與設(shè)備控制層、運(yùn)營(yíng)管理層的相關(guān)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面無縫集成，打通生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)實(shí)績(jī)之間的數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃與實(shí)績(jī)間的動(dòng)態(tài)反饋與實(shí)時(shí)預(yù)警。

1.3.3 企業(yè)應(yīng)用集成層

企業(yè)內(nèi)部往往存在很多已有的信息化系統(tǒng)，包括PLM系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)、LIMS系統(tǒng)等，MES系統(tǒng)由于管理的業(yè)務(wù)范圍和層次較廣，通常與這些系統(tǒng)間都存在數(shù)據(jù)交互與流程貫通的集成，如MES系統(tǒng)在進(jìn)行智能配伍時(shí)需要獲取WMS系統(tǒng)的庫(kù)存數(shù)據(jù)等。

這其中，MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的集成關(guān)系最為關(guān)鍵，MES系統(tǒng)一方面要從ERP系統(tǒng)獲取生產(chǎn)計(jì)劃、BOM(Bill of Material：物料清單)表等數(shù)據(jù)，另外一方面也會(huì)將生產(chǎn)批次、物料投料、輔料消耗等實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳遞給ERP系統(tǒng)使用。

2 MES系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 態(tài)勢(shì)監(jiān)控

本模塊的主要目的是通過和自動(dòng)設(shè)備、控制系統(tǒng)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，并存儲(chǔ)在系統(tǒng)后臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中；通過圖形組態(tài)和可視化技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)多樣化展示，從而直觀方便地實(shí)現(xiàn)處置生產(chǎn)過程的透明化。如獲得各預(yù)處理設(shè)備、處置流程的狀態(tài)信息；查看當(dāng)日已完成和未完成處置的危廢數(shù)量；查詢危廢在每道工序上的執(zhí)行詳情等。

(1)模塊會(huì)提供畫布及危廢領(lǐng)域的基本設(shè)備組態(tài)圖元等，用戶可以運(yùn)用這些工具，通過簡(jiǎn)單的拖拽、連接等方式結(jié)合自身處置生產(chǎn)線的工藝路線進(jìn)行具體工藝組態(tài)和流程圖的繪制工作，包括固體廢物的處置流程、半固體廢物的處置流程以及液體廢物的處置流程等。

(2)在流程圖中，用戶也可以根據(jù)需求在流程圖的適當(dāng)位置嵌入相關(guān)展示數(shù)據(jù)，主要包括設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，批次質(zhì)量數(shù)據(jù)和環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)等。嵌入數(shù)據(jù)點(diǎn)可以預(yù)設(shè)閾值并具備實(shí)時(shí)報(bào)警功能。用戶還可以自定義不同的虛擬測(cè)量點(diǎn)，該測(cè)量點(diǎn)的數(shù)值由多個(gè)真實(shí)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)值計(jì)算而來。

(3)用戶可以在此模塊中訂閱相關(guān)生產(chǎn)任務(wù)信息，如在日期選擇下拉框中選擇制定日期，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)信息的篩選，并以圖表形式顯示生產(chǎn)任務(wù)的統(tǒng)計(jì)信息等。

2.2 設(shè)備管理

水泥窯協(xié)同危廢處置生產(chǎn)由預(yù)處理，投料，焚燒，尾氣處理等過程組成，每個(gè)環(huán)節(jié)都存在眾多運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，包含如SMP(破碎/混合/泵送)、柱塞泵、輸送機(jī)、提升機(jī)等關(guān)鍵性設(shè)備，這些設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行是保障生產(chǎn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。設(shè)備模塊的作用就是通過對(duì)設(shè)備資產(chǎn)的運(yùn)行和維修管理等，針對(duì)危廢企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化和科學(xué)化管理；并基于設(shè)備運(yùn)行過程數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)手段針對(duì)關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修、報(bào)警閾值優(yōu)化等功能。

(1)用戶可在模塊中建立數(shù)字化的設(shè)備管理對(duì)象，針對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)信息進(jìn)行增刪改查操作；另外，可以對(duì)設(shè)備對(duì)象上面的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行配置和修改。對(duì)于需要進(jìn)行維修操作的設(shè)備，可添加維修計(jì)劃的內(nèi)容、指定時(shí)間及其他信息；維修人員在收到指定的維修計(jì)劃信息后，完成維修任務(wù)并添加處理對(duì)策/方式、維修過程等內(nèi)容，最終完成設(shè)備維修過程的閉環(huán)式管理。

(2)全局設(shè)備效率指數(shù)OEE是衡量企業(yè)生產(chǎn)效率的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是TPM實(shí)施的重要手法之一。本功能通過采集設(shè)備開停機(jī)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為設(shè)備管理人員提供實(shí)時(shí)OEE分析指標(biāo)計(jì)算功能，更好地輔助設(shè)備管理人員對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和效率進(jìn)行一個(gè)整體直觀的評(píng)價(jià)。

(3)在預(yù)處理環(huán)節(jié)，破碎機(jī)通過刀具的剪切、撕裂和擠壓作用減小危廢的物料尺寸。破碎過程中頻繁的反轉(zhuǎn)操作會(huì)對(duì)刀具造成磨損，影響危險(xiǎn)廢物的破碎，且更換刀具的成本費(fèi)用很高。本系統(tǒng)采用了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)性分析技術(shù)用于判斷破碎機(jī)刀具的磨損程度，并采用遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后，選擇平均影響值MIV作為相關(guān)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。運(yùn)行時(shí)將破碎機(jī)的狀態(tài)變量作為輸入變量，破碎機(jī)刀具的磨損程度作為輸出變量，確定輸入變量對(duì)輸出變量的正負(fù)相關(guān)性及影響大小，并根據(jù)篩選出的指標(biāo)參數(shù)對(duì)破碎機(jī)刀具的磨損程度進(jìn)行判斷。

2.3 計(jì)劃管理

對(duì)于危廢處置企業(yè)而言，配伍工作是制定生產(chǎn)計(jì)劃的牽引步驟，也是投料入窯生產(chǎn)前的關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。配伍是結(jié)合各擬處置物料熱值、揮發(fā)分、硫氯含量、灰渣特性、包裝等物理及化學(xué)性質(zhì)，合理地對(duì)物料進(jìn)行形態(tài)、熱值、成分等均質(zhì)化處理，以達(dá)到入窯焚燒成分穩(wěn)定可控、均勻平衡燃燒的目的[2]。目前，大多數(shù)企業(yè)的配伍工作都是由專門技術(shù)人員依靠手動(dòng)計(jì)算和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來完成，而隨著國(guó)內(nèi)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)量迅速增加，且來源復(fù)雜、種類繁多，手動(dòng)配伍對(duì)配伍工程師的要求越來越高，其工作量日益繁重，同時(shí)配伍方案的準(zhǔn)確度也難以保證。計(jì)劃管理模塊將針對(duì)水泥窯協(xié)同處置企業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)一種先進(jìn)的智能配伍算法，根據(jù)配伍結(jié)果制定生產(chǎn)日計(jì)劃，指導(dǎo)生產(chǎn)執(zhí)行的優(yōu)化有序開展。

(1)本系統(tǒng)的智能配伍算法包含設(shè)置配伍目標(biāo)，危廢物分區(qū)及排序、配伍隊(duì)列生成、相容性判斷等步驟，遵循以托盤為配伍基本單元，以滿足廢物相容性為前提，以配伍平均熱值靠近目標(biāo)熱值為主要條件，以污染元素不超過最大目標(biāo)范圍為副要條件的配伍方式。最終實(shí)現(xiàn)配伍結(jié)果的安全，穩(wěn)定可控和計(jì)算便捷等。

(2)計(jì)劃人員在得到配伍結(jié)果后，會(huì)根據(jù)生產(chǎn)工藝約束，設(shè)備約束，人員約束等進(jìn)行生產(chǎn)日計(jì)劃的排程。在生產(chǎn)日計(jì)劃和生產(chǎn)任務(wù)部署等頁(yè)面，計(jì)劃人員可查看生產(chǎn)日計(jì)劃詳情，并以甘特圖等方式顯示各個(gè)工藝處置流程的起止時(shí)間及消耗時(shí)間等。

(3)系統(tǒng)還內(nèi)置生產(chǎn)BOM表，在確定計(jì)劃主物料投入量后，可根據(jù)BOM表計(jì)算輔料、耗材等消耗定額。

2.4 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理的模塊的主要目的是根據(jù)企業(yè)質(zhì)量管理策略，針對(duì)質(zhì)量控制與質(zhì)量實(shí)施建立水泥窯協(xié)同處置生產(chǎn)的質(zhì)量規(guī)范體系，監(jiān)控質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)并及時(shí)處理質(zhì)量隱患問題[3]。對(duì)于入窯生料和水泥熟料重金屬含量限值、可浸出重金屬含量限值、檢測(cè)方法及檢測(cè)頻次等質(zhì)量管理內(nèi)容，嚴(yán)格遵從《GB 30485-2013 水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》等。

(1)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)功能可以讓用戶自定義配置水泥質(zhì)量檢測(cè)的指標(biāo)項(xiàng)，以及檢測(cè)指標(biāo)判定的合格的范圍等。配置內(nèi)容主要包括指標(biāo)區(qū)間，指標(biāo)值及單位等。

(2)系統(tǒng)以生產(chǎn)批次為單位，通過人工錄入或?qū)嶒?yàn)室檢測(cè)系統(tǒng)集成等方式，能夠?qū)λ噘|(zhì)量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄和查看；

(3)通過獲取批次投料的成分?jǐn)?shù)據(jù)，以及該批次的水泥質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過相關(guān)性算法分析，可以得到兩者之間的相關(guān)性大小關(guān)系。在長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)積累的情況下，可以提醒生產(chǎn)和質(zhì)量相關(guān)人員優(yōu)化生產(chǎn)投料，并追溯質(zhì)量事故的發(fā)生原因等。

2.5 能耗管理

水泥窯協(xié)同處置過程中的處置設(shè)備會(huì)引起大量耗能，例如變頻泵輸送混合后的危險(xiǎn)廢物等。如果設(shè)備運(yùn)行能夠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)符合，全面準(zhǔn)確地采集能耗數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)分析能耗狀況，輔助制定并不斷優(yōu)化節(jié)能方案，控制耗能設(shè)備的最佳運(yùn)行狀態(tài)，那么將有效地降低處置過程的能源消耗，達(dá)到精細(xì)化管理的目標(biāo)。

(1)本模塊將全面監(jiān)控水、電、油、氣等各種能耗數(shù)據(jù)，針對(duì)設(shè)備以及處置過程的用能和用料情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并提供圖形組件化的分析結(jié)果。

(2)另外，考慮到危廢處置行業(yè)中破碎混合泵送系統(tǒng)等的巨大能耗，能耗管理模塊還通過獲取目標(biāo)設(shè)備的特性曲線及均方根誤差值，選擇某時(shí)間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)及特性曲線，通過粒子群算法等分析得到擬合曲線上的最優(yōu)值點(diǎn)。在滿足危廢處置行業(yè)負(fù)載需求的前提下，獲得能耗設(shè)備的最佳工況點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)危廢處置系統(tǒng)的節(jié)能控制。

2.6 生產(chǎn)管理

生產(chǎn)管理模塊的主要目的是承接生產(chǎn)計(jì)劃的輸出結(jié)果，對(duì)車間作業(yè)層的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行管理，即對(duì)批次生產(chǎn)作業(yè)的物料移動(dòng)和消耗過程進(jìn)行跟蹤和管理。生產(chǎn)作業(yè)的全過程物料跟蹤既是危廢處置行業(yè)規(guī)范的要求，也是全廠物料平衡和班次成本核算的重要基礎(chǔ)。另外，生產(chǎn)實(shí)績(jī)的數(shù)據(jù)在匯總統(tǒng)計(jì)后將提供給運(yùn)營(yíng)管理層(ERP層)進(jìn)行計(jì)劃和實(shí)績(jī)之間的比較，從而指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃的優(yōu)化和完善。生產(chǎn)管理模塊的主要功能點(diǎn)包括生產(chǎn)任務(wù)管理，安環(huán)管理和生產(chǎn)報(bào)表等。

(1)車間層的生產(chǎn)管理系統(tǒng)以生產(chǎn)任務(wù)單為核心單據(jù)，將采購(gòu)、領(lǐng)料、入庫(kù)、費(fèi)用分?jǐn)偟拳h(huán)節(jié)打通，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程和進(jìn)度的跟蹤和控制，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的自動(dòng)核算，在車間作業(yè)管理中占據(jù)核心地位。水泥窯協(xié)同處置是一個(gè)典型的批次生產(chǎn)過程，生產(chǎn)任務(wù)單和上層生產(chǎn)計(jì)劃模塊的配伍單號(hào)有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，生產(chǎn)任務(wù)管理主要包括對(duì)批次生產(chǎn)的領(lǐng)料管理、投料管理(包括主物料，輔料，耗材等)以及作業(yè)統(tǒng)計(jì)等。

(2)安全和環(huán)境管理是危廢處置生產(chǎn)的一個(gè)重要業(yè)務(wù)管理領(lǐng)域，安環(huán)管理提供的主要功能點(diǎn)包括：安全公告；煙氣排放指標(biāo)分析；環(huán)境檢測(cè)指標(biāo)分析等。其中煙氣排放和環(huán)境指標(biāo)將通過測(cè)點(diǎn)的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，內(nèi)容包括每日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，平均值，指標(biāo)范圍，超標(biāo)次數(shù)，合格率等。

在煙氣排放顆粒度濃度，排氣筒粉塵等監(jiān)測(cè)指標(biāo)方面，嚴(yán)格遵從《HJ 662-2013 水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》等。

(3)生產(chǎn)報(bào)表主要對(duì)生產(chǎn)執(zhí)行過程中的重要報(bào)表進(jìn)行圖表方式的統(tǒng)計(jì)和生成。這部分內(nèi)容往往需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)用戶的個(gè)性化需求進(jìn)行定制處理，主要內(nèi)容包括車間報(bào)表，生產(chǎn)日/月報(bào)；輔料消耗報(bào)表等。

2.7 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊主要實(shí)現(xiàn)管理員對(duì)用戶信息的添加、修改以及權(quán)限管理；完成設(shè)備通信協(xié)議配置，實(shí)現(xiàn)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的連通；查看和管理系統(tǒng)配置的所有測(cè)量點(diǎn)詳情；并集中管理系統(tǒng)各個(gè)微服務(wù)以及監(jiān)控微服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)等。

3 結(jié) 語(yǔ)

MES系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)和優(yōu)化運(yùn)營(yíng)起著不可或缺的關(guān)鍵性作用，它在企業(yè)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃層和設(shè)備控制層搭起一座雙向數(shù)據(jù)流通的橋梁，并對(duì)車間層面的人機(jī)料法環(huán)等生產(chǎn)要素進(jìn)行全面管控。近幾年來，MES系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)智能化和集成化的發(fā)展趨勢(shì)，特別在智能化方面，以往MES系統(tǒng)中單純的數(shù)據(jù)采集與展示工作越來越難以滿足企業(yè)應(yīng)用需求，生產(chǎn)管理者希望通過MES系統(tǒng)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，優(yōu)化生產(chǎn)過程。

本文針對(duì)水泥窯協(xié)同危廢處置企業(yè)提出一種先進(jìn)的MES系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路。該系統(tǒng)緊密貼合水泥窯協(xié)同處置的工藝過程和生產(chǎn)特點(diǎn)，采用前后端分離及微服務(wù)架構(gòu)的先進(jìn)軟件開發(fā)思想，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)跟蹤、設(shè)備管理、能耗管理、質(zhì)量管理、安環(huán)管理等業(yè)務(wù)管理功能。并在實(shí)時(shí)采集的工藝/設(shè)備等數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，開發(fā)了智能配伍、破碎機(jī)道具磨損判定等智能化功能，為處置企業(yè)的精細(xì)化生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)；節(jié)能減排等提供強(qiáng)大的信息化工具。

信息化系統(tǒng)隨著企業(yè)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，管理水平的提升，也在不斷進(jìn)行發(fā)展。本文提出的MES系統(tǒng)在如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物料的自動(dòng)平衡；基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行成本核算；以及在不同負(fù)載工況下的工藝參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)等方面，仍然存在很多的提升空間。