袁海慶 孫永雯

摘 要：煙廠的自動化控制隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，它從起初的人工手動控制到小規(guī)?；陌胱詣涌刂?，一直發(fā)展延伸到如今的高度的集中的全自動、數(shù)字化控制。但是隨著工藝的復(fù)雜，設(shè)備的日益精密，市場競爭的激烈，要求產(chǎn)品的質(zhì)量越來越高，簡單的控制已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀的需求，而是需要更多的數(shù)據(jù)分析作為提高效率和保證質(zhì)量的強有力的支持。因此產(chǎn)生了由上位機管控系統(tǒng)發(fā)展演變到MES系統(tǒng)。面對海量的數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生各種各樣的分析報表供生產(chǎn)管理者進行分析、跟蹤，最終做出正確的生產(chǎn)決策。

關(guān)鍵詞：MES；數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)采集；產(chǎn)品模塊；上位機管控系統(tǒng)

中圖分類號：TS48 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0040-02

1 煙廠自動化系統(tǒng)特征

隨著煙廠自動化程度的提高，工藝水平的日益先進，簡簡單單的設(shè)備控制和復(fù)雜的人工管理已經(jīng)不再滿足煙廠的需求。更多的廠家在追求一種高度集中化、數(shù)字化的管理模式，它不僅要求能進行遠端的設(shè)備控制、設(shè)備信息的實時監(jiān)測，還要積極的參與生產(chǎn)控制和生產(chǎn)管理，其中包括生產(chǎn)任務(wù)的定制、生產(chǎn)任務(wù)的下發(fā)、數(shù)據(jù)采集、以及大量的相關(guān)重要工藝指標的數(shù)據(jù)分析，并產(chǎn)生大量的可視化的，易懂的分析報表。生產(chǎn)管理人員通過實時的數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)報表進行跟蹤分析，從而提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 企業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變

如今的煙廠之所以要抓住MES系統(tǒng)不放，主要還是因為煙草先進的生產(chǎn)模式特點所決定的。首先是生產(chǎn)須滿足市場變化的需要，逐步過渡到按定單生產(chǎn)、多品種、小批量的的生產(chǎn)模式；其次是生產(chǎn)設(shè)備日益先進，控制精度越來越高、對產(chǎn)品質(zhì)量的保證能力越來越強；再次是高速、連續(xù)生產(chǎn)：生產(chǎn)速度越來越高、工序之間銜接越來越緊密；由于煙廠生產(chǎn)模式的特點也就加快了生產(chǎn)管理模式改變的步伐。

2.1 JIT和精細化生產(chǎn)

生產(chǎn)的市場導(dǎo)向促使企業(yè)的生產(chǎn)模式的柔性化逐步過渡到按定單生產(chǎn)、多品種、小批量的的生產(chǎn)模式，因此要求卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)需要足夠的柔性化，JIT、精細化生產(chǎn)將成為煙草生產(chǎn)管理發(fā)展的主要方向。

2.2 提高設(shè)備的完好性和可用性

生產(chǎn)自動化程度的提高意味著現(xiàn)代化的生產(chǎn)對設(shè)備的依賴程度在提高，因此需要保證設(shè)備狀態(tài)，也就是說，要提高設(shè)備的完好性、可用性，設(shè)備的預(yù)防性維護將成為設(shè)備管理的重點。

2.3 原輔材料、設(shè)備和人的行為規(guī)范的控制

產(chǎn)品質(zhì)量的控制將轉(zhuǎn)化成對原輔材料來料的質(zhì)量的控制、設(shè)備的控制參數(shù)的要求、對人的行為規(guī)范的要求。

2.4 制造成本的控制

制造成本的控制主要通過提高生產(chǎn)的連續(xù)性、提高生產(chǎn)效率、降低不良品產(chǎn)生的概率。

2.5 人員的管理

對人員的管理主要是滿足產(chǎn)品行為規(guī)范的要求，加強技能培訓(xùn)，提高對知識學(xué)習(xí)管理的能力。

所有這些模式的特點和變化都告訴我們一點，建立MES系統(tǒng)平臺勢在必行。

3 Proficy軟件的運用

3.1 Proficy軟件簡介

Proficy是基于微軟的.net技術(shù)的家族軟件，它的系統(tǒng)兼容性好、性能穩(wěn)定、易于操作和組態(tài)。在此基礎(chǔ)上搭建的MES集成應(yīng)用平臺，全面構(gòu)建智能化的裝配管理系統(tǒng)。通過世界領(lǐng)先的實時/歷史數(shù)據(jù)庫平臺高效集成生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，全面實時跟蹤生產(chǎn)事件以及生產(chǎn)路徑，顯著提高工廠效益和效率。

Proficy 提供了一個可擴展的全面且功能強大的解決方案，使煙廠MES有效利用成本以滿足具體的生產(chǎn)需要。通過將生產(chǎn)過程數(shù)字化，Proficy 為煙廠MES呈現(xiàn)一個清晰詳盡的產(chǎn)品生產(chǎn)過程。它不僅利用實時/歷史數(shù)據(jù)庫所收集的數(shù)據(jù)，并且提供該信息深入的分析和報表。該分析和報表不只是按照時間來分析，還根據(jù)在整個操作中發(fā)生的具體事件來分析。這樣，Proficy 為生產(chǎn)數(shù)據(jù)提供了一個實時的背景，從而可以作調(diào)整以增加整體效率，減輕風(fēng)險，滿足MES集成、工作指令參數(shù)傳遞與下達、質(zhì)量管理、歷史報告、集成Oracle生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用。

3.2 Proficy軟件系統(tǒng)的3個層次

煙廠的MES 系統(tǒng)主體通常由3個層次組成。

3.2.1 實時數(shù)據(jù)采集層

連接PLC網(wǎng)絡(luò)，采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)；生產(chǎn)指令執(zhí)行和參數(shù)下載。

3.2.2 應(yīng)用服務(wù)層

建立歷史數(shù)據(jù)庫以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫；MES集成；建立生產(chǎn)設(shè)備模型；建立生產(chǎn)事件模型；建立產(chǎn)品模型；組態(tài)生產(chǎn)路徑、建立關(guān)鍵生產(chǎn)計算以及分析；組態(tài)報表報告；質(zhì)量管理；效率管理。

3.2.3 Web應(yīng)用層

操作員生產(chǎn)事件以及客戶端信息集成；生產(chǎn)參數(shù)傳遞；生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)跟蹤以及發(fā)布；產(chǎn)品狀態(tài)跟蹤及發(fā)布；個性化報表報告集成；趨勢分析；生產(chǎn)統(tǒng)計計算結(jié)果跟蹤。

3.3 Proficy軟件的工作原理

通過歷史數(shù)據(jù)庫海量存儲所有生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，而建立在實時歷史數(shù)據(jù)庫上的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫則完成所有的煙廠MES應(yīng)用和分析工作。

最上層的信息集成和表示層則通過統(tǒng)一的IE瀏覽器界面顯示所有信息，幫助管理人員和生產(chǎn)人員實施操作和生產(chǎn)管理。通過設(shè)立一臺實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來采集過程數(shù)據(jù)，各個接口站上安裝控制系統(tǒng)驅(qū)動程序和iFIX通過TCP/IP高速采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用層設(shè)立服務(wù)器，作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，存儲歷史數(shù)據(jù)及安裝應(yīng)用模塊，Web應(yīng)用服務(wù)器利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)和應(yīng)用分析結(jié)果，將其發(fā)布到瀏覽器用戶界面中，同時承擔(dān)各種信息集成顯示和操作的功能。 對于最終用戶只需使用標準瀏覽器即可，操作簡單方便。

在整個MES系統(tǒng)的搭建過程中，IFIX內(nèi)部實時數(shù)據(jù)庫、IHISTORIAN實時歷史數(shù)據(jù)庫、以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫起著至關(guān)重要的地位。iFIX運用了直觀的組態(tài)工具，通過驅(qū)動程序直接連接到物理I/O點，并維護過程數(shù)據(jù)庫。針對不同過程數(shù)據(jù)的類型，iFIX實時數(shù)據(jù)庫在內(nèi)存中建立包括模擬量、數(shù)字量輸入輸出塊、計算塊、報警塊、累計塊、計時器塊、連續(xù)控制塊、統(tǒng)計塊等SQL功能塊類型的數(shù)據(jù)表。而iHistorian作為企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺，可以在高速采集、歸檔并發(fā)布大量實時的現(xiàn)場過程信息。iHistorian不論在性能、實用性及功能上都代表了企業(yè)級歷史數(shù)據(jù)采集和管理的最先進水平。由于可以無縫地集成任何一種HMI/SCADA應(yīng)用，iHistorian可以應(yīng)用于任何一種生產(chǎn)環(huán)境，并可以在任何已有的數(shù)據(jù)平臺上增強數(shù)據(jù)采集功能。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用框架，如圖1所示。

而大型的ORACLE關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則是進行歷史數(shù)據(jù)分析的主要數(shù)據(jù)來源，它安裝在IBM AIX的操作系統(tǒng)之上，這使得它的數(shù)據(jù)更加安全，更加可靠。

在進行完大量的海量數(shù)據(jù)采集完成之后，就要考慮如何對之進行數(shù)據(jù)分析，需要對哪些數(shù)據(jù)進行分析，并以什么樣的形式展現(xiàn)在用戶面前，所有的這些工作都需要借助于PROFICY產(chǎn)品中的一系列軟件來完成。Proficy軟件的一系列核心模塊針對著生產(chǎn)過程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)：生產(chǎn)過程、生產(chǎn)效率、質(zhì)量，可以及時在那些有最高投資收益的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)最佳資源配置。Proficy軟件的所有模塊中都整合了基于.net計數(shù)的Web的報表、關(guān)鍵性能指標（KPIs）和通知服務(wù)，使得Proficy足以成為一個最完整的實時分布式煙廠MES方案。

首先是產(chǎn)品模塊的應(yīng)用，它允許輸入和管理產(chǎn)品信息，這些信息將用于整個 Proficy 產(chǎn)品家族并可以與外部系統(tǒng)共享。它可以實現(xiàn)的功能包括建立香煙產(chǎn)品、建立香煙產(chǎn)品關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、生成香煙全局化的產(chǎn)品參數(shù)和轉(zhuǎn)換系數(shù)、建立香煙產(chǎn)品配方、建立生產(chǎn)地特定的香煙產(chǎn)品規(guī)格和配方、建立設(shè)備特定的產(chǎn)品規(guī)格和配方、關(guān)聯(lián)產(chǎn)品到設(shè)備、保存規(guī)格和配方變化的審計跟蹤和歷史記錄。

其次是質(zhì)量模塊的應(yīng)用，質(zhì)量管理模塊提供了一系列工具，用來管理質(zhì)量信息，自動化質(zhì)量控制決策和分析質(zhì)量和過程的性能。 質(zhì)量管理模塊支持對控制系統(tǒng)或外部接口的自動數(shù)據(jù)采集，以及質(zhì)量或測試信息的手動輸入。 它提供了大量標準的報表，生成PDF和XLS格式，通過Proficy Web 客戶瀏覽，這樣大大方便了生產(chǎn)管理者進行實時在線的分析。

再次就是效率模塊的應(yīng)用，Proficy的效率管理模塊通過全面的設(shè)備利用率監(jiān)視，使用戶更好的利用工廠資產(chǎn)，該模塊層層深入的分析能力，幫助發(fā)現(xiàn)需要改進的生產(chǎn)區(qū)域，使之成為那些希望通過增加設(shè)備、人員和原材料來提高生產(chǎn)的經(jīng)理人的理想方案。從總體上來講包括停機跟蹤、損耗跟蹤、設(shè)備分析、生產(chǎn)效率分析、停機時間構(gòu)成分析、空轉(zhuǎn)時間構(gòu)成分析、實際生產(chǎn)速度分析、廢品分析等功能。

4 結(jié) 語

通過對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)劃、數(shù)據(jù)的采集、以及數(shù)據(jù)的詳細分析，給煙廠搭建了一個自動化控制高度集中的數(shù)字化工廠，它很大程度的降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，并保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 陳華斌 .基于GE Proficy軟件的卷煙廠動力能源管控[J].可編程控制器與工廠自動化，2013，（2）.

[2] 李保明，郭如軍.生產(chǎn)指揮系統(tǒng)（MES）在卷煙廠中的應(yīng)用實踐[J].廣西輕工業(yè)，2008，（5）.