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胡甫船（1977－）
男，山東菏澤人，工程師，主要從事MES系統的設計、開發和實施。
摘要：介紹HiMES系統在江蘇飛翔化工有限公司的應用情況和功能特點，HiMES系統的使用解決了企業在生產管理中的實際問題，提高了企業的核心競爭力。
關鍵詞：制造執行系統；實時數據庫；信息化
Abstract: This paper introduces applications and functional characteristics of HiMES system in Jiangsu Feixiang Chemical Co., Ltd. Its application solves the practical problems in production and management, and improves the enterprise's core competitiveness.
Abstract: This paper introduces applications and functional characteristics of HiMES system in Jiangsu Feixiang Chemical Co., Ltd. Its application solves the practical problems in production and management, and improves the enterprise's core competitiveness.
Key words: MES；RTDBMS；Information
1 引言
飛翔化工(張家港)有限公司位于江蘇省張家港市，距離上海市約110公里，是亞太地區領先的脂肪胺、表面活性劑、精細化學品等系列產品的生產、開發和銷售企業之一。
公司作為國家級高新技術企業和行業標準起草單位，擁有科技創新的基礎實力和國際合作的專業平臺。江蘇飛翔立足于脂肪胺，特種胺類產品、精細有機中間體、合成高分子材料，以及功能型精細化學品的巨大發展空間，為全球客戶提供堅實而高效的技術和質量保證，其主要生產脂肪胺、表面活性劑、精細化學品三大系列產品，已形成100000噸/年的生產能力。以脂肪烷基叔胺、脂肪烷基伯胺、丙撐二胺、季銨鹽、乙氧基化、醫藥中間體、紡織助劑等為代表的系列優質產品被廣泛應用于洗滌用品、化妝品、紡織、印染、采礦、殺菌劑、建筑、醫藥及石油化工等多個領域。
為了保持在業內領先的地位，飛翔化工重視并長期致力于新技術、新產品和新應用的開發和創新，積極運用及優化ISO國際質量認證及環境管理體系，不斷運用新的技術手段消化和吸收先進的管理思想，逐步改進生產管理過程，提供生產工藝水平。飛翔化工主要擁有季胺鹽、脂肪胺、叔胺、胺醚、制氫、丙二胺、氟環磋等生產裝置，這些生產裝置位置分散，系統獨立，生產工藝數據不能共享，無法對生產過程工藝數據進行統一的統計和分析。為了更好地優化生產過程和監控生產過程中的工藝指標，飛翔化工有限公司與北京和利時信息技術有限公司合作，引進和利時公司企業生產管理信息系統—HiMES系列產品，實現了數據共享及生產工藝的分析和改進。
2 系統設計及功能描述
2.1 系統設計
HiMES系統采用分布式實時數據庫結構，B/S結構瀏覽方式，采用標準通訊協議通過工業以太網將生產過程數據實時采入數據庫，為生產過程分析、改進和優化提供基礎數據。
HiMES系統主干網使用1000M以太網，網絡協議為TCP/IP。網絡結構為星型拓撲結構。配置了1臺核心交換機、1臺管理用邊緣交換機。配置2臺服務器，完成實時/關系數據庫、MES、WEB、防病毒等服務。控制系統配備8臺網關機。防病毒服務器采用諾頓防病毒軟件(網絡版）。
HiMES系統設計時考慮了安全性、可靠性、可擴充性。
● 安全性
在DCS控制系統網絡與HiMES網絡采用網關機和防火墻進行隔離，實現數據單向傳輸(控制系統→生產監控系統)，HiMES系統軟件對DCS系統運行沒有影響；網關數據采集軟件需要密碼驗證后方可退出。
● 可靠性
HiMES軟件系統具有強大的容錯能力，提供日志跟蹤；實時數據服務器、關系數據服務器內置RAID容錯工作方式的磁盤組；雙網卡冗余。
圖1 飛翔化工HiMES系統結構圖
網關數據采集軟件具有斷點續傳的功能，通訊網絡中斷恢復后，采集軟件自動恢復通訊，將網絡中斷期間暫存在網關機上的數據補傳到HiMES實時數據庫中。
● 可擴充性
HiMES系統的軟件平臺提供多種數據訪問方式如OPC、API、ODBC等標準接口，支持標準的SQL.Net編程接口，為第三方提供了標準的、主流的開發環境；同時用戶可將自己開發的管理模塊在HiMES系統中方便地安裝和卸載。
2.2 系統功能描述
飛翔化工HiMES系統功能主要包括生產實時監控、實時報警管理、批生產管理、生產統計與計劃、設備管理、能源管理、質量管理等7大模塊。
2.2.1生產實時監控
飛翔化工HiMES系統生產實時監控模塊以和利時公司自主研發的實時數據庫—HIRIS7為基礎，采用分布式的數據采集方式，一方面通過以太網采用OPC協議將各生產裝置、公用系統的DCS系統數據采集到數據庫服務器，另一方面通過數采模塊、觸摸屏等采用RS485或CDT通訊協議將獨立分散的變送器、電量模塊、流量計的數據讀取到實時數據服務器，并統一存儲在實時數據庫中。
(1) 數據采集與存儲
數據采集支持OPC、DDE、ASCII文本、CDT、API等通訊協議，也可定制開發驅動程序。
HiRIS實時數據庫，采用先進的數據壓縮算法,可以保存長達數年的歷史數據（硬盤空間足夠大），響應速度快，數據管理能力強（最多10萬點），數據時間精度可達到1ms。
(2) 生產過程實時運行監視
圖形化用戶界面，通過B/S方式瀏覽，使用簡單、方便。
具體數據顯示方式如下：
流程圖： 實時顯示全廠的工藝流程中的變量信息。
趨勢圖：在流程圖畫面上可以方便的顯示每個點的歷史/實時趨勢圖，也可將多個變量點組合放在同一個趨勢圖中，根據不同量程和顯示方式，實現對多點或單點多時間段的數據分析。
離線數據查看：可以離線長時間查看分析生產歷史數據，不增加系統在線運行的壓力，不影響其他用戶在線訪問使用系統。
2.2.2實時報警管理
飛翔化工做為化工企業，非常注重安全生產，一方面在現場的DCS系統做了數據報警及安全聯鎖的功能，但由于某裝置的DCS系統只是對所負責裝置的相關參數做報警，根據化工企業的行業特點，某一裝置的關鍵工藝數據發生報警，與其相關聯的上下級設備都需做出相應的處理，否則就會發生安全事故，這就需要對全廠生產過程中的工藝參數報警進行統一監控和管理，以最大程度的減少安全隱患，降低安全事故的發生。基于此目的，飛翔化工的HiMES系統引入了實時報警管理模塊。
實時報警管理模塊主要包括報警參數設置、實時報警顯示、報警查詢等功能，實時報警模塊與實時數據庫緊密結合，實現了聲光色報警模式、對生產現場起到7x24小時的監控。
報警參數設置：自動列出實時數據庫中采集測點信息，可根據不同的生產工藝需要在線設置指定測點高高限、高限、低低限、低限的報警值以及變化率報警、報警優先級等，用戶還可以通過該界面設置是否啟用該報警。
實時報警顯示：不同報警限顯示不同的報警顏色，低低限和高搞限報警能實現聲音、變色及發光同時報警，并能自動打印該報警。報警點的相關信息會自動存入報警數據庫，以便報警查詢。報警顯示模塊同時實現了報警確認的功能，分為人工確認和自動確認兩種，確認的相關信息存入日志數據庫備查。實時報警顯示支持C/S和B/S兩種結構形式。
報警查詢：提供時間段查詢報警發生情況的功能，并顯示相關報警信息，顯示的數據項包括：參數名稱、報警開始時間、報警結束時間、報警確認時間、報警類型、極值，報警延續的總時長，并實現打印功能。
圖2 飛翔化工安全報警點分布圖
圖3 飛翔工藝參數報警圖
2.2.3批生產管理
飛翔化工為精細化工生產，生產過程多為批次生產，為了更好的控制每個批次的產品質量，提高產量，改善工藝生產過程，HiMES系統引入批生產管理模塊。飛翔化工的批次生產主要包括叔胺車間、脂肪胺車間、季胺鹽車間、胺醚車間。批生產流程如圖4所示。
圖4 批生產流程
批生產開始時，操作員通過 “批次生產開始”按鈕生成新的批次生產信息。系統根據所在裝置信息自動產生并記錄產品批號，同時記錄批次生產開始的時間、操作員等信息，批生產過程中會有不定時的產品采樣、質量化驗。
批生產完成后，操作員通過 “批次生產結束”按鈕更新批次生產信息。系統自動記錄批次生產結束的時間、操作員等信息，同時操作員還需提供該批次生產過程中消耗的原料消耗量、生產的產品產量等信息，以便統一查詢。
批生產管理模塊主要包括：基礎數據定義、批生產過程、批量生產報告（批報表）。
基礎數據定義：實現了對批生產管理基礎數據的定義，包括裝置定義、裝置產耗定義、裝置操作人員權限定義、交接班管理定義。
批生產過程：用于記錄批生產的操作信息：生產批號，裝置名稱，批生產開始時間，生產開始授權用戶，生產開始操作員，生產開始操作時間，批生產結束時間，生產結束授權用戶，生產結束操作員，生產結束操作時間，批次生產狀態以及批生產的相關物料信息。
批量生產報告：批反應結束后，系統自動生成該批次的主要操作時間、消耗的原料、產出的產品、樣品化驗信息、主要參數的過程數據及變化曲線、報警統計等，提供給有關技術人員進行比照、分析，同時也可以打印存檔，如圖5所示。
圖5 批生產報告
當生產過程中需要增加新的產品批號時，用戶可以通過批次管理中的“裝置定義”和“裝置產耗物料定義”靈活進行添加和修改，方便了裝置線批次生產的管理，如圖6、圖7所示。
圖6 裝置定義
圖7 裝置產耗物定義
HiMES批生產管理模塊實現了車間各生產裝置的主反應器在每批反應結束后，自動生成批量趨勢匯總圖和批量數據匯總報表，并在批圖表中顯示出生產反應期間各主要參數（如溫度、壓力等）的詳細走勢變化曲線和投入、產出、報警情況。飛翔化工生產管理人員根據這些數據進行比照、分析，從而對控制方案進行優化，總結控制生產經驗，進而反饋給生產車間，用作指導生產，達到提高產量和質量的目的。
批生產管理模塊是飛翔化工HiMES的一大特色，實現了和利時HiMES系統與飛翔化工實際生產的緊密結合，對飛翔化工生產過程的監督與優化起到了非常重要的作用。
2.2.4生產統計與計劃
生產統計與計劃模塊主要包括生產計劃、裝置生產管理、全廠生產統計等三大部分，
生產計劃：定義全廠與各車間產品、物料需求及經濟環保指標，完成月生產綜合計劃、周生產計劃、日生產計劃、班生產計劃的管理及計劃完成情況對比。
圖8 計劃完成對比
裝置生產管理：按時間、按車間統計投入產出日報，內容包括原料、產量、公用工程消耗等，可以靈活定義報表項，各報表項數據來源于自動采集和手工輸入兩類。
全廠生產統計：統計全廠的物料、能源消耗、產品產出。
2.2.5設備管理
設備管理模塊主要負責車間設備信息的管理，它從數據采集系統中獲取設備的實時運行信息。通過對這些信息的統計分析，得出設備的利用情況。同時，設備信息可供工序計劃調度系統派工時調用。設備管理的各項任務主要由車間設備管理部門和生產部門來實施。主要功能包括設備運行監控、設備運行時間統計、設備臺帳、維護管理（如巡檢、點檢等）、設備維修管理等。
2.2.6能源管理
HiMES能源管理模塊主要管理企業內部水、電、汽等公用工程資源，為工藝生產正常運行提供監控與管理。協調管理產品生產與能源消耗，合理利用資源、節約能源, 最大限度地降低生產成本, 最大限度降低對環境的污染。
能源管理由能源計劃、使用狀況監控、能源消耗統計三部分組成。
能源計劃：各車間電、水、蒸汽、氫氣、氨氣、風等能源的消耗計劃。
使用狀況監控：實現水、電、汽、氣、風等公用工程數據、流向狀態的實時監控。
能源消耗統計：通過自動采集或人工輸入數據統計各能源計量儀表的原始數據，保證了數據的準確性和及時性，提供了績效考核的依據。
2.2.7質量管理
飛翔化工共有中心化驗室、污水處理化驗室、脂肪胺車間化驗室、胺醚車間化驗室、丙二胺舉車間化驗室等5個化驗室，各化驗室功能相同。質量管理模塊包括實驗室信息系統和統計質量控制，共設計了包括基礎數據定義、化驗數據錄入、化驗報告審核、化驗結果查詢等功能。
3 結束語
目前HiMES系統與飛翔化工的視頻監控、大屏顯示系統緊密結合在一起，極大地改善了廠級生產調度手段，提高了工作效率，方便了各級管理人員了解生產運行情況，為生產工藝過程改進、提供產品質量和產量打下了堅實的基礎，改變了以往計量數據靠月底統計、盈虧靠人為平衡的局面，進一步提升了計量數據管理理念。
其他作者：
徐祥衛，（1976－），男，山東濟寧人，工程師，主要從事MES系統的設計、開發和實施；
韓陳，（1978－），男，河南南陽人，學士學位，工程師，主要從事精細化工行業生產工藝的改進和生產調度平衡。
徐祥衛，（1976－），男，山東濟寧人，工程師，主要從事MES系統的設計、開發和實施；
韓陳，（1978－），男，河南南陽人，學士學位，工程師，主要從事精細化工行業生產工藝的改進和生產調度平衡。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號