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    常德MES項目在2009年11初，開始進入試投產(chǎn)運行。該系統(tǒng)的實施為常德煙廠實現(xiàn)了從片煙到等級、等級到模塊、模塊到產(chǎn)品整個生產(chǎn)過程的生產(chǎn)追蹤與追溯；實現(xiàn)對生產(chǎn)批次全生產(chǎn)管理，完成了以資源為對象的全譜系建立。包括：以批次為中心，批次的分離、合并、流轉的監(jiān)控與追溯；以生產(chǎn)設備為中心，多個批次設備的運行狀況，KPI結果的對比和分析。以物料為中心，的原料裝配BOM，以產(chǎn)品為中心的產(chǎn)品BOM等。該功能的實施，為MES生產(chǎn)管控一體化思路，給出了明確的管理和控制元素和規(guī)則，實現(xiàn)了對產(chǎn)品及生產(chǎn)全過程的有效監(jiān)控。

    常德卷煙廠位于湖南省常德市，是國內(nèi)煙廠的知名企業(yè)，擁有國內(nèi)知名的芙蓉王品牌和國際上一流的生產(chǎn)線和生產(chǎn)設備。特別是由秦煙機聯(lián)合常德煙廠實施的6000kg/h芙蓉王專線，是國家煙草專賣局為打造中式卷煙全國建立八條品牌專線的第一條，也是煙草行業(yè)制絲生產(chǎn)線的樣板線。該生產(chǎn)線除具備國內(nèi)煙廠的先進水平的標準設計特點外，還從物料投料一直到產(chǎn)品成品的整個環(huán)節(jié)完全實現(xiàn)了生產(chǎn)設備控制的全部自動化、信息傳遞的物流化。高度自動化的生產(chǎn)線和生產(chǎn)設備，為管理和控制提出了一系列的挑戰(zhàn)：如何使其與管理一體化，實現(xiàn)生產(chǎn)的智能調度、實現(xiàn)生產(chǎn)的全面跟蹤、生產(chǎn)的可視化、標準化、規(guī)范化。建立桌面生產(chǎn)平臺，真正實現(xiàn)從原料到成品的追蹤鏈，當發(fā)生質量問題，能夠對每一包煙都能快速、準確的找出其生產(chǎn)加工的每個環(huán)節(jié)，和每個標準，追蹤責任。GE Proficy軟件解決方案通過其生產(chǎn)管理模塊給出了答案。

    系統(tǒng)架構

     本系統(tǒng)實施的功能范圍包括預處理、制葉、制絲三個范圍，接口范圍包括立庫系統(tǒng)、制絲控制系統(tǒng)，立庫系統(tǒng)和制絲控制系統(tǒng)由不同廠商實施，GE Proficy以其開放的系統(tǒng)架構，通過對應于不同系統(tǒng)的開放協(xié)議，采集并存儲各系統(tǒng)的生產(chǎn)，管理與分析數(shù)據(jù)，構建完整的廠級桌面生產(chǎn)平臺。如下圖所示：

                        

                                               圖1 系統(tǒng)架構圖

    系統(tǒng)軟件解決方案與實施

    1. 實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集：

    MES I/O采集服務器負責收集所有由生產(chǎn)設備底層供應商提供的數(shù)據(jù)、報警信息和生產(chǎn)信息，并將其傳遞到實時數(shù)據(jù)庫服務器。這些被采集的數(shù)據(jù)由MES核心平臺PA進行業(yè)務過濾和梳理，被記錄到MES應用服務器的SQL數(shù)據(jù)庫中，以便進行生產(chǎn)歷史追溯、質量、設備分析、考核、報表查詢時使用。這些I/O采集服務器將從底層的現(xiàn)場總線上采集數(shù)據(jù)。

    從現(xiàn)場總線上采集相關設備的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)信息

    將數(shù)據(jù)傳遞到實時數(shù)據(jù)服務器和MES應用服務器

    負責與其它系統(tǒng)的通訊接口

    2. 實時歷史數(shù)據(jù)庫：

    實時數(shù)據(jù)服務器是MES的基礎，所有數(shù)據(jù)來源與I/O數(shù)據(jù)采集服務器。它主要包含四類數(shù)據(jù)，一類是設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，工藝質量數(shù)據(jù)、物料加工數(shù)據(jù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的存儲主要是通過時間和標簽記錄。

    海量數(shù)據(jù)存儲
    毫米級數(shù)據(jù)反映速度
    標準實時數(shù)據(jù)引擎
    雙冗余結構（采集和配置冗余）

    3. MES應用服務器

    MES應用服務器包含兩大部分內(nèi)容，一部分是PA服務，一部分是SQL server數(shù)據(jù)服務。PA服務主要完成對企業(yè)的業(yè)務建模、業(yè)務流程、業(yè)務功能的實現(xiàn)。SQL server數(shù)據(jù)服務，是用于存儲業(yè)務數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。業(yè)務建模除了能夠滿足ISA-SP95界定的企業(yè)模型，并且可以對生產(chǎn)事件和生產(chǎn)活動進行靈活的建模處理，使靜態(tài)生產(chǎn)模型與動態(tài)的實物模型實時同步。業(yè)務建模可直觀的理解如下。如下圖：


                

    4. 應用功能

    采用Proficy Plant Applications。作為構建制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的軟件解決方案，該系統(tǒng)構建在實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺和MS SQL server之上，通過其豐富的應用功能模塊，靈活的平臺特點。完成生產(chǎn)工廠模型架構的建設和生產(chǎn)事件的捕捉，完成生產(chǎn)控制與管理。對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行挖掘、分析與管理，形成包括生產(chǎn)管理，生產(chǎn)與譜系跟蹤，質量管理，效率分析，批次管理等不同MES的應用。

    4.1.工廠建模

    Proficy Plant Applications Administrator提供建模功能，用于構建基于SP95標準的虛擬數(shù)字工廠――工廠模型。該工廠模型能夠把現(xiàn)實虛擬，在計算機中反應生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)資源，包括生產(chǎn)車間，生產(chǎn)線，生產(chǎn)單元，生產(chǎn)參數(shù)，質量參數(shù)，過程參數(shù)，以及各種標準、事件（換牌、停機、啟動）、以及事件行為等。實際生產(chǎn)時，通過生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)（來自Proficy Historian）觸發(fā)相應的事件，并啟動相應的生產(chǎn)行為，同步虛擬和現(xiàn)場的生產(chǎn)節(jié)拍完成生產(chǎn)運行監(jiān)控和管理，將生產(chǎn)現(xiàn)場在計算機中虛擬過的對象進行展現(xiàn)，從而實現(xiàn)生產(chǎn)的監(jiān)控與追蹤，生產(chǎn)歷史的回溯。

               

                                                     圖2 工廠模型

    Proficy Plant Applications Client：通過客戶端工具展現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)狀生產(chǎn)狀況的監(jiān)控與追蹤。客戶端工具提供完整的多種監(jiān)視與應用分析畫面模塊，包括報警，停線分析，譜系跟蹤，生產(chǎn)事件等，開發(fā)過程中只需簡單調用對應的模塊進行組態(tài)即可實現(xiàn)。如圖所示為生產(chǎn)跟蹤畫面，左邊的畫面中每一個模塊代表某一生產(chǎn)單元上的某一批次，不同批次之間的族譜關系的通過帶箭頭的曲線進行連接，形象的展示了批次流轉的源頭和去向；選中任一批次，右邊的批次生產(chǎn)信息畫面中將展示該批次生產(chǎn)及流轉的具體信息，包括批次號，批次執(zhí)行的狀態(tài)，開始時間，結束時間，流轉的源頭和目標，生產(chǎn)過程參數(shù)等相關信息。

                    

                                    圖3 譜系跟蹤運行畫面

    實時信息門戶： 通過Proficy Realtime Information Portal提供對跨網(wǎng)絡、跨系統(tǒng)、跨數(shù)據(jù)庫的連接，并通過Portal提供的語義表達層，對各連接系統(tǒng)進行讀取和寫入，完成供多維度、多角度、多地域的的生產(chǎn)信息監(jiān)控與分析，并對分析結果，以圖形化的方式進行WEB發(fā)布與查詢或寫入連接系統(tǒng)。

    通過實時數(shù)據(jù)連接器直接連接到前端的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集工具軟件 HMI/SCADA――iFIX后臺的實時數(shù)據(jù)庫，直接獲取生產(chǎn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)視，并以圖形化的方式在WEB上發(fā)布。

    通過歷史數(shù)據(jù)庫連接器連接到實時歷史數(shù)據(jù)庫Proficy Historian上，以獲取相關參數(shù)的實時或歷史數(shù)據(jù)，提供實時或歷史數(shù)據(jù)曲線的分析，并在WEB上發(fā)布。

    通過關系型數(shù)據(jù)連接器連接到Proficy Plant Applications后臺數(shù)據(jù)庫，進行報警記錄查詢，KPI查詢，生產(chǎn)追蹤與報表查詢等，并在WEB上發(fā)布。

    通過寫入機制，把數(shù)據(jù)寫入對應的系統(tǒng)，完成遠程標準和指令的一鍵下達和統(tǒng)一體

    結論

    通過在常德MES中實現(xiàn)生產(chǎn)全追蹤功能，使得常德生產(chǎn)過程狀況空前可視、可控；使得批次跟蹤、設備跟蹤、物料跟蹤從定性和定量傳統(tǒng)的方法完全轉化成定量分析；為智能調度、計劃調度、質量追溯、責任界定更加準確，更加透明；為管控一體化、生產(chǎn)精細化、生產(chǎn)智能化、產(chǎn)品質量改進、產(chǎn)品的研發(fā)等方面起到了重大、關鍵的作用。

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