GE Proficy在常德MES中实现全生产过程谱系设计与实践

lihuolin958

    常德MES项目在2009年11初，开始进入试投产运行。该系统的实施为常德烟厂实现了从片烟到等级、等级到模块、模块到产品整个生产过程的生产追踪与追溯；实现对生产批次全生产管理，完成了以资源为对象的全谱系建立。包括：以批次为中心，批次的分离、合并、流转的监控与追溯；以生产设备为中心，多个批次设备的运行状况，KPI结果的对比和分析。以物料为中心，的原料装配BOM，以产品为中心的产品BOM等。该功能的实施，为MES生产管控一体化思路，给出了明确的管理和控制元素和规则，实现了对产品及生产全过程的有效监控。     常德卷烟厂位于湖南省常德市，是国内烟厂的知名企业，拥有国内知名的芙蓉王品牌和国际上一流的生产线和生产设备。特别是由秦烟机联合常德烟厂实施的6000kg/h芙蓉王专线，是国家烟草专卖局为打造中式卷烟全国建立八条品牌专线的第一条，也是烟草行业制丝生产线的样板线。该生产线除具备国内烟厂的先进水平的标准设计特点外，还从物料投料一直到产品成品的整个环节完全实现了生产设备控制的全部自动化、信息传递的物流化。高度自动化的生产线和生产设备，为管理和控制提出了一系列的挑战：如何使其与管理一体化，实现生产的智能调度、实现生产的全面跟踪、生产的可视化、标准化、规范化。建立桌面生产平台，真正实现从原料到成品的追踪链，当发生质量问题，能够对每一包烟都能快速、准确的找出其生产加工的每个环节，和每个标准，追踪责任。GE Proficy软件解决方案通过其生产管理模块给出了答案。 系统架构 本系统实施的功能范围包括预处理、制叶、制丝三个范围，接口范围包括立库系统、制丝控制系统，立库系统和制丝控制系统由不同厂商实施，GE Proficy以其开放的系统架构，通过对应于不同系统的开放协议，采集并存储各系统的生产，管理与分析数据，构建完整的厂级桌面生产平台。如下图所示：     系统软件解决方案与实施 1.实时生产数据采集：MES I/O采集服务器负责收集所有由生产设备底层供应商提供的数据、报警信息和生产信息，并将其传递到实时数据库服务器。这些被采集的数据由MES核心平台PA进行业务过滤和梳理，被记录到MES应用服务器的SQL数据库中，以便进行生产历史追溯、质量、设备分析、考核、报表查询时使用。这些I/O采集服务器将从底层的现场总线上采集数据。 从现场总线上采集相关设备的数据和生产信息 将数据传递到实时数据服务器和MES应用服务器 负责与其它系统的通讯接口 2.实时历史数据库：实时数据服务器是MES的基础，所有数据来源与I/O数据采集服务器。它主要包含四类数据，一类是设备状态数据，工艺质量数据、物料加工数据，生产数据。数据的存储主要是通过时间和标签记录。 海量数据存储 毫米级数据反映速度 标准实时数据引擎 双冗余结构（采集和配置冗余） 3.MES应用服务器 MES应用服务器包含两大部分内容，一部分是PA服务，一部分是SQL server数据服务。PA服务主要完成对企业的业务建模、业务流程、业务功能的实现。SQL server数据服务，是用于存储业务数据和控制数据。业务建模除了能够满足ISA-SP95界定的企业模型，并且可以对生产事件和生产活动进行灵活的建模处理，使静态生产模型与动态的实物模型实时同步。业务建模可直观的理解如下。如下图：

      4.应用功能采用Proficy Plant Applications。作为构建制造执行系统（MES）的软件解决方案，该系统构建在实时历史数据库平台和MS SQL server之上，通过其丰富的应用功能模块，灵活的平台特点。完成生产工厂模型架构的建设和生产事件的捕捉，完成生产控制与管理。对生产数据进行挖掘、分析与管理，形成包括生产管理，生产与谱系跟踪，质量管理，效率分析，批次管理等不同MES的应用。4.1.工厂建模Proficy Plant Applications Administrator提供建模功能，用于构建基于SP95标准的虚拟数字工厂――工厂模型。该工厂模型能够把现实虚拟，在计算机中反应生产现场的生产资源，包括生产车间，生产线，生产单元，生产参数，质量参数，过程参数，以及各种标准、事件（换牌、停机、启动）、以及事件行为等。实际生产时，通过生产现场数据（来自Proficy Historian）触发相应的事件，并启动相应的生产行为，同步虚拟和现场的生产节拍完成生产运行监控和管理，将生产现场在计算机中虚拟过的对象进行展现，从而实现生产的监控与追踪，生产历史的回溯。


     
      Proficy Plant Applications Client：通过客户端工具展现生产现状生产状况的监控与追踪。客户端工具提供完整的多种监视与应用分析画面模块，包括报警，停线分析，谱系跟踪，生产事件等，开发过程中只需简单调用对应的模块进行组态即可实现。如图所示为生产跟踪画面，左边的画面中每一个模块代表某一生产单元上的某一批次，不同批次之间的族谱关系的通过带箭头的曲线进行连接，形象的展示了批次流转的源头和去向；选中任一批次，右边的批次生产信息画面中将展示该批次生产及流转的具体信息，包括批次号，批次执行的状态，开始时间，结束时间，流转的源头和目标，生产过程参数等相关信息。
       实时信息门户：通过Proficy Realtime Information Portal提供对跨网络、跨系统、跨数据库的连接，并通过Portal提供的语义表达层，对各连接系统进行读取和写入，完成供多维度、多角度、多地域的的生产信息监控与分析，并对分析结果，以图形化的方式进行WEB发布与查询或写入连接系统。
     通过实时数据连接器直接连接到前端的生产数据采集工具软件 HMI/SCADA――iFIX后台的实时数据库，直接获取生产现场实时数据，从而实现对生产过程的实时监视，并以图形化的方式在WEB上发布。
     通过历史数据库连接器连接到实时历史数据库Proficy Historian上，以获取相关参数的实时或历史数据，提供实时或历史数据曲线的分析，并在WEB上发布。
     通过关系型数据连接器连接到Proficy Plant Applications后台数据库，进行报警记录查询，KPI查询，生产追踪与报表查询等，并在WEB上发布。
     通过写入机制，把数据写入对应的系统，完成远程标准和指令的一键下达和统一体
结论
     通过在常德MES中实现生产全追踪功能，使得常德生产过程状况空前可视、可控；使得批次跟踪、设备跟踪、物料跟踪从定性和定量传统的方法完全转化成定量分析；为智能调度、计划调度、质量追溯、责任界定更加准确，更加透明；为管控一体化、生产精细化、生产智能化、产品质量改进、产品的研发等方面起到了重大、关键的作用。


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