制造執行系統（MES）在中國鋁業山東分公司的應用———李勇、吳永輝、胡甫船、樊兆民、邱田迎
李勇
| 榮獲“2006年度工控及自動化領域優秀案例”有獎評選 二等獎 | |
| 寫作心得： 首先非常感謝中國工控網給與的獎勵，這個獎勵非同一般，這將會更加爭強我對國內網站的信任與了解，而且也更加增強了我個人今后工作的態度。 在中國工控網發展的幾年歷程，我都時刻關注中國工控網網站的動態及發展方向，而且也引領我對個人的發展方向有了更明確的指引。在短短的幾年里，我們相互學些、進取。在一次偶然的機會寫了一篇文章，沒想到卻被發表了，而且還得了獎，實在讓人振奮。這讓我今后只能再接再厲，在工作之余多總結下個人的點滴經驗與同行業的發展觀點，有機會再次投稿，共同探討和學習。 在今后，若有時間在工作之余會更加支持中國工控網的發展，為增大中國工控網網站的點擊率做些自己微薄的貢獻。謝謝。 | |
| 專家點評： | |
| 制造執到系統MES是為了保證產品的質量、數量和交貨期，有效地使用工廠資源，即人力、機械、設備、原料等綜合管理工廠生產活動的軟件系統；是位于企業上層企業資源計劃（ERP）和底層工業控制（DSS）之間面向車間層的生產管理技術與實時信息系統。 論文以中國的鋁業公司山東分公司為例，從系統設計，軟硬件系統的配置對系統的調試運行進行了總結。對今后EMS的模型及其應用很有幫助，類似工廠可以借鑒。 MES是企業信息化建設中的關鍵環節，越來越得到重視，從基礎功能著手，然后在此基礎上根據企業特點進行功能擴充，逐步完善企業的生產管理系統，實現從DCS到ERP的信息暢通；相信MES能加快企業的信息化建設，為我國成為信息化產品國做出貢獻。 點評人：宋道峰 | |
一、引言
當前，信息化已成為現代企業提高管理效率、降低管理成本的有效手段，并正在不可避免地形成一種趨勢。
當今企業不僅要面對國內，而且要越來越直接的面對國際日益激烈的市場競爭。提高生產效率、降低生產成本、及時掌握全面而且準確的生產信息已成為當今企業的必然要求。與此形成剛烈反差的是，在多數國內企業中仍延續著傳統管理方式下的信息“手工”傳送。信息的不統一、不完整、不準確、傳遞不及時等眾多問題在新的經濟形勢下已經影響到企業生產經營甚至生存。
面對這一現狀，和利時公司推出了面向流程行業的企業信息化管理工具----HOLLiAS-MES。
二、系統設計
系統采用分布式實時數據庫結構，項目中包括一個總公司和三個分廠:中國鋁業山東分公司、氧化鋁廠、第二氧化鋁廠、化學品氧化鋁公司。分別配置各自獨立的實時數據庫系統，分廠內部實現獨立的應用系統。集團公司從各分廠獲取數據，組建集團的實時數據庫，形成公司級的應用系統。在設計時考慮了安全性、可靠性、可擴充性。
安全性
在控制系統實時網絡與生產監控系統網絡隔離與數據傳輸方面通過網關進行隔離，數據單向傳輸（控制系統生產監控系統）。網關輸出直接接入核心交換機，不占用過程控制網的帶寬。輸入與冗余過程控制網連接。
生產監控系統的應用軟件對DCS系統運行沒有影響。
網關軟件成熟、安全、穩定、可靠，在多家不同行業（化工、電力、制藥等）用戶得到長期使用。
可靠性
為了確保整個生產監控系統的可靠性，平臺系統具有強大的容錯能力。集群服務器保證實時數據庫的可靠運行。應用服務器、WEB服務器和OA服務器內置RAID 5容錯工作方式的磁盤組。服務器的兩塊千兆以太網口直接接入核心交換機。一塊網卡故障時，另一塊網卡繼續工作，保證了通信的不間斷。核心交換機雙引擎和雙電源，網絡模塊可在線熱插拔。
可擴充性
生產監控系統的硬件采用高可靠計算機（級別同DCS操作站）。生產監控系統的軟件平臺提供多種數據訪問方式如OPC、DDE、ODB等，保證了開放性，能與第三方軟硬件兼容,實現無縫連接。
保證可能在將來投運的其它控制系統的實時數據穩定納入本監控系統。
保證將來擴充的生產管理軟件在本系統上平穩運行。
為ERP提供數據接口。
三、 網絡系統拓撲結構
生產監控系統主干網使用1000M以太網，與下層控制系統網絡通信速率為100M，辦公樓、服務器與核心交換機為1000M交換，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4臺PC服務器，完成數據庫、應用、MIS、WEB、網關、防病毒等服務。
為控制系統配備網關機，共8臺。
防病毒服務器采用諾頓防病毒軟件(網絡版)。
四、系統功能描述
系統功能包括：
（1） 數據采集
（2） 數據存儲
（3） 生產過程實時運行監視
（4） 生產調度
（5） WEB功能
（1）、數據采集
和利時公司采用分布式的數據采集方式。各個系統的接口可以分布在不同的地點，采用不同的軟硬件系統。這種方式確保了系統的可擴展性、穩定性和靈活性。
該項目中包括一個總公司和三個分廠:中國鋁業山東分公司、氧化鋁廠、第二氧化鋁廠、化學品氧化鋁公司。每個分廠為一個單獨的MES，下圖為每個分廠包括的系統數量。
（2）、數據存儲
存儲過程實時數據，具有良好的存儲壓縮功能，響應速度快，數據管理能力強（可管理多達至幾萬點過程數據）。實時庫運行于服務器，客戶機（調度用計算機）通過訪問服務器獲取生產過程實時數據。
本項目數據庫點數見前表。
存儲生產過程中產生的數據，具有以下主要特點：
★存儲速度快，數據存取速度達到秒級，最快可達 250ms，可以根據數據的重要性設定存儲周期如2秒、5秒、10秒、30秒。
★存儲點數多，單臺服務器可達45萬點，可以滿足系統的擴充需要。
★特殊壓縮算法，每個采集點的數據壓縮率可自行設置；在保證數據精度要求的條件下優化了系統的運行效率，調用數據速度快。
★數據庫的大小沒有限制
★支持常用數據類型
★方便的歷史數據備份與恢復
★可擴展性強，對外支持OPC、DDE、ODBC、API等接口，標準的SQL或OLE DB應用編程接口為第三方提供了標準的、主流的開發環境。
★系統具有良好的開放性，方便二次開發應用。
（3）、生產過程實時運行監視
圖形化用戶界面，使用簡單、方便，既可使用客戶端工具瀏覽，又可使用瀏覽器瀏覽。
數據顯示方式靈活多樣，以下至列出一些常用的方式：
流程圖：用總貌及分組畫面顯示全廠的工藝流程, 并實時顯示每一關鍵的過程變量信息,畫面支持3D圖形，BMP，JPEG或掃描格式等多種格式的圖形。
參數圖：按報表方式在客戶機上顯示設定過程值，電廠運行累計值等參數。
趨勢圖：在CRT上顯示定義的全廠實時數據的趨勢曲線，時間軸可以任意設定。
報表： 報表可以分固定報表和模板報表兩種，固定報表采用固定的結構和定義好的標簽，顯示和打印全廠或車間工段的數據；模板報表采用固定的結構，靈活的標簽，顯示和打印全廠或車間工段的數據。報表采用web方式，方便靈活，打印可以是定時打印或事件打印。
• 數據顯示的指標：
o 畫面之間的切換靈活快速。
o 在總貌圖可通過鼠標指向或單鍵操作調用分組區域畫面, 分組畫面以彈出窗口方式顯示。
o 可以多窗口同時顯示各分組畫面, 每個窗口均可隨意調整及游動。
o 畫面自動與現場同步更新。
o 畫面可以回放歷史。
o 實時顯示開關量、模擬量、報警狀態，可以根據狀態變化顏色和動畫顯示。
o 報表及打印功能：web報表,可定時或用戶隨時調用打印
以后如果生產擴容，新增其他控制系統的話，可以增加新的接口，將這些新系統的數據統一由實時數據服務器進行采集、存儲和管理?？蛻舳瞬恍枰匦略O置，就可以瀏覽新增系統的信息。原有的接口、數據和應用程序也不受任何影響。
（4）、生產調度系統
為了實現管理更加科學化，集中統一規劃上層調度管理信息系統，已在山東鋁業分公司建立了一個完整的實時生產調度信息管理系統，系統將以總調度中心(或指揮中心)為核心，覆蓋全公司所有裝置，這些完整的生產信息處理后分別傳送到總廠、分廠辦公系統和生產、技術管理部門，并能實現異地瀏覽功能。全部的實時生產信息數據采集到系統的實時數據庫，調度員和管理人員可以在總控摟或自己的辦公室里按權限設定綜覽全部或部分生產信息，并能實現異地瀏覽功能。相應的裝置信息也可以傳遞到相應的車間辦公室。
生產調度實現完成了的信息包括：
○生產裝置狀況
○設備工作狀況及備件信息
○原材料貯運
推薦廠商
廠商動態