連續(xù)生產型的流程制造企業(yè)，在產業(yè)中占據重要的地位，是國民經濟發(fā)展中極為重要的基礎支柱產業(yè)，但在我國絕大部分流程工業(yè)均存在能耗高、成本高、勞動生產率低、資源利用率低的特點，其能耗普遍比國外先進水平高出30％，勞動生產率只及國外的20％～30％，生產成本普遍高出國外1～2倍。在有色金屬行業(yè)，我國10種常用有色金屬年產量為650多萬噸，居世界第2位，但由于總體過程自動化技術和裝備水平與國外相比還有較大的差距，使得我國有色金屬行業(yè)采選業(yè)資源利用率僅為35％，發(fā)達國家為60％以上；硫利用率(環(huán)境污染)我國為50％，發(fā)達國家為95％以上。流程工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)使我們需要將生產信息和管理信息有效集成，信息系統(tǒng)需要貫穿企業(yè)經營計劃和生產調度層，實現(xiàn)生產信息的共享。
1 鋁電解企業(yè)生產過程分析
鋁電解生產過程主要是以冰晶石一氧化鋁溶液做電解質，炭素材料為陰極和陽極，在陰極上析出液態(tài)金屬鋁。一臺電解槽是一個生產單元，一定數(shù)量的電解槽串連起來構成一個系列，幾個系列組成一個電解車間。隨著槽型不斷大型化，操作機械化、自動化水平的日益提高，與舊式電解車間相比，新式電解車間顯現(xiàn)出對設備和專用車輛依賴性更強，作業(yè)時間安排和作業(yè)質量控制更加嚴格，各工種、上下工序間配合更加緊湊、協(xié)調，指導生產更加重視數(shù)據解析的大趨勢。
2 鋁電解企業(yè)MES的整體分析及其構建
2.1 系統(tǒng)分析
現(xiàn)代的鋁電解企業(yè)都是比較先進的電解鋁企業(yè)，其電解鋁生產過程采用槽控機控制系統(tǒng)，氧化鋁輸送和煙氣凈化流程采用PLC控制系統(tǒng)，整流供電配有綜合自動化系統(tǒng)、化驗設備和動力管網計量檢測。然而，其各控制系統(tǒng)都是獨立封閉運行在各自的生產工序中，如電解、凈化、整流供電、化驗分析、計量檢測等生產控制之間彼此獨立封閉，生產過程數(shù)據信息彼此之間不能自動傳輸，形成了眾多“數(shù)據孤島”。
MES起著連接生產經營管理和生產過程控制與管理的作用。在現(xiàn)有的控制基礎上采用先進的計算機網絡技術、數(shù)據傳輸技術、數(shù)據集成技術、數(shù)據分析技術建設管理控制一體化的制造執(zhí)行系統(tǒng)，進一步提高企業(yè)的技術水平和管理水平。
2.2 系統(tǒng)構建
系統(tǒng)架構采用分布式分層結構，即數(shù)據源層、數(shù)據庫和Web服務層、客戶應用層，詳見圖1。
圖1 系統(tǒng)架構分布式分層結構圖
2.3 系統(tǒng)功能
數(shù)據源層包括各類控制和管理系統(tǒng)以及化驗室數(shù)據錄入站點，完成數(shù)據的采集。該制造執(zhí)行系統(tǒng)的數(shù)據源層的開發(fā)是基于工業(yè)控制I/O server思想，通過智能數(shù)據接口、手工數(shù)據接口和控制數(shù)據驅動接口，提供一系列的交換標準工具集，使系統(tǒng)具備與控制數(shù)據和非控制數(shù)據整合的能力，最終達到系統(tǒng)和控制層間的數(shù)據流的交互。該層完成槽控系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、化驗系統(tǒng)、計量檢斤系統(tǒng)等的數(shù)據采集與傳輸功能。
數(shù)據庫和Web服務層有實時數(shù)據庫和關系型數(shù)據庫、Web服務器，實現(xiàn)數(shù)據保存、數(shù)據備份、數(shù)據交換和數(shù)據發(fā)布。使用工業(yè)以太網(100 M光纖)進行生產實時的調度、實時數(shù)據的上傳，計劃下達，數(shù)據的發(fā)布、在線優(yōu)化過程優(yōu)化分析，手工數(shù)據的錄入等。使用快速工業(yè)以太網(100 M)連接現(xiàn)場控制器、工程師站和操作員站進行現(xiàn)場控制設備的實時控制，數(shù)據的采集加工和處理。在現(xiàn)場通過發(fā)布式I/O、數(shù)據采集模塊、變送器、執(zhí)行機構及操作員終端等通過實時現(xiàn)場總線等與平臺及自動化系統(tǒng)進行通訊。
客戶應用層指用戶在本地對數(shù)據庫中數(shù)據的訪問和使用。系統(tǒng)為客戶提供動態(tài)頁面流程圖和桌面應用工具，各級管理者可以根據權限瀏覽和查詢數(shù)據。統(tǒng)計報表，準確地監(jiān)視生產過程，為生產管理人員和操作人員提供一個信息交流平臺，通過該平臺管理人員可以下達生產指令和操作指導信息。該平臺提供生產數(shù)據可視化分析工具，幫助管理者分析生產狀況，作出高效的決策，對生產事件快速反應，實時了解生產運行，及時發(fā)現(xiàn)隱患，防止事故發(fā)生。
3 結束語
本項目直接結合鋁電解企業(yè)生產實際進行應用開發(fā)，并已在西部某大型鋁電解有限公司成功運行。通過該項目的實施，實現(xiàn)電解鋁生產數(shù)字化動態(tài)管理，可以解決生產運行中數(shù)據延遲和人為因素帶來的問題，提高生產管理水平，可以及時發(fā)現(xiàn)生產過程中存在的隱患和生產瓶頸，及時消除事故隱患，保證生產流程暢通，工藝過程穩(wěn)定，提高技術經濟指標，增加效益。同時，該系統(tǒng)還可以用于流程工業(yè)及離散型制造行業(yè)，為企業(yè)實施信息化工程服務，具備顯著的市場競爭優(yōu)勢。
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本文標題：鋁電解企業(yè)MES整體分析及其構建
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