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制藥企業(yè)生產(chǎn)車間自動化功能的設(shè)計與實現(xiàn)
2010/4/26 15:13:10
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  制藥企業(yè)是一特殊的行業(yè),在無茵和潔凈度方面有相當高的要求,需要盡可能減少車間工作人員與設(shè)備。致使無法對車間級的生產(chǎn)過程進行實時的調(diào)度安排.導(dǎo)致生產(chǎn)與計劃相互脫節(jié)。本文為了解決這一矛盾,引入制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)完成生產(chǎn)車間信息自動化。

  制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是90年代由MESA提出的面向車間的管理信息系統(tǒng),它的出現(xiàn)。在企業(yè)計劃管理和車問生產(chǎn)控制之間架起了一座信息溝通和管理的橋梁,MES強調(diào)制造計劃的執(zhí)行和產(chǎn)品制造過程的控制,能夠優(yōu)化管理程序,強化管理過程,量化管理效能,提高管理的透明度和敏捷性。

  隨著企業(yè)計算機應(yīng)用的不斷推廣,企業(yè)信息化應(yīng)用水平逐漸提高,企業(yè)越來越需要車間執(zhí)行層的管理信息系統(tǒng)。因此,如何深刻理解MES內(nèi)涵。把握發(fā)展趨勢,在我國企業(yè)中開發(fā)和應(yīng)用好MES,對于提高企業(yè)競爭力。縮小與發(fā)達國家企業(yè)差距是迫在眉睫的事情,也將是企業(yè)信息化水平深層次推進的需要。制藥企業(yè)在制造業(yè)中是一個特殊的行業(yè),其特殊在于對無菌和潔凈度方面的要求非常高,需要盡可能減少車間工作人員與設(shè)備,而由此導(dǎo)致無法對車間級的生產(chǎn)過程進行實時的調(diào)度安排,導(dǎo)致生產(chǎn)與計劃相互脫節(jié)。本文引入了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)完成生產(chǎn)車間信息自動化,解決了上述矛盾。

  二、生產(chǎn)車間信息系統(tǒng)

  針對當前制藥企業(yè)生產(chǎn)管理中普遍存在的問題,通過對MES功能本質(zhì)的分析,筆者提出了以下三層結(jié)構(gòu)——企業(yè)信息化(EIS)/制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)/過程控制系統(tǒng)(PCS)、兩級數(shù)據(jù)庫平臺(實時數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫)的信息化管理解決方案。

  (1)控制層(PCS)

  PCS層主要負責生產(chǎn)過程的自動控制與現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與初步分析。以PLC作為過程狀態(tài)和工藝、質(zhì)量參數(shù)采集的基本單元,以AS2I總線和工業(yè)現(xiàn)場總線(ProfiBUS)構(gòu)成基本網(wǎng)絡(luò)(含I/O接口模塊、傳感器、開關(guān)、智能儀表、AS2I總線主站、計算機通訊接口程序等);工業(yè)現(xiàn)場總線采用總線拓撲結(jié)構(gòu)(ProfiBUS2DP),總線兩端有終端電阻。這樣結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有擴展性,維護方便;高性能的工業(yè)控制計算機和對成熟組態(tài)軟件WinCC的二次開發(fā)形成車間現(xiàn)場數(shù)據(jù)的監(jiān)控系統(tǒng)。

  (2)執(zhí)行層(MES)

  MES層的主要功能是動態(tài)的生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)過程實時監(jiān)控和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析。MES系統(tǒng)主要由MES軟件、MES數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、MES調(diào)度臺、車間作業(yè)信息顯示屏等構(gòu)成,采用星型拓撲結(jié)構(gòu)的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接;該網(wǎng)絡(luò)連接集中于中央節(jié)點,便于網(wǎng)絡(luò)維護和資源配置,當網(wǎng)絡(luò)中一個節(jié)點出現(xiàn)故障時,易于進行隔離檢測和維護,不會對其他節(jié)點造成很大影響,不會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的崩潰,同時網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的接線方式也便于系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。

  (3)企業(yè)信息化層(EIS)

  計劃層即企業(yè)資源規(guī)劃層(EIS),EIS層主要進行管理決策與生產(chǎn)計劃,重點突出EIS管理平臺的建設(shè)。目前,適于不同需求的EIS系統(tǒng)已較成熟,可直接用于計劃層的信息管理。通過建立企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)(Intranet),實現(xiàn)計劃層內(nèi)部信息的傳輸及計劃層、執(zhí)行層之問信息的交互;并通過與互聯(lián)網(wǎng)(Intemet)的連接,建立企業(yè)公共信息發(fā)布與電子商務(wù)的平臺。

  三、車間監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

  圖4-3中的陰影部分主要位于MES層,是車間生產(chǎn)信息化管理方案的核心,即車間監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。它通過對制造過程的實時監(jiān)控和動態(tài)調(diào)度,根據(jù)ERP下達的生產(chǎn)計劃,利用車問的各種生產(chǎn)資源、生產(chǎn)方法和豐富的實時現(xiàn)場信息,快速、低成本地制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。車間監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)功能包括:從計劃管理層獲取日生產(chǎn)計劃;對生產(chǎn)車間資源的管理,如任務(wù)訂單、物料與在制品、生產(chǎn)設(shè)備、人員等;生產(chǎn)車間作業(yè)調(diào)度;車間生產(chǎn)過程監(jiān)控:車間生產(chǎn)過程信息在線統(tǒng)計;主調(diào)度終端與各工序終端之間進行消息傳遞和數(shù)據(jù)庫共享。

  (1)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立

  數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計以能夠及時、準確、有效地滿足系統(tǒng)功能為首要目標。在數(shù)據(jù)庫建立時,需要將各種信息分類和歸納,通過建立不同功能的表和相應(yīng)字段保障數(shù)據(jù)信息的完整性和有效性。以下數(shù)據(jù)庫的設(shè)計以滿足第三范式為標準,并嚴格遵守參照完整性規(guī)則。監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中心,它的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)內(nèi)容是系統(tǒng)其他終端模塊建立的參照藍本。根據(jù)車間調(diào)度系統(tǒng)的功能需要,以及數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計和及時上報管理層的要求,調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器采用SQLServer2000數(shù)據(jù)庫,分為統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫。

  (2)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計

  生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)采用ARM+WINDOWS CE瘦客戶機/服務(wù)器(Thin-Client/Server)體系結(jié)構(gòu),將調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用程序的配置、管理、維護和運行都放在調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器上完成,而Windowsdows終端只作為簡化的人機接121界面為用戶提供服務(wù),從而極大地增強了系統(tǒng)的集成性和可維護性。

  監(jiān)控模塊:主要包括設(shè)備狀況監(jiān)控和生產(chǎn)流程監(jiān)控兩個子功能模塊。設(shè)備狀況監(jiān)控子模塊,與系統(tǒng)控制層的PLC終端進行通信,用于對生產(chǎn)系統(tǒng)中各主要加工機床的運行狀況進行在線監(jiān)控。在被監(jiān)控的設(shè)備出現(xiàn)故障時,自動報警。生產(chǎn)流程監(jiān)控子模塊與監(jiān)控層的Windows終端進行通信,用于對生產(chǎn)系統(tǒng)中各任務(wù)的加工進程進行在線監(jiān)視。

  作業(yè)調(diào)度模塊:主要功能是進行車間的生產(chǎn)調(diào)度。該模塊即可以采用基于瓶頸分析的啟發(fā)式算法對整個生產(chǎn)系統(tǒng)進行自動的實時動態(tài)的生產(chǎn)調(diào)度;也可以由車間調(diào)度員,根據(jù)自己的經(jīng)驗和對車間生產(chǎn)狀況的分析,采用調(diào)度模塊提供的一些常用的調(diào)度規(guī)則對各工序分別進行排產(chǎn)。

  數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊:主要是針對生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)質(zhì)量等方面信息的在線統(tǒng)計,如機床利用率、平均在制品庫存、加權(quán)誤期任務(wù)數(shù)等。長期的統(tǒng)計分析結(jié)果可以從管理層統(tǒng)計系統(tǒng)查詢獲得;短期的統(tǒng)計分析可以統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源進行在線數(shù)據(jù)分析,為確定生產(chǎn)瓶頸和在線生產(chǎn)與質(zhì)量提供依據(jù)。

  對企業(yè)來說,能夠?qū)崿F(xiàn)所購買的ERP系統(tǒng)是前提,能穩(wěn)健運作并發(fā)揮ERP系統(tǒng)的優(yōu)勢提高自己企業(yè)的競爭力更是關(guān)鍵。


 
 
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