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MES在造纸工业中的应用方案

2009/1/10    来源:万方数据    作者:李明辉  王孟效  胡南江      
关键字:MES  SIMATIC IT  制浆造纸  ERP  
本文分析了造纸工业的特点及其对MES的需求,并针对造纸企业管理层与控制层信息传递的难题,采用西门子公司的MES软件SIMATIC IT,建立了造纸工业的生产模型,并提出了一种基于SIMATIC IT的造纸厂MES方案和网络结构图。真正实现了上层业务系统ERP和下层控制系统PCS的信息沟通,为造纸工业实现信息化提供了一种具有可操作性的方法。

    20世纪80年代后期,美国在总结MRPⅡ实施成功率较低的教训并吸收日本准时制生产系统(JIT)经验的基础上,提出既重视计划又重视执行的管理新思想。此时,将计划与制造过程统一起来的制造执行系统(Manufacturing Execution System,简称MES)应运而生。MES的发展历史比ERP,PCS都要短,但是它能有效地实现以时间为关键的制造思想,因而在发达国家发展迅速,并给工厂带来了巨大的经济效益。MES的出现及普及对国外的管理界也产生了深远的影响。

    本文主要分析了造纸工业的特点及其对MES的需求,提出了一种新的基于SIMATIC IT的造纸工业MES方案,并提出了造纸工业的MES网络结构图。

1 造纸工业的特点及对MES的需求

    造纸工业 是一个与国民经济发展息息相关的重要产业,它涉及林业、农业、机械制造、化工、电气自动化、交通运输、环保等多个产业。同时,造纸工业又是一个技术密集、工艺复杂、资源消耗量大、产生污染物多的工业。为了适应激烈的市场竞争,实现制浆造纸工业的现代化,在提高经济效益的同时,还要在生产的过程中尽可能地减少污染、降低消耗、保护环境。

    当前,中国造纸工业正面临着产品结构的调整,对于产品的质量与档次提出了更高的要求,未来的发展正面临着从众多的小型造纸厂向集约化、大型化过渡。所有这些都说明了造纸企业生产计划受市场影响越来越大,面对销售部门对产品交货时间的严格要求,面对营销计划的不断调整,造成了生产计划不断变更。而在许多工厂中,全厂管理的功能目前仍然由文件和人工系统进行。通常有经验的工作人员执掌着工厂的生产管理。在大多数运行中,人工系统和有经验人员的判断总是起着重要作用,但是由于市场要求产品的品种和数量经常变化,靠人工和经验调整必然反应慢,使生产率降低,缺乏竞争力。并且,由于生产运行速度加快,信息处理速度也随之加快,以分、秒的速度进行,此时靠人工干预显然是不切实际的。因此,对信息进行管理和处理的MES的引入势在必行。这时需要的不仅是先进的生产设备和能力,更重要的是保证在企业的计划层与生产控制层之间建立起直通车——MES。

    再者,造纸企业的生产方式是稳定连续的过程化生产,生产工艺变动小,设备维护量大,生产车间广泛采用DCS控制技术等,因此其MES模型的构建应注重从生产计划下达到成品产出的生产优化信息,除此之外,设计和建立完善的造纸MES,的必要条件是建立完备的数据采集系统。MES需要的数据直接来源于生产过程的DCS控制系统、监控系统和数据采集系统采集的实时数据经过处理后生成生产过程信息,供MES使用。

2 本方案的特点

    本方案采用的Simatic IT MES软件是完全参照ISA-95作为蓝图来设计和实现整个系统构架的(图1)。


图1 ISA-95总体模型


    方案的突出特色是以造纸过程的生产工艺流程为核心,建立了平台化、组件化的构架,并且建立了大量的控制元器件(控制单元)库和造纸行业的典型工艺流程库,可以适应大集团、多工厂的管理模式。通过SIMATIC IT提供的动态建模工具配置造纸工艺流程,将自动化控制系统中各个元器件的输人输出、逻辑关系定义清楚,从而将整个车间的信息流集成起来,实现对车间数据的分发、采集、计算与分析。在此基础上,根据ISA-95的规范,建立了若干应用组建系统,包括车间生产管理、质量管理设备管理等方面的功能,并可以实现与底层PCS自动化系统和顶层的ERP管理系统之间的双向信息集成。另外,本方案的MES体系结构完全开放,因此,可以根据各个造纸企业的具体特点,灵活的配置和修改这种典型的工艺流程,从而可以实现造纸行业的通用性应用。

责任编辑:殷爽
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