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基于造纸企业CIPS体系的研究

2009/7/20    来源:万方数据    作者:胡南江  王孟效  李明辉  杜凯      
关键字:计算机集成过程系统  制浆造纸  过程控制系统  生产执行  
以造纸行业计算机集成过程控制系统为例,对CIPS技术的PCS、MES、ERP三层体系的关健技术进行了讨论,并提出了应用于造纸企业CIPS的网络模型。

1 造纸工业CIPS的三层结构体系

    1.1 概述

    CIM技术是基于管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术的一门综合型技术,是一种组织、管理和运行现代制造类企业的理念,而CIMS(Computer Integrated Manufacturing System,计算机集成制造系统)ail是CIM利用计算机集成技术的具体实现,它是信息时代的一种新型生产制造模式。CIMS最早是针对离散型制造业的,而离散型制造业的生产特点点与流程型制造业、混合型制造业有很大的不同,于是出现了从CIMS演变而来的针对流程型制造企业的CIPS(Computer Integrated Process System,计算机集成过程系统),成为最适合造纸业这类流程性企业的生产过程自动控制及信息管理系统。如表1简单比较了CIMS与CIPS的区别。


表1 CIMS与CIPS的比较


    造纸企业CIPS分为三层结构,即ERP(Enterprise Resource Planning)企业资源管理系统、MES(Manufacturing Execution Systems)制造执行系统、PCS(Process Control System)过程控制系统,简称为计划层/执行层/控制层或管理层/生产层/控制层,如图1。三层结构在功能划分上虽有重叠,但各有侧重。PCS层注重设备监控(如采用现场总线技术则设备故障诊断信息更丰富),是以产品(如纸辊)的质量、数量和满足工艺要求为目标、以设备综合管理控制为核心的技术;MES层强调计划的执行,注重设备管理,是以生产综合指标为目标的生产过程优化控制、生产运行优化操作与优化管理的技术;ERP层强调企业的计划性,注重生产计划、调度、成本、物流等方面,是以财务分析/决策为核心的整体资源优化的技术。数据的应用上也与此类似。造纸企业只有通过这种互相交联的PCS、MES及ERP三大系统组成的综合自动化体系结构,在控制技术、计算技术和优化技术的推进下实现三大系统的综合集成,才能真正完成信息的综合应用,实现管控体化。一个完整的、能够引导企业保持长期的业务利益和价值的信自、系统,必须是ERP、MES和PCS二者协同作用的整合。当然在实际信息化建设中,不同性质的企业,对这三层的重点井非一致,就造纸企业而言,由于最下层的过程控制方面已经有了成熟的自控技术,所以一般以实施MES或ERP为中心。


图1 CIPS的三层体系结构


    1.2 造纸企业PCS层的建设

    对于最基层的PCS层,是对生产的工艺过程进行有效、高精度、高水平的自动控制,以确保产品的质量、成本、交货期,使之在市场有很强的竞争力。其主要完成对制浆造纸生产上艺过程的控制,包括过程检测、软测量、仪表控制、电气控制和执行机构(包括各种信号转换、驱动控制设备)。由干从制桨造纸过程到碱回收过程的生产都是连续的,因此强调生产过程的整体性;又由于造纸的整个生产过程伴随着恶劣的生产条件,并且设备中祸合复杂,所以对PCS层的故障诊断技术也提出了更高的要求;而且为了实现一些造纸过程中比较难测量但又比较重要的参数的软测量,比如黑液波美度在线软测量,对PCS层的数据采集分析也提出了更高的要求。由于许多造纸企业很早就已经采用DCS等自控技术,这一层的技术应用比较成熟,现在许多造纸企业所欠缺的是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁——MES层。

责任编辑:殷爽
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