現(xiàn)階段，大多數(shù)水泥企業(yè)在運(yùn)營(yíng)中已經(jīng)應(yīng)用DCS(分散控制系統(tǒng))和ERP(信息管理系統(tǒng))，基礎(chǔ)自動(dòng)化程度較高，但生產(chǎn)管理、生產(chǎn)調(diào)度以及決策等方面基本還是人工管理，自動(dòng)化程度較低。DCS系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)只能通過(guò)紙質(zhì)報(bào)表傳遞，由相關(guān)使用人員手動(dòng)錄入到ERP系統(tǒng)。同樣，ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃等數(shù)據(jù)也不能自動(dòng)傳遞而是紙質(zhì)方式傳遞到DCS系統(tǒng)。這種方式嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。

    隨著企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)性日趨劇烈，市場(chǎng)開(kāi)拓、生產(chǎn)計(jì)劃、制造過(guò)程、企業(yè)管理、資源共享、售后服務(wù)等運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)愈來(lái)愈要求看作統(tǒng)一整體來(lái)考慮。在此背景下，通過(guò)信息互通和數(shù)據(jù)共享，實(shí)施管控一體的綜合自動(dòng)化工程成為信息技術(shù)改造傳統(tǒng)水泥產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。因此，以DCS、MES(生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng))、ERP管理系統(tǒng)的協(xié)同管理集成應(yīng)用成為了水泥企業(yè)信息化與工業(yè)化融合的突破口，也是優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、降低企業(yè)成本提高企業(yè)管理水平，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和實(shí)施區(qū)域市場(chǎng)布控戰(zhàn)略提供有力的管理支持與管理手段。

1 DCS、MES、ERP的含義及應(yīng)用

    DCS(Distributed Control System)是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)(computer)、通訊(communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。DCS系統(tǒng)主要面向生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制并提供最直接的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制、監(jiān)視、管理和決策。不同型號(hào)的DCS可以互連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并可通過(guò)以太網(wǎng)將DCS系統(tǒng)和工廠管理網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上網(wǎng)。

    ERP(Enterprise Resource Planing)系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)流程和標(biāo)準(zhǔn)化的信息數(shù)據(jù)將企業(yè)各個(gè)方面的資源(人力、資金、物料、設(shè)備、時(shí)間、方法等方面)進(jìn)行整合。它集信息技術(shù)與先進(jìn)的管理思想于一身，為企業(yè)提供決策、計(jì)劃、控制與經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)?cè)u(píng)估的全方位和系統(tǒng)化的管理平臺(tái)。其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的有效管理，滿(mǎn)足企業(yè)合理調(diào)配資源、提升內(nèi)部運(yùn)營(yíng)的效率和整體的經(jīng)營(yíng)水平、最大化地創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的要求。

    MES(Manufacturing Execution System) 是連接底層控制系統(tǒng)與上層管理的橋梁，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。MES與上層ERP等業(yè)務(wù)系統(tǒng)和底層DCS等生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)一起構(gòu)成企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)，一是把業(yè)務(wù)計(jì)劃的指令傳達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，二是將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息及時(shí)收集、上傳和處理。MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺(tái)上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、物料跟蹤、物料平衡、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表等管理功能，通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)可以同時(shí)為生產(chǎn)部門(mén)、質(zhì)檢部門(mén)、工藝部門(mén)、物流部門(mén)等提供車(chē)間管理信息服務(wù)。

2 基于DCS／MES／ERP三層架構(gòu)的系統(tǒng)集成

    ERP／MES／Dcs的時(shí)間因子及數(shù)據(jù)流見(jiàn)圖1。ERP系統(tǒng)基于事務(wù)處理，從管理層角度關(guān)注客戶(hù)訂單、銷(xiāo)售預(yù)測(cè)、物料需求等信息。ERP系統(tǒng)根據(jù)市場(chǎng)需求和銷(xiāo)售計(jì)劃制定工作計(jì)劃，并下達(dá)至相應(yīng)的車(chē)間的MES，工作計(jì)劃中包含物料種類(lèi)、生產(chǎn)數(shù)量、完工日期、標(biāo)準(zhǔn)物料BOM、標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)文檔等信息，根據(jù)這些信息MES產(chǎn)生更為詳細(xì)的資源分配、控制參數(shù)、工序和生產(chǎn)調(diào)度并形成工作指令下達(dá)到控制層的DCS系統(tǒng)。DCS接受到MES下達(dá)的工作指令則控制相應(yīng)設(shè)備完成相應(yīng)工序。DCS在工作的同時(shí)將生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)地反饋給MES，這些信息既包括實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息，如起止時(shí)間、等待時(shí)間、實(shí)際工作時(shí)間、完成數(shù)量等，又包括作業(yè)、任務(wù)狀態(tài)以及底層設(shè)備人工狀態(tài)；MES在反饋的底層信息基礎(chǔ)上，對(duì)某些信息進(jìn)行處理并反饋給ERP系統(tǒng)，如工作訂單狀態(tài)、完成情況、起止時(shí)間、實(shí)際的物料BOM、實(shí)際的生產(chǎn)工藝、WIP信息、實(shí)際庫(kù)存狀態(tài)等。這些反饋信息對(duì)ERP系統(tǒng)至關(guān)重要：①使ERP中的物料BOM、生產(chǎn)工藝根據(jù)反饋數(shù)據(jù)得以調(diào)整，從而使物料BOM、生產(chǎn)工藝更為準(zhǔn)確；②實(shí)時(shí)信息的反饋使成本計(jì)算、WIP狀態(tài)、庫(kù)存狀態(tài)更加可靠。

圖1 ERP／MES／DCS的時(shí)間因子及數(shù)據(jù)

    由此可見(jiàn)，ERP／MES，DCS信息流的下達(dá)和反饋保證了ERP系統(tǒng)信息的實(shí)時(shí)性。此外，ERP系統(tǒng)基于事務(wù)處理，其工作是以天、周、月、年為時(shí)段，即100x時(shí)間因子。MEs的職責(zé)是執(zhí)行產(chǎn)品制造以及相應(yīng)的作業(yè)，MES工作于較短的時(shí)間范圍，通常以天、小時(shí)、分鐘或秒為時(shí)段，即10x時(shí)間因子。Dcs以實(shí)時(shí)方式工作，時(shí)間因子為1X(秒或更小的工作單位)。因而，從DCS、MES到ERP構(gòu)成了從實(shí)時(shí)、秒、分、時(shí)、天、周、月、年完整的信息管理、控制時(shí)段，覆蓋了從上層計(jì)劃到車(chē)間執(zhí)行的整個(gè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的企業(yè)管理。

    構(gòu)建ERP／MES／DCS集成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是XML的信息表示和集成。XML提供統(tǒng)一的方法來(lái)描述和交換獨(dú)立于應(yīng)用程序或供應(yīng)商的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。采用XML既利于ERP／MES／DCS間信息流的可理解性和統(tǒng)一性，又利于不同數(shù)據(jù)庫(kù)的易集成性，還能根據(jù)特定需要獲得信息視圖。另一關(guān)鍵技術(shù)是OPC技術(shù)的集成控制。OPC是一套基于微軟的OLE／COM標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，其目的在于建立一個(gè)有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的接口，提高底層設(shè)備的通信能力，從而提高制造業(yè)和過(guò)程控制工業(yè)的各種自動(dòng)化應(yīng)用。

3 在水泥企業(yè)中的集成應(yīng)用

    對(duì)湖南某水泥企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，其組織結(jié)構(gòu)包括：生產(chǎn)部、銷(xiāo)售部、供應(yīng)部、質(zhì)管部、設(shè)備部、工藝部、人事部、財(cái)務(wù)部、企管部等部門(mén)。部門(mén)之間的獨(dú)立性較強(qiáng)且部門(mén)內(nèi)部的業(yè)務(wù)處理非常集中，結(jié)合水泥流程行業(yè)的特點(diǎn)，ERP子系統(tǒng)的劃分為生產(chǎn)管理、銷(xiāo)售管理、供應(yīng)管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、人事管理、財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)監(jiān)控。MEs系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的管理和調(diào)度及雙向傳遞信息，功能模塊包括計(jì)劃分解、質(zhì)量管理、作業(yè)調(diào)度、物料平衡和庫(kù)存管理、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)管理等。DcS在水泥生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)設(shè)備之間的通信和生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控，主要設(shè)有生料控制回路、窯尾控制回路、窯頭控制回路和煤粉制備控制回路。

    通過(guò)分析，設(shè)計(jì)出ERP／MES／DCS集成系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 面向水泥企業(yè)的ERP-MES-DCS集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    以湖南某水泥企業(yè)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在ERP系統(tǒng)中添加生產(chǎn)訂單見(jiàn)圖3。MEs系統(tǒng)周期性讀取ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的生產(chǎn)訂單，后臺(tái)自動(dòng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物料BOM分析計(jì)算得出各種原料的需求量，自動(dòng)生成領(lǐng)料單，并將工作指令下達(dá)給DCS系統(tǒng)。生產(chǎn)部門(mén)據(jù)此領(lǐng)料單到生產(chǎn)部門(mén)領(lǐng)取原料進(jìn)行生產(chǎn)。圖4是領(lǐng)料單生成窗口。DCS系統(tǒng)根據(jù)工作指令控制和監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)作。

圖3 生產(chǎn)訂單生成界面

圖4 領(lǐng)料單生成窗口

4 結(jié)論

    在水泥企業(yè)中，基于ERP／MES／DCS的集成系統(tǒng)可以對(duì)信息進(jìn)行有效采集、實(shí)時(shí)傳遞和充分共享，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、業(yè)務(wù)管理及領(lǐng)導(dǎo)決策三層信息的上下貫通與流程控制，能有效解決目前水泥企業(yè)存在的主要問(wèn)題如基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的命名或編碼不一致、生產(chǎn)調(diào)度信息不全面、信息反饋滯后等。企業(yè)管理者只需登錄信息管理系統(tǒng)就可在權(quán)限范圍內(nèi)解企業(yè)的整體生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)情況，從而對(duì)生產(chǎn)、銷(xiāo)售等過(guò)程的產(chǎn)、供、銷(xiāo)、人、財(cái)、物進(jìn)行全面有效管理。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：基于DCS／MES／ERP集成系統(tǒng)在水泥企業(yè)的研究與應(yīng)用

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/consultation/1081999228.html