運行優(yōu)化與控制2_2MES系統(tǒng).ppt

流程工業(yè)生產(chǎn)過程運行優(yōu)化方法與控制 羅小川流程工業(yè)綜合自動化教育部重點實驗室luoxch 第三章流程工業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng) 一 流程工業(yè)MES系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)二 流程企業(yè)MES系統(tǒng)的功能特點三 流程企業(yè)MES中的應(yīng)用軟件與集成技術(shù) 一 流程工業(yè)MES系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 流程工業(yè)MES系統(tǒng)功能概述流程企業(yè)MES系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)流程企業(yè)MES中的主要功能模塊流程企業(yè)MES中的相關(guān)軟件系統(tǒng) 流程工業(yè)MES系統(tǒng) 1 流程工業(yè)MES系統(tǒng)功能概述MES是ERP和PCS之間的信息紐帶 起著承上啟下 前后貫通所有生產(chǎn)線的作用 是流程工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)實施的核心 它向上溝通企業(yè)管理ERP平臺 向下溝通現(xiàn)場控制設(shè)備PCS 起著實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計 生產(chǎn)與質(zhì)量監(jiān)督 計劃與物流調(diào)度 生產(chǎn)控制與管理全過程一體化的核心紐帶作用 寶鋼鋼管廠調(diào)質(zhì)區(qū)系統(tǒng)實施的相關(guān)信息 國內(nèi)自動化程度最高的鋼鐵企業(yè) 4級計算機系統(tǒng) L1基礎(chǔ)自動化級 L2過程計算機控制級 L3生產(chǎn)控制管理級 廠級 L4公司管理級 調(diào)質(zhì)區(qū)只有一臺L3終端 用于顯示生產(chǎn)計劃 指令 實施MES系統(tǒng)后 增加了生產(chǎn)計劃 物流跟蹤 質(zhì)量管理 設(shè)備管理等MES功能 調(diào)質(zhì)區(qū)MES系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu) 熱處理基本知識 金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一 一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分 而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織 或改變工件表面的化學(xué)成分 賦予或改善工件的使用性能 其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量 而這一般不是肉眼所能看到的 熱處理一般包括加熱 保溫 冷卻 有時只有加熱和冷卻 這些過程互相銜接 不可間斷 加熱溫度是重要工藝參數(shù)之一 選擇和控制加熱溫度 是保證熱處理質(zhì)量的主要問題 一般都是加熱到相變溫度以上 以獲得需要的組織 另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間 因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時 還須在此溫度保持一定時間 使內(nèi)外溫度一致 使顯微組織轉(zhuǎn)變完全 這段時間稱為保溫時間 熱處理大致有退火 正火 淬火和回火四種基本工藝 是整體熱處理中的 四把火 退火是將工件加熱到適當溫度 根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間 然后進行緩慢冷卻 目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài) 獲得良好的工藝性能和使用性能 或者為進一步淬火作組織準備 正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻 正火的效果同退火相似 只是得到的組織更細 常用于改善材料的切削性能 也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理 淬火是將工件加熱保溫后 在水 油或其它無機鹽 有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻 淬火后鋼件變硬 但同時變脆 為了降低鋼件的脆性 將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710 的某一適當溫度進行長時間的保溫 再進行冷卻 這種工藝稱為回火 淬火與回火關(guān)系密切 常常配合使用 缺一不可 為了獲得一定的強度和韌性 把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝 稱為調(diào)質(zhì) 生產(chǎn)計劃 L3進行質(zhì)量設(shè)計產(chǎn)生作業(yè)計劃操作者在L2服務(wù)器輸入即將生產(chǎn)的合同號向L3服務(wù)器得到合同信息 和質(zhì)量設(shè)計產(chǎn)生的加工工藝參數(shù)將生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)下到L1 作為生產(chǎn)指示數(shù)據(jù) 使PCS控制設(shè)備開始工作 數(shù)據(jù)采集 L2服務(wù)器增加實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集功能質(zhì)量分析時 通過爐溫查詢功能輸入合同號和爐號 可自動顯示出生產(chǎn)該批鋼管時的爐溫和節(jié)拍曲線 質(zhì)量分析管理 查詢和輸入采樣鋼管的爐溫最高值 最低值和平均值 水油淬冷卻時間等 將這些數(shù)據(jù)組織成質(zhì)量信息報文發(fā)給L3 在工作站上輸入合同號和爐號 查詢出生產(chǎn)該批鋼管的時間段內(nèi)的淬火爐 回火爐爐溫 并顯示出爐溫曲線 設(shè)備管理 L2操作人員輸入故障原因 故障設(shè)備 并與自動保存的故障停機開始時間 故障停機結(jié)束時間一起構(gòu)成故障停機保文發(fā)往L3服務(wù)器 L3將長期保存設(shè)備的故障記錄 并統(tǒng)計每天的設(shè)備運轉(zhuǎn)率和故障率 調(diào)質(zhì)區(qū)MES系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu) 1 提高系統(tǒng)復(fù)用性2 方便管理維護 ERP PCS 2 流程企業(yè)MES系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 實時數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 3 MES主要功能模塊 生產(chǎn)過程模型 MES系統(tǒng)的核心生產(chǎn)過程管理生產(chǎn)過程支持系統(tǒng)基于工藝與經(jīng)濟指標的過程優(yōu)化實時調(diào)度質(zhì)量管理安全控制與管理設(shè)備維護管理生產(chǎn)流程模擬 4 MES系統(tǒng) 報表輸出 數(shù)據(jù)庫 解題器求解 診斷及結(jié)果輸出 MPS文件生成 數(shù)據(jù)錄入 圖形建模 接口 MES信息集成 計劃 調(diào)度 靜態(tài)優(yōu)化 先進控制 監(jiān)測 生產(chǎn)統(tǒng)計 企業(yè)工作流周期圖 信息集成平臺 實時數(shù)據(jù)庫監(jiān)控軟件綜合集成軟件平臺流程模擬軟件數(shù)據(jù)校正軟件質(zhì)量監(jiān)控軟件優(yōu)化調(diào)度和計劃排產(chǎn)軟件故障診斷及安全管理軟件 MES系統(tǒng)軟件體系模型 1 實時數(shù)據(jù)庫監(jiān)控軟件平臺 以實時數(shù)據(jù)庫為核心 實時監(jiān)控與管理生產(chǎn)過程 支持PCS先進控制軟件與MES過程優(yōu)化軟件的集成 支持異構(gòu) 模塊化的各種軟件的運行 關(guān)鍵技術(shù) 可靠性 冗余容錯技術(shù) 數(shù)據(jù)獲取技術(shù)和人機界面技術(shù)等 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的作用 1 實時數(shù)據(jù)庫監(jiān)控軟件平臺 實時監(jiān)控軟件平臺的特點 高可靠性 高安全性 硬件互聯(lián)能力 軟件互聯(lián)能力 平臺軟件的服務(wù)能力 支持過程控制軟件的標準接口技術(shù) 具備實時數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)量分散處理功能 具有豐富易用的人機交互界面 以Internet Intranet為目標的網(wǎng)絡(luò)能力 實時數(shù)據(jù)庫平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2 綜合集成軟件平臺 目的 實現(xiàn)企業(yè)信息的集成 主要技術(shù) 數(shù)據(jù)庫管理技術(shù) 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù) 綜合集成軟件平臺必須建立數(shù)據(jù)倉庫 全廠信息模型和數(shù)據(jù)模型 對異構(gòu)分布式多數(shù)據(jù)源進行互操作 流程模擬軟件 內(nèi)容 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)庫 工藝機理和模型辨識相結(jié)合的混合建模工具 生產(chǎn)過程模型 關(guān)鍵裝置動態(tài)模型 方程求解和優(yōu)化算法庫 模型建立和仿真計算過程的多媒體呈現(xiàn) 功能 過程優(yōu)化計算功能 經(jīng)濟評價功能 數(shù)據(jù)擬合回歸及參數(shù)估計功能 參數(shù)靈敏度分析功能 功能 用于消除測量數(shù)據(jù)的誤差 實現(xiàn)物流數(shù)據(jù) 能量數(shù)據(jù)的平衡計算 為生產(chǎn)計劃調(diào)度 流程模擬和儀表計量等提供準確和一致的現(xiàn)場數(shù)據(jù) 關(guān)鍵技術(shù) 物流 能量流模型的建立 多源數(shù)據(jù)集成 準穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)校正方法 顯著誤差組合檢測方法 4 數(shù)據(jù)校正軟件 數(shù)據(jù)校正工程化軟件的功能與實施 生產(chǎn)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)校正軟件 DCS數(shù)據(jù) LIMS數(shù)據(jù) 人工數(shù)據(jù) 顯著誤差檢測 數(shù)據(jù)協(xié)調(diào) 流程工業(yè)CIMS應(yīng)用 統(tǒng)計報表 生產(chǎn)調(diào)度 生產(chǎn)計劃 流程模擬 儀表維護 5 質(zhì)量監(jiān)控軟件 功能 及時準確獲取生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù) 建立質(zhì)量數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫 運用統(tǒng)計計算工具分析評價系統(tǒng)運行的情況 發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變化的原因 根據(jù)質(zhì)量分析評價結(jié)果作出質(zhì)量控制的決策 提供改進質(zhì)量的建議 關(guān)鍵技術(shù) 統(tǒng)計計算工具 質(zhì)量數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫的建立和分析方法 6 優(yōu)化調(diào)度和計劃排產(chǎn)軟件 優(yōu)化生產(chǎn)方案 為企業(yè)創(chuàng)造最佳經(jīng)濟效益 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化 產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化 經(jīng)濟效益優(yōu)化 利用最優(yōu)化方法對流程工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)裝置的每個生產(chǎn)方案進行詳細分析計算 指導(dǎo)原材料購買 生產(chǎn)操作等 并提供企業(yè)的中短期的生產(chǎn)計劃 關(guān)鍵技術(shù) 多目標最優(yōu)化方法技術(shù) 圖形化建模技術(shù) 模型在線診斷技術(shù) 物料平衡分析技術(shù) 報表自行組態(tài)技術(shù) 計劃與調(diào)度優(yōu)化 月生產(chǎn)計劃 日生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度 生產(chǎn)過程公用工程系統(tǒng) 庫存 生產(chǎn)方案設(shè)定 過程模型 生產(chǎn)計劃 調(diào)度系統(tǒng)的框架 上級指令 市場信息 生產(chǎn)計劃 調(diào)度功能結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)計劃 調(diào)度功能結(jié)構(gòu) 7 故障診斷及安