【正文】 生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成和過程數(shù)據(jù)庫 生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集 生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成功能建立在以 iFIX 為中心的實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成， iFIX 是自動(dòng)化業(yè)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的世界級(jí) SCADA 系統(tǒng)，具備超強(qiáng)的連接能力和對(duì)主流硬件系統(tǒng)的廣泛兼容性，同時(shí)，其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)非常符合過程控制的特點(diǎn)。 GE Fanuc Automation Confidential 在上圖中，對(duì)于集團(tuán)公司系統(tǒng)集成，在遠(yuǎn)期可以建立一臺(tái)應(yīng)用集成服務(wù)器，連接 SAP ERP 系統(tǒng)，對(duì)計(jì)劃和物料進(jìn)行管理。 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫根據(jù)目前的 分廠規(guī)模暫定為兩臺(tái)，一臺(tái)為 數(shù)據(jù)庫 Historian 服務(wù)器，負(fù)責(zé)所有的生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成和存儲(chǔ)；另一臺(tái)用作應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，安裝 SQL Server 和 Web 發(fā)布軟件，最終的生產(chǎn)報(bào)告可以通過 Web 服務(wù)器發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上。上述所有的 iFIX 接口站具有實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集能力， iFIX 的所有數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)傳遞給 Historian 數(shù)據(jù)庫存 儲(chǔ)，這樣無論是 DCS 的數(shù)據(jù)還是 PLC 的數(shù)據(jù)將均能實(shí)時(shí)監(jiān)控和進(jìn)行應(yīng)用分析。 GE Fanuc Automation Confidential 5. 項(xiàng)目范圍和系統(tǒng)架構(gòu)建議 根據(jù)晨鳴的狀況，為了提高整個(gè)集團(tuán)的信息化 水平，整合控制系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)，為管理層提 供實(shí)時(shí)生產(chǎn)報(bào)告，建立生產(chǎn)應(yīng)用分析系統(tǒng)是長(zhǎng)期發(fā)展的必 需，系統(tǒng)主要的功能應(yīng)該包括下面一些內(nèi)容。 DCS 和 PLC 控制系統(tǒng)自成體系，信息并未互連，同時(shí)從廠級(jí)管理系統(tǒng)和集團(tuán)總部也不能實(shí)時(shí)了解到生產(chǎn)狀況。 紙機(jī)部分和涂布機(jī)部分是主要的控制系統(tǒng)對(duì)象，紙機(jī)部分使用了 Siemens 的 DCS，其供應(yīng)廠商為 Mesto，具備上位機(jī)并支持 OPC 接口。為了更好地從集團(tuán)的高度監(jiān)管下面的生產(chǎn)狀況，通過統(tǒng) 一的方式來評(píng)估各地、各廠的生產(chǎn)性能，一個(gè)以集團(tuán)為中心，各分廠為實(shí)施對(duì)象的生產(chǎn)應(yīng)用集成和分析系統(tǒng)勢(shì)在必行。 晨鳴紙業(yè)現(xiàn)狀 山東晨鳴紙業(yè)集團(tuán)是集紙漿造紙與一體的大型企業(yè)集團(tuán)，全國(guó)同行業(yè)唯一擁有 A， B股的上市公司。 國(guó)外紙業(yè)巨頭的榜樣 對(duì) 于國(guó)外的紙業(yè)巨頭，在多年以前就已經(jīng)意識(shí)到這一問題，并花大力氣通過巨大的資金和人力投入為國(guó)內(nèi)做出了榜樣。 自動(dòng)化系統(tǒng)上已經(jīng)存在大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制，但大量的數(shù)據(jù)均未保 存，無法對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期的分析。 面對(duì)國(guó)際紙業(yè)巨頭的巨大市場(chǎng)投入， 國(guó)內(nèi)的紙業(yè)企業(yè)也通過各種方式提高自己的競(jìng)爭(zhēng)能力，無論從資金投入，生產(chǎn)能力的增強(qiáng)還是從企業(yè)的內(nèi)部挖潛，提高生產(chǎn)力方面均采取了積極的態(tài)勢(shì)，國(guó)內(nèi)的著名企業(yè)如華泰，晨鳴等無論是產(chǎn)量還是效益均有大幅度提高。 中國(guó)作為目前一個(gè)世界上高速發(fā)展的紙業(yè)市場(chǎng)， 2020 年我國(guó)紙業(yè)生產(chǎn)量和消費(fèi)量分別約占世界總量的 10%和 14%， 列世界第二，僅次于美國(guó)。 同時(shí)， 我國(guó)年人均紙消費(fèi)量為 33 千克，為世界水平的一半，仍有很大的發(fā)展空間。 GE Fanuc Automation Confidential 2. 造紙企業(yè)生產(chǎn)和信息集成的需 求 目前企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化狀況 在目前國(guó)內(nèi)的造紙企業(yè)中， 無論是國(guó)外投資的新廠還是國(guó)內(nèi)的各類造紙企業(yè)，在自動(dòng)化系統(tǒng)的使用上比其他很多行業(yè)均為普遍，大型集散控制系統(tǒng) DCS 的使用在生產(chǎn)過程的各個(gè)方面均已司空見慣，而且主要集中在一些造紙自動(dòng)化比較發(fā)達(dá)的自動(dòng)化廠商，如 ABB， Siemens 等。 目前企業(yè)管理系統(tǒng)的狀況 而各大造紙企業(yè)的管理系統(tǒng)，特別是運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件的能力提高管理手段相對(duì)于發(fā)達(dá)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)就有一定的差距。在國(guó)外造紙企業(yè)，全企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用非常普遍，它集成了主要的生產(chǎn)系統(tǒng)和各輔助系統(tǒng)，為生產(chǎn)分析和決策幫助提供了第一手資料。集團(tuán)總部設(shè)在山東壽光市，規(guī)模居中國(guó)造紙業(yè)首位，被列入 520 家全國(guó)重點(diǎn)企業(yè)。這樣的應(yīng)用集成和分析系統(tǒng)可以幫助集團(tuán)的管理人員和各分廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)的人員解決當(dāng)前的一些問題，充分提高生產(chǎn)的可視化和生產(chǎn)性能的監(jiān)視，包括： ? 建立企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫和控制系統(tǒng)應(yīng)用集成 ? 建立遠(yuǎn)程生產(chǎn)報(bào)告和生產(chǎn)性能查詢系統(tǒng) ? 建立生產(chǎn)應(yīng)用分析平臺(tái)，自動(dòng)化生產(chǎn)報(bào)告 ? 對(duì)設(shè)備效率和關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和 Web 發(fā)布 ? 對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析并可以通過 Web 查詢 ? 為以后的 ERP 集成和計(jì)劃物料的管理打下基礎(chǔ) GE Fanuc Automation Confidential 4. 現(xiàn)有系統(tǒng) 狀況和需求分析 根據(jù)晨鳴紙業(yè)的建議，下面根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)獲得的一 些資料以晨鳴紙業(yè)三廠的自動(dòng)化系統(tǒng)為例，進(jìn) 行相應(yīng)的需求分析。而 QCS 質(zhì)量控制系統(tǒng)在紙機(jī)部分為 Mesto 的系統(tǒng)，在涂布機(jī)部分為 Voith 的系統(tǒng)， Voith 系統(tǒng)采用 Siemens 的自動(dòng)化產(chǎn)品。 而生產(chǎn)中存在的手工數(shù)據(jù)也是在事后通過手工方式報(bào)告，常規(guī)的生產(chǎn)相關(guān)報(bào)表有 1520 張，現(xiàn)在也都是通過手工數(shù)據(jù)搜集 后，由專人完成后上報(bào)，不具備實(shí)時(shí)性。 應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu) 根據(jù)對(duì)晨鳴三廠的自動(dòng)化系統(tǒng)和目前狀況以及需求的了解，下面是建議的生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)示例。 對(duì)于圖中的應(yīng)用客戶端具有不同的功能，在包裝和切紙車間的應(yīng)用客戶可以允許操作人員錄入相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，因目前的生產(chǎn)系統(tǒng)的特殊性，無法自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)。 上層的管理站計(jì)算機(jī)無需安裝特別的軟件，管理人員只需要使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器就可以查詢生產(chǎn)報(bào)告和效率分析報(bào)告。而目前系統(tǒng)中，集團(tuán)的管理用戶可以通過標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器連接各分廠的服務(wù)器，對(duì)特定分廠的生產(chǎn)報(bào)告和性能分析、質(zhì)量報(bào)告進(jìn)行動(dòng)態(tài)查詢。 數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集是生產(chǎn)管理和分析應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，本系統(tǒng)采用國(guó)際知名的 SCADA 系統(tǒng) iFIX 作為控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集站。 生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 通過使用 GE Proficy Historian 這一高性能的過程歷史數(shù)據(jù)庫，將為工廠提供一個(gè)數(shù)據(jù)中心。只要擁有 以上版本，您可以通過 Proficy Historian 瘦客戶端的管理選項(xiàng)，創(chuàng)建并管理歷史文檔、啟動(dòng)／停止采集器、配置歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)、監(jiān)視系統(tǒng)主要狀態(tài)及性能指示，警報(bào)及信息。在造紙企業(yè)如紙漿車間或抄紙車間。 ? 生產(chǎn)變量 (Variable)：是獨(dú)立的數(shù)據(jù)單元，提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和產(chǎn)生。 本系統(tǒng)提供的產(chǎn)品管理提供了基本的造紙產(chǎn)品定義，包括紙漿以及紙制品的分類，相關(guān)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，所用的原材料定義等。 生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控 ：包括現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)趨勢(shì)，實(shí)時(shí)報(bào)警，質(zhì)量實(shí)時(shí)報(bào)警、生產(chǎn)偏差的實(shí)時(shí)計(jì)算報(bào)警，物料消耗計(jì)算和顯示，其主要的數(shù)據(jù)來自于控制系統(tǒng)的自動(dòng)采集。 紙卷詳細(xì)物理信息 紙卷訂單信息 紙機(jī)紙卷速度、流漿箱 pH、 真空度 GE Fanuc Automation Confidential 過程趨勢(shì) ：作為操作指導(dǎo)的一部分，通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)庫里存儲(chǔ)，各主要的過程變量均可以在客戶端顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)，可以對(duì)趨勢(shì)進(jìn)行瀏覽，指定時(shí)間段等各種操作。系統(tǒng)可以通過組態(tài)來顯示相應(yīng)的批量或運(yùn)行數(shù)據(jù)、快照或標(biāo)準(zhǔn)偏差。 質(zhì)量報(bào)警管理 基于生產(chǎn)管理平臺(tái)，系統(tǒng)提供了報(bào)警功能，為操作人員和管理經(jīng)理來指出非正常質(zhì)量或操作條件下的相應(yīng)報(bào)警信息。 SPC 工具可以同時(shí)支持連續(xù)性變量和離散型變量。 操作員可以通過顏色來辨識(shí)某采樣點(diǎn)是否超界?；谕C(jī)時(shí)間計(jì)算關(guān)鍵生產(chǎn)性能指標(biāo)，從控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng) 捕獲停機(jī)事件與原因；也可從手動(dòng)輸入捕獲停機(jī)事件與停機(jī)原因，通過一系列不同的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表顯示停機(jī)趨勢(shì)，普拉通圖 (Pareto)和生產(chǎn)性能計(jì)算。 下圖為在客戶端界面上的示意損紙記錄?？梢远〞r(shí)計(jì)算并實(shí)時(shí)損紙顯示管理：位置/量 /原因 /紙卷號(hào) /時(shí)間等 干燥部停機(jī)實(shí)時(shí)顯示 GE Fanuc Automation Confidential 生成報(bào)表。 生產(chǎn)報(bào)表和 WEB 信息發(fā)布 Web 生產(chǎn)信息發(fā)布 Web 生產(chǎn)信息發(fā)布利用了最新的 Web 技術(shù)，動(dòng)態(tài)連接到生產(chǎn)數(shù)據(jù)源和歷史數(shù)據(jù)庫，可以將趨勢(shì)，實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)等通過 Web 瀏覽器的頁面顯示并動(dòng)態(tài)刷新，所有的生產(chǎn)報(bào)表也可以和生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)狀態(tài)整合一處。經(jīng)過對(duì)造紙生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，主要需要完成的報(bào)表包括各車間 的生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表、原材料消耗報(bào)告、化學(xué)品消耗報(bào)告和原紙成本分析報(bào)告等。 下圖為示意紙機(jī)停機(jī)原因分析報(bào)表， GE Fanuc Automation Confidential Web Dashboard 管理駕駛艙 Dashboard 俗稱儀表盤，是利用了最新的 Web 技術(shù)，通過一個(gè)頁面顯示綜合性生產(chǎn)和管理信息，同時(shí)能夠建立各種分析應(yīng)用圖表并動(dòng)態(tài)交互式顯示。在同一個(gè)網(wǎng)頁上包括了生產(chǎn)報(bào)表列表、 1 號(hào)造紙機(jī)的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、訂單信息、紙卷的質(zhì)量檢測(cè)參數(shù)、規(guī)格等。 第二階段： 以一期實(shí)現(xiàn)的功能為樣板，擴(kuò)展到銅版紙、白卡紙生產(chǎn)廠以及江西晨鳴、武漢晨鳴和輕涂紙子公司。 現(xiàn)場(chǎng)操作站的擴(kuò)展：作為現(xiàn)場(chǎng)顯示操作的軟件平臺(tái)， 系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用客戶具有高度的擴(kuò)展性，其靈活的服務(wù)器客戶機(jī)結(jié)構(gòu)允許客戶自由增加無限量的客戶機(jī)，同時(shí)根據(jù)客戶