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第50章 案例(2)

c.物流管理和监控分系统

物流管理和监控系统(MHC)包括为总装线服务的两条AGV(自动导引小车)主回路和3条SKY-RGV(空中单轨车)主回路,以及为预装线服务的两条AGV主回路。各回路共用6辆AGV和15辆SKY-RGV。物流系统的AS/RS(自动存取系统)拥有3个自动化立体仓库,共有7400多个货位。在装配线上有17个AGV缓冲站和39个SKY-RGV缓冲站。该系统不仅规模大,结构复杂,而且采用了基于数据库的虚-实货区耦合货位分配法、最迟起运时刻运输调度法和分布式多进程监控管理等技术,在信息集成和监控管理上有一定的典型性。

d.产品开发和过程管理分系统

产品开发和过程管理分系统(CAD/PDM)的主要任务是支持产品设计,对设计过程产生的文档和数据进行管理,对设计流程实现监控,同时向其他分系统提供与产品有关的工程数据,例如零件主数据、BOM等。该分系统由产品CAD、模具CAD、技术资料管理、新产品开发管理、工程数据库等子系统组成。

e.销售和售后服务分系统

销售和售后服务分系统的主要任务是支持产品销售活动,强化售后服务,管理客户档案,分析产品维修记录。该分系统由销售管理和分析、销售网络管理、用户档案管理、售后服务管理、产品故障统计和分析等子系统组成。

f.质量保证分系统

质量保证分系统(CAQ)的主要任务是对产品生产过程和使用过程进行跟踪、监控,并对所收集的质量信息进行分析,为质量决策提供科学依据。该分系统包括外来件检测和分析、重要部件跟踪、商检信息管理、条码管理、成品信息管理、售后质量反馈、产品质量综合分析等。

g.支撑环境分系统

HB-CIMS的支撑环境分系统包括网络系统、数据库系统和软件工程方法,对整个项目的开发和应用起支撑作用,是整个项目的基础。HB-CIM的主干网以2台HP9000/800-H40小型机为核心,通过5条光纤连接5个集中器(hub)和10个数字终端连接器(DTC),再连接到各个信息点。主干网下层还有一个支持总装车间物流管理和控制的子网,该子网以2台HP9000/800-F10小型机为核心,通过DTC、同轴电缆和双绞线与车间的终端连接。数据库采用Progress,管理软件采用QAD公司的MFG/PRO。HB-CIMS的集成在技术上主要表现为:MRPⅡ与MHC的集成,CAD与MRPⅡ的集成。

(3)效益

华宝空调器厂通过CIMS的实施,企业管理和人员素质发生了很大变化,取得了可观的效益,主要表现在以下几方面:

a.数据规范化,为企业发展奠定了基础;

b.改善了管理,降低了库存;

c.加强了计划,生产有序;

d.实现了信息集成,提高了效率;

e.培养了人才,提高了员工素质;

f.柜机生产的单班产量由180台增加到500台,1996年全员劳动生产率达到218万元/人,比1995年增长77.19%;

g.1996年产品总销售额超过20亿元,比1995年增长63.9%;

h.每百元销售额占用流动资金下降了52.4%;

i.1996年1月~11月上缴税金为5041万元,比1995年同期增长20.88%。

8.3化工生产企业

8.3.1化工生产企业的信息化工程

(1)化工生产企业信息化工程的目标

化工生产企业的底层一般都具有较高的自动化水平,由一个集散控制系统(DCS)对有关设备实施控制。因此,在信息化过程中要实现与DCS的集成,通过组态构成各类控制回路,采集现场信息并把这些信息传送到管理层,实现管理、控制一体化和操作优化。

化工生产企业信息化工程的目标是:

a.实现全面的信息采集

化工生产企业对数据的要求比较高,DCS可以提供大量数据,一般称它为原始信息或一次信息。实施信息化工程要在此基础上进一步提高,主要应该考虑如下问题:

扩充信息的采集范围;

对一次信息进行检验和校正;

通过处理获取二次或高次信息;

建立企业级信息传输系统。

b.实现生产计划的在线调度

化工生产企业生产过程中经常面临原料和市场的变化,因而在线调度便显得特别重要。由于原料来源于不同的产地和不同的时间,其组分经常变化,按照固定的工艺操作就会不合理;另一方面,市场对产品的需求将随时间而变化,这就要求化工企业有一套能够适应两头变化的在线生产计划和调度系统。

c.建立生产保护和设备管理系统

化工生产企业往往具有高温、高压、易燃、易爆的特点,安全第一是基本要求。

化工生产企业一般都结合生产特点建立了连锁保护系统,这些系统大部分实现了单一设备的保护。在信息化工程建设中,应充分利用信息集成所带来的巨大优势,从更广、更高的角度实现生产保护。例如,可以把一些传动设备的保护信息与生产中的信息结合起来,做出正确判断并进行适当保护,把事故造成的损失减少到最低程度。

在设备管理上,希望实现设备的“预知检修”。目前,化工生产企业的检修计划往往根据传统习惯,很少考虑实际的运行情况;或者受紧急事故影响,进行“头痛医头、脚痛医脚”、“坏什么、修什么”的被动式检修。“预知检修”则要求预先了解设备的运行状况,科学地制定检修计划,这一点只有依靠信息集成才能做到。大、中型化工生产企业年度停车大修的经济支出都在1000万元以上,有的甚至达到上亿元,加上停车损失就更为巨大了。因此,“预知检修”将会给企业带来巨大的经济效益。

d.通过管理和考核提高效益

化工生产企业的生产考核对提高效益的作用很大。考核的重点是全厂生产装置的能量分布和消耗情况,包括总能量的平衡情况、有效能量的消耗分布、按元素级的物料平衡、设备产出率等。过去的考核一般把时间单位定为星期、月,甚至年,当发现问题而需要进行反馈和调整时往往已来不及。实施信息化工程就要充分利用软件和集成的优势,进行实时考核,及时了解生产的薄弱环节,及时进行反馈和调整。

(2)化工生产企业信息化工程的主要内容

化工生产企业信息化工程的主要内容是:

a.企业级数据采集和集成

对于使用DCS的化工生产企业,一部分数据已经可以自动采集,但是从企业级信息集成的角度来看,还未达到要求。要实现全企业的数据采集和信息集成,要求建立具有良好开放性和可扩充性的企业主干网,其关键技术是主干网络与DCS间数据的实时交换,利用网络互联技术达到资源共享和透明访问,同时解决不同层次的网络安全服务问题。此外,DCS的实时数据库与管理数据库之间的数据交换及互访也是十分重要的问题。

由于数据采集和传输是为后面的优化、调度、管理等各层次服务的,数据的正确性和及时性是必须考虑的问题。实际生产过程中由于各种因素的影响,很难避免数据出现误差,为此,需要对数据进行校正。比较常用的数据校正方法有:数学模型法、假设检验法、广义似然比法等。目前,还有人提出基于神经网络的过失误差检验方法。

b.开发先进的控制系统

化工过程的核心是一系列的反应器。这些反应器机理复杂,往往用复杂的数学模型来描述;其控制也很复杂,采用简单的调节器难以获得理想的效果,在信息化工程中可以引入“软测量”技术提高控制水平。所谓“软测量”,是指通过对机理的了解,利用现代控制理论和计算机技术,根据可以直接测量的参数,经过有效的数学模型和相应软件的处理,显示出不能直接测量的参数和性能指标。从控制的角度来看,还需要根据化工对象的自身特点开发更先进的控制系统。目前,很多化工生产企业仅仅实现用DCS简单地替代常规仪表控制,并没有充分挖掘DCS的潜力。开发先进的控制系统应该作为信息化工程的重要内容。现代DCS给用户提供了十分先进的工具,关键在于如何在信息集成中把它的作用充分发挥出来。

c.过程对象数学模型和仿真

仿真在流程工业中的作用相当于机械制造企业中的CAD。由于实际生产过程规模大,当外部条件或者产品发生变化时,如果直接在生产现场调整测试,既花费时间、消耗资源,而且风险大。仿真技术可以在计算机上模拟现场运行,从而认识和掌握事物变化的规律性,进而指导生产。此外,新的操作人员上岗前,经过计算机仿真系统的培训,能大大缩短培训周期,提高培训的理论水平和对紧急事故的处理能力。

计算机仿真是否真实有效,主要取决于所建立的对象模型是否准确,这是难点所在。随着化学工程学科和计算机技术的发展,已经能对许多化工过程建立起准确有效的仿真模型。

d.操作优化

化工生产企业不可能改变其工艺流程线,操作优化主要是在固定工艺流程的条件下,对工艺操作参数进行及时调整,以使生产状态始终接近最佳工况,从而节能降耗,求取最低运行成本。操作优化问题主要是静态优化问题。最优是一个“点”的概念,实际上能够达到或者接近最优点周围的一个小区间,就应该认为很成功了。现在不少化工生产企业已经在装置级优化或单元优化方面取得进展。信息化工程应该追求全局优化,或者说整个生产过程的优化。化工装置的优化点往往处在安全的边缘;因此,在进行优化处理时,必须十分慎重地选择约束条件,必须在保证安全的条件下进行优化。操作优化分为离线优化、在线开环优化和在线闭环优化3种情况,或者3个发展阶段。信息化过程应该根据情况,分阶段实施。

e.综合调度系统

化工生产企业中与信息集成同等重要的是物流集成和能量流集成。能量综合利用是综合调度系统的关注点,在信息化工程中要针对能量流集成,提高调度的水平。调度员的工作内容不仅是简单的信息转达,而是及时提高生产瓶颈的流通能力。要做到这一点,必须在原始数据采集和一次信息集成的基础上,通过化工物料的物性计算,求得有关能量消耗、热平衡等二次信息,了解各个装置的生产能力和负荷情况。化工生产企业的能量管理工作正在逐步细化,已经从总能量管理向有效能量管理层次发展。综合调度系统要在节约有效能量上做出贡献。

f.综合管理系统

综合管理系统要把静态信息与动态信息结合在一起,从更高、更深的层次上来管理全局生产。综合管理系统主要包括设备的静态管理和动态管理,建立全面的设备运行情况档案,制定技术改造和设备大修计划,决定设备更换等,以达到“预知检修”的目标。此外,综合管理系统还应该包括物资管理、生产管理、财务管理等。

g.经营决策支持系统

经营决策支持系统是在工厂的经营活动中对工厂高层领导提供决策支持的计算机系统。作为基础经营决策支持系统,首先要提供综合信息服务的支持,从一次信息和二次信息中提取领导最关心的信息,有时还要进一步转换成综合数据,存放在综合信息数据库中。与基本信息数据库不同的是,综合信息数据库往往需要保存历史数据。模型和图表也是重要的决策支持工具,应该根据领导的需求进行开发。智能支持仍然是比较困难的工作,在信息化起步阶段可以先不考虑。

(3)化工生产企业信息化工程的关键技术

化工生产企业信息化工程的关键技术是:

a.化工对象的数学模型研究

建立化工对象的数学模型有相当的难度。但由于数学模型是化工系统的基础,建立正确的数学模型就成为化工生产企业信息化工程能否达到预期目标的关键。建模的方法有多种,可以从机理分析出发建立机理模型,也可以根据采样数据进行数理统计的建模,还可以采用神经网络等新技术建立模型。建模的重点应针对化工对象的具体特点,不必强求非用某种方法不可。

b.数据采集和传输

化工生产企业广泛采用DCS,所以采集现场数据的条件很好。但是,DCS经常由不同厂家、多种型号的设备组成,涉及异构系统的互连。由于流程工业对于安全性的要求很高,当涉及异构系统互连和工控机双向通信时,一定要确保其正确性。

在数据采集中,数据校核十分关键,要克服测量数据中寄生的干扰,有时需要滤波处理。化工企业的数据实时性要求比较高,必须建立相应的实时数据库和关系数据库,并对它们进行连接。为了数据传输和信息集成,应该建立企业网(intranet),并且与因特网(Internet)连接。

c.控制、优化和现场调度

重点是开发先进的控制系统、实现有效的工程优化算法,例如构造优化算法软件包,针对不同的设备和装置实施不同的优化策略。如果进行在线闭环优化,特别要注意安全性问题。

d.多层次安全保护和监控技术

难点在于解决智能化的故障诊断专家系统和局部或全局协调专家系统,实现分层次、分级别的生产保护网络系统。要注重控制系统的可靠性设计,建立各种误操作、干扰和异常情况下的自动保护系统。要把现有的故障事后分析改变为系统设计过程的预保护。这些问题解决后,将对生产装置的安全、长周期运行带来重大好处。

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