MES系統(tǒng)水泥設(shè)備管理

    我國是水泥生產(chǎn)大國，受建筑行業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的影響，國內(nèi)對(duì)于水泥的需求一直很大。過去我國水泥生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能落后，結(jié)構(gòu)老化，也是不爭的事實(shí)。水泥生產(chǎn)企業(yè)如何有效利用MES系統(tǒng)有效管理生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率，加速結(jié)構(gòu)優(yōu)化，是國內(nèi)的水泥生產(chǎn)業(yè)界需要共同摸索的。本文只針對(duì)MES系統(tǒng)的水泥設(shè)備管理一項(xiàng)進(jìn)行介紹。

    現(xiàn)階段，大多數(shù)水泥企業(yè)在運(yùn)營中已經(jīng)應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)(DCS)和信息管理系統(tǒng)(MIS)，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。企業(yè)的生產(chǎn)管理與過程控制之間相互分離，集成程度低，極大地制約了生產(chǎn)管理水平的提高。在CIMS的研究與發(fā)展中，對(duì)MES還沒有給予足夠的重視，導(dǎo)致針對(duì)水泥行業(yè)開發(fā)的MES軟件幾乎沒有，甚至這方面的研究文獻(xiàn)都很難見到。在具體的研究與實(shí)踐中，要實(shí)現(xiàn)水泥企業(yè)的綜合自動(dòng)化，必須對(duì)水泥行業(yè)的具體背景做深入研究與分析”。

    1.水泥運(yùn)營流程

    近年來，水泥企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)逐步向帶分解爐的預(yù)熱旋窯生產(chǎn)發(fā)展，企業(yè)規(guī)模也逐漸擴(kuò)大。因此，本文主要以現(xiàn)代化旋窯干法生產(chǎn)的水泥企業(yè)工藝流程來進(jìn)行分析。從總的工藝流程看，物料是依次通過生料制備、熟料煅燒、水泥粉磨三個(gè)串聯(lián)階段，主要通過一些化學(xué)、物理化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)，最終得到水泥產(chǎn)品。但在這單一的生產(chǎn)流程中，局部環(huán)節(jié)上又同時(shí)存在著物料流和能量流的循環(huán)、返流現(xiàn)象。

   (1)生料制備：石灰質(zhì)原料、黏土質(zhì)原料與少量鐵質(zhì)在破碎、烘干，按照一定的比例調(diào)配后，進(jìn)入生料磨進(jìn)行粉磨生成料粉。

   (2)熟料燒成：從預(yù)熱器頂投料，生料粉依次通過多級(jí)預(yù)熱器，與熱氣流進(jìn)行熱交換后進(jìn)入分解爐。在分解爐內(nèi)生料經(jīng)過預(yù)煅燒，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。還有一部分生料直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)充分煅燒至部分熔融，得到水泥熟料。

   (3)水泥粉磨：熟料添加適量石膏，有時(shí)還有一部分混合材料或外加劑，經(jīng)過配料進(jìn)入熟料磨進(jìn)行粉磨，共同磨細(xì)制成水泥。

    與此同時(shí)，在水泥生產(chǎn)過程中，依次穿插著各車間的生產(chǎn)調(diào)度、各職能部門的職能管理，乃至企業(yè)級(jí)的整體運(yùn)營決策等行為。

    2.軟硬件設(shè)計(jì)

    2.1 硬件環(huán)境

    根據(jù)企業(yè)數(shù)據(jù)處理速度和數(shù)據(jù)傳輸速度及數(shù)據(jù)處理量的要求，通常狀況下，企業(yè)級(jí)別網(wǎng)絡(luò)主干線采用光纖介質(zhì)，以保證系統(tǒng)的傳輸速度和安全性。從系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性、現(xiàn)有資源的利用角度考慮，采用客戶：渺服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從技術(shù)成熟性和使用普遍性考慮，采用TCWIP和NetBEUI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。分廠(車間)及部門級(jí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可采用普通雙絞線為通訊介質(zhì)，協(xié)議仍然采用TCP／IP和NetBEUI協(xié)議。底層控制網(wǎng)絡(luò)采用專用的現(xiàn)場總線通訊電纜，協(xié)議則根據(jù)需要可選擇Profibus或FF協(xié)議。

    2.2 軟件環(huán)境

    客戶端采用Win98或Win2000操作系統(tǒng)，域控制器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及Web服務(wù)器采用Win2000 Server操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2000。

    2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

    MES系統(tǒng)采用C／S、B／S混合結(jié)構(gòu)，Win2000Sere網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Win98或Win2000工作站平臺(tái)及PowerBuilder9．0編程軟件和SQL Semer 2000數(shù)據(jù)庫。其中，客戶機(jī)的設(shè)置部門根據(jù)企業(yè)要求確定，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)物流與信息流，設(shè)置生產(chǎn)數(shù)據(jù)(動(dòng)態(tài)或靜態(tài))采集點(diǎn)，動(dòng)態(tài)建立與企業(yè)生產(chǎn)管理及產(chǎn)品相適應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、工藝、批次、統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)、統(tǒng)計(jì)過程診斷(SPD)的綜合與集成，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)和C／S構(gòu)建。

    綜合考慮企業(yè)需求和兩種設(shè)計(jì)模式的優(yōu)缺點(diǎn)，MES系統(tǒng)采用C／S和B／S相結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，企業(yè)內(nèi)部的各個(gè)部門子系統(tǒng)采用C／S結(jié)構(gòu)，并通過三層結(jié)構(gòu)發(fā)布某些需要遠(yuǎn)程訪問的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，方便企業(yè)高層用戶查詢。采用C／S和B／S的混合設(shè)計(jì)方式既可以保證企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全性，因走企業(yè)生產(chǎn)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是通過局域網(wǎng)寫入數(shù)據(jù)庫的，只有企業(yè)內(nèi)部經(jīng)過身份驗(yàn)證后的合法用戶才可以查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。企業(yè)內(nèi)部使用C／S結(jié)構(gòu)也可保證數(shù)據(jù)的傳輸速度，具有安全、快速的優(yōu)點(diǎn)。B／S是為了滿足企業(yè)高層人員和管理人員在外地也能及時(shí)方便地了解企業(yè)的情況，也考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展功能，如添加網(wǎng)上訂購和客戶服務(wù)，而這正是B／S結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

    3.設(shè)備管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

    3.1 需求分析

    水泥生產(chǎn)屬于典型的流程制造，生產(chǎn)過程中，物料呈連續(xù)變化狀態(tài)通過整個(gè)生產(chǎn)流程。水泥生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備如生料磨、預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、水泥磨等都是以串聯(lián)的方式運(yùn)行，一旦主要設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)造成全線停產(chǎn)。因此對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的維護(hù)和管理是水泥企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的一個(gè)重要方面，也是保證生產(chǎn)能順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

    以下是對(duì)設(shè)備管理系統(tǒng)的終端用戶和客戶調(diào)研后編寫的，他們對(duì)設(shè)備管理子系統(tǒng)的需求主要有：

   (1)系統(tǒng)應(yīng)該能夠提供整個(gè)設(shè)備使用周期的管理，包括設(shè)備采購、設(shè)備安裝調(diào)試、設(shè)備潤滑保養(yǎng)、設(shè)備故障診斷、設(shè)備點(diǎn)檢維修、設(shè)備報(bào)廢。

   (2)系統(tǒng)應(yīng)該可以提供對(duì)設(shè)備的備品備件進(jìn)行管理。

   (3)系統(tǒng)應(yīng)該可以提供對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)資料的管理，包括技術(shù)參考資料、設(shè)備供貨廠商、設(shè)備購置廠商。

    3.2 子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

   (1)前期管理：主要是依據(jù)合同對(duì)設(shè)備采購活動(dòng)進(jìn)行管理，包括供貨商、訂貨數(shù)量、單價(jià)、保修期限等信息。另外，還包括設(shè)備安裝與調(diào)試，這是設(shè)備前期管理的重要部分，直接關(guān)系著設(shè)備能否正常使用，生產(chǎn)能否順利進(jìn)行。

   (2)資產(chǎn)管理：包括設(shè)備臺(tái)帳管理，設(shè)備移裝調(diào)動(dòng)和設(shè)備變動(dòng)情況。其中，設(shè)備臺(tái)帳記錄了設(shè)備的基本信息、備品備件信息、技術(shù)參數(shù)信息以及驅(qū)動(dòng)其運(yùn)行的電機(jī)功率信息，是對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理的基礎(chǔ)檔案。

   (3)使用管理：要保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，對(duì)故障、事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)是必不可少的，設(shè)備使用管理正是完成這一功能。巡檢人員通過填寫巡檢記錄，將巡檢的主要內(nèi)容及發(fā)生的情況記錄在案，并依次生成設(shè)備運(yùn)行過程中的設(shè)備故障表和事故表，并依此對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。另外，對(duì)進(jìn)行巡檢的人員信息進(jìn)行管理。

   (4)保養(yǎng)潤滑：設(shè)備保養(yǎng)潤滑是延長設(shè)備使用壽命的重要手段。設(shè)備管理人員要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況制定相應(yīng)的保養(yǎng)計(jì)劃并進(jìn)行保養(yǎng)，同時(shí)，對(duì)設(shè)備保養(yǎng)過程中的潤滑劑信息和潤滑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行備案。

   (5)故障診斷：建立設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)，操作人員依據(jù)故障現(xiàn)象，利用專家系統(tǒng)得出故障原因，維修方法。

   (6)點(diǎn)檢維修：在確定了設(shè)備的主要故障之后，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。現(xiàn)場工作人員根據(jù)設(shè)備故障信息，生成維修工單交給維修部的工程師，由維修工程師完成維修工作。另外，為了使設(shè)備盡可能少的出現(xiàn)故障，還要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢，排除發(fā)生故障的可能性，生成點(diǎn)檢記錄，以備日后統(tǒng)計(jì)和管理使用。

   (7)備件管理：主要對(duì)設(shè)備的備品備件的庫存情況進(jìn)行管理，一旦發(fā)現(xiàn)備件庫存不足的情況，及時(shí)通知管理人員進(jìn)行采購。

   (8)資料管理：主要管理設(shè)備的技術(shù)參考資料和設(shè)備的供應(yīng)廠商。將設(shè)備運(yùn)行使用情況和廠商售后服務(wù)狀況進(jìn)行集中管理，對(duì)供應(yīng)商的信譽(yù)、產(chǎn)品質(zhì)量、供貨能力等方面進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果寫入供應(yīng)商檔案，作為今后訂貨時(shí)的參考。

    3.3 子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

    客戶端用戶界面分為菜單區(qū)、工具欄區(qū)、導(dǎo)航窗口區(qū)、工作區(qū)幾個(gè)部分。其中工具欄和導(dǎo)航窗口提供了用戶進(jìn)入某個(gè)模塊的具體功能的快捷途徑。根據(jù)用戶的個(gè)人習(xí)慣，工具條可以停靠在用戶窗口的頂部、底部、左側(cè)和右側(cè)，也可以浮動(dòng)在窗口中。工具欄可以是單獨(dú)的按鈕的形式，也可以是按鈕加文字的更為直觀的形式。另外MES系統(tǒng)是多文檔的工作模式，用戶在使用時(shí)可以打開多個(gè)窗口以便于對(duì)不同的工作進(jìn)行處理和對(duì)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

    結(jié)合水泥企業(yè)應(yīng)用實(shí)際需要，采用PowerBuilder9．0和SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)適合水泥企業(yè)MES系統(tǒng)，有助于不斷完善水泥企業(yè)MES，可擴(kuò)展性好并提高M(jìn)ES系統(tǒng)的執(zhí)行效率，節(jié)省原料和能源量消耗，提高效率并降低產(chǎn)成品庫存量，提高產(chǎn)能。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)研究開發(fā)和應(yīng)用在國內(nèi)還處于起步階段，選擇MES開發(fā)工具，對(duì)節(jié)省開發(fā)成本、縮短開發(fā)時(shí)間和提高開發(fā)效率意義重大。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以用于流程工業(yè)及離散型制造行業(yè)，為企業(yè)實(shí)施信息化工程服務(wù)，具備顯著的市場競爭優(yōu)勢(shì)。

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