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　　男，山东菏泽人，工程师，主要从事MES系统的设计、开发和实施。

　　摘要：介绍HiMES系统在江苏飞翔化工有限公司的应用情况和功能特点，HiMES系统的使用解决了企业在生产管理中的实际问题，提高了企业的核心竞争力。

　　关键词：制造执行系统；实时数据库；信息化

　　Abstract:  This paper introduces applications and functional characteristics of HiMES system in Jiangsu Feixiang Chemical Co., Ltd. Its application solves the practical problems in production and management, and improves the enterprise's core competitiveness.

　　Key words: MES；RTDBMS；Information

    飞翔化工(张家港)有限公司位于江苏省张家港市，距离上海市约110公里，是亚太地区领先的脂肪胺、表面活性剂、精细化学品等系列产品的生产、开发和销售企业之一。

    公司作为国家级高新技术企业和行业标准起草单位，拥有科技创新的基础实力和国际合作的专业平台。江苏飞翔立足于脂肪胺，特种胺类产品、精细有机中间体、合成高分子材料，以及功能型精细化学品的巨大发展空间，为全球客户提供坚实而高效的技术和质量保证，其主要生产脂肪胺、表面活性剂、精细化学品三大系列产品，已形成100000吨/年的生产能力。以脂肪烷基叔胺、脂肪烷基伯胺、丙撑二胺、季铵盐、乙氧基化、医药中间体、纺织助剂等为代表的系列优质产品被广泛应用于洗涤用品、化妆品、纺织、印染、采矿、杀菌剂、建筑、医药及石油化工等多个领域。

    为了保持在业内领先的地位，飞翔化工重视并长期致力于新技术、新产品和新应用的开发和创新，积极运用及优化ISO国际质量认证及环境管理体系，不断运用新的技术手段消化和吸收先进的管理思想，逐步改进生产管理过程，提供生产工艺水平。飞翔化工主要拥有季胺盐、脂肪胺、叔胺、胺醚、制氢、丙二胺、氟环磋等生产装置，这些生产装置位置分散，系统独立，生产工艺数据不能共享，无法对生产过程工艺数据进行统一的统计和分析。为了更好地优化生产过程和监控生产过程中的工艺指标，飞翔化工有限公司与北京和利时信息技术有限公司合作，引进和利时公司企业生产管理信息系统—HiMES系列产品，实现了数据共享及生产工艺的分析和改进。

　　2.1 系统设计

    HiMES系统采用分布式实时数据库结构，B/S结构浏览方式，采用标准通讯协议通过工业以太网将生产过程数据实时采入数据库，为生产过程分析、改进和优化提供基础数据。

HiMES系统主干网使用1000M以太网，网络协议为TCP/IP。网络结构为星型拓扑结构。配置了1台核心交换机、1台管理用边缘交换机。配置2台服务器，完成实时/关系数据库、MES、WEB、防病毒等服务。控制系统配备8台网关机。防病毒服务器采用诺顿防病毒软件(网络版）。

    HiMES系统设计时考虑了安全性、可靠性、可扩充性。

    ●  安全性

    在DCS控制系统网络与HiMES网络采用网关机和防火墙进行隔离，实现数据单向传输(控制系统→生产监控系统)，HiMES系统软件对DCS系统运行没有影响；网关数据采集软件需要密码验证后方可退出。

    ●  可靠性

    HiMES软件系统具有强大的容错能力，提供日志跟踪；实时数据服务器、关系数据服务器内置RAID容错工作方式的磁盘组；双网卡冗余。

    网关数据采集软件具有断点续传的功能，通讯网络中断恢复后，采集软件自动恢复通讯，将网络中断期间暂存在网关机上的数据补传到HiMES实时数据库中。

    ●  可扩充性

    HiMES系统的软件平台提供多种数据访问方式如OPC、API、ODBC等标准接口，支持标准的SQL.Net编程接口，为第三方提供了标准的、主流的开发环境；同时用户可将自己开发的管理模块在HiMES系统中方便地安装和卸载。　　

　　2.2 系统功能描述

    飞翔化工HiMES系统功能主要包括生产实时监控、实时报警管理、批生产管理、生产统计与计划、设备管理、能源管理、质量管理等7大模块。

　　2.2.1生产实时监控

    飞翔化工HiMES系统生产实时监控模块以和利时公司自主研发的实时数据库—HIRIS7为基础，采用分布式的数据采集方式，一方面通过以太网采用OPC协议将各生产装置、公用系统的DCS系统数据采集到数据库服务器，另一方面通过数采模块、触摸屏等采用RS485或CDT通讯协议将独立分散的变送器、电量模块、流量计的数据读取到实时数据服务器，并统一存储在实时数据库中。

    (1) 数据采集与存储

    数据采集支持OPC、DDE、ASCII文本、CDT、API等通讯协议，也可定制开发驱动程序。

　　HiRIS实时数据库，采用先进的数据压缩算法,可以保存长达数年的历史数据（硬盘空间足够大），响应速度快，数据管理能力强（最多10万点），数据时间精度可达到1ms。

    (2) 生产过程实时运行监视

    图形化用户界面，通过B/S方式浏览，使用简单、方便。

   
    具体数据显示方式如下：

    流程图： 实时显示全厂的工艺流程中的变量信息。

    趋势图：在流程图画面上可以方便的显示每个点的历史/实时趋势图，也可将多个变量点组合放在同一个趋势图中，根据不同量程和显示方式，实现对多点或单点多时间段的数据分析。

    离线数据查看：可以离线长时间查看分析生产历史数据，不增加系统在线运行的压力，不影响其他用户在线访问使用系统。

　　2.2.2实时报警管理

    飞翔化工做为化工企业，非常注重安全生产，一方面在现场的DCS系统做了数据报警及安全联锁的功能，但由于某装置的DCS系统只是对所负责装置的相关参数做报警，根据化工企业的行业特点，某一装置的关键工艺数据发生报警，与其相关联的上下级设备都需做出相应的处理，否则就会发生安全事故，这就需要对全厂生产过程中的工艺参数报警进行统一监控和管理，以最大程度的减少安全隐患，降低安全事故的发生。基于此目的，飞翔化工的HiMES系统引入了实时报警管理模块。

    实时报警管理模块主要包括报警参数设置、实时报警显示、报警查询等功能，实时报警模块与实时数据库紧密结合，实现了声光色报警模式、对生产现场起到7x24小时的监控。

    报警参数设置：自动列出实时数据库中采集测点信息，可根据不同的生产工艺需要在线设置指定测点高高限、高限、低低限、低限的报警值以及变化率报警、报警优先级等，用户还可以通过该界面设置是否启用该报警。

    实时报警显示：不同报警限显示不同的报警颜色，低低限和高搞限报警能实现声音、变色及发光同时报警，并能自动打印该报警。报警点的相关信息会自动存入报警数据库，以便报警查询。报警显示模块同时实现了报警确认的功能，分为人工确认和自动确认两种，确认的相关信息存入日志数据库备查。实时报警显示支持C/S和B/S两种结构形式。

    报警查询：提供时间段查询报警发生情况的功能，并显示相关报警信息，显示的数据项包括：参数名称、报警开始时间、报警结束时间、报警确认时间、报警类型、极值，报警延续的总时长，并实现打印功能。

　　2.2.3批生产管理

    飞翔化工为精细化工生产，生产过程多为批次生产，为了更好的控制每个批次的产品质量，提高产量，改善工艺生产过程，HiMES系统引入批生产管理模块。飞翔化工的批次生产主要包括叔胺车间、脂肪胺车间、季胺盐车间、胺醚车间。批生产流程如图4所示。

　　批生产开始时，操作员通过 “批次生产开始”按钮生成新的批次生产信息。系统根据所在装置信息自动产生并记录产品批号，同时记录批次生产开始的时间、操作员等信息，批生产过程中会有不定时的产品采样、质量化验。

    批生产完成后，操作员通过 “批次生产结束”按钮更新批次生产信息。系统自动记录批次生产结束的时间、操作员等信息，同时操作员还需提供该批次生产过程中消耗的原料消耗量、生产的产品产量等信息，以便统一查询。

批生产管理模块主要包括：基础数据定义、批生产过程、批量生产报告（批报表）。

    基础数据定义：实现了对批生产管理基础数据的定义，包括装置定义、装置产耗定义、装置操作人员权限定义、交接班管理定义。

    批生产过程：用于记录批生产的操作信息：生产批号，装置名称，批生产开始时间，生产开始授权用户，生产开始操作员，生产开始操作时间，批生产结束时间，生产结束授权用户，生产结束操作员，生产结束操作时间，批次生产状态以及批生产的相关物料信息。

    批量生产报告：批反应结束后，系统自动生成该批次的主要操作时间、消耗的原料、产出的产品、样品化验信息、主要参数的过程数据及变化曲线、报警统计等，提供给有关技术人员进行比照、分析，同时也可以打印存档，如图5所示。

    当生产过程中需要增加新的产品批号时，用户可以通过批次管理中的“装置定义”和“装置产耗物料定义”灵活进行添加和修改，方便了装置线批次生产的管理，如图6、图7所示。

    HiMES批生产管理模块实现了车间各生产装置的主反应器在每批反应结束后，自动生成批量趋势汇总图和批量数据汇总报表，并在批图表中显示出生产反应期间各主要参数（如温度、压力等）的详细走势变化曲线和投入、产出、报警情况。飞翔化工生产管理人员根据这些数据进行比照、分析，从而对控制方案进行优化，总结控制生产经验，进而反馈给生产车间，用作指导生产，达到提高产量和质量的目的。

    批生产管理模块是飞翔化工HiMES的一大特色，实现了和利时HiMES系统与飞翔化工实际生产的紧密结合，对飞翔化工生产过程的监督与优化起到了非常重要的作用。

　　2.2.4生产统计与计划

    生产统计与计划模块主要包括生产计划、装置生产管理、全厂生产统计等三大部分，

    
    生产计划：定义全厂与各车间产品、物料需求及经济环保指标，完成月生产综合计划、周生产计划、日生产计划、班生产计划的管理及计划完成情况对比。

    装置生产管理：按时间、按车间统计投入产出日报，内容包括原料、产量、公用工程消耗等，可以灵活定义报表项，各报表项数据来源于自动采集和手工输入两类。

全厂生产统计：统计全厂的物料、能源消耗、产品产出。

　　2.2.5设备管理

    设备管理模块主要负责车间设备信息的管理，它从数据采集系统中获取设备的实时运行信息。通过对这些信息的统计分析，得出设备的利用情况。同时，设备信息可供工序计划调度系统派工时调用。设备管理的各项任务主要由车间设备管理部门和生产部门来实施。主要功能包括设备运行监控、设备运行时间统计、设备台帐、维护管理（如巡检、点检等）、设备维修管理等。

　　2.2.6能源管理

    HiMES能源管理模块主要管理企业内部水、电、汽等公用工程资源，为工艺生产正常运行提供监控与管理。协调管理产品生产与能源消耗，合理利用资源、节约能源, 最大限度地降低生产成本, 最大限度降低对环境的污染。

能源管理由能源计划、使用状况监控、能源消耗统计三部分组成。

    能源计划：各车间电、水、蒸汽、氢气、氨气、风等能源的消耗计划。

    使用状况监控：实现水、电、汽、气、风等公用工程数据、流向状态的实时监控。

    能源消耗统计：通过自动采集或人工输入数据统计各能源计量仪表的原始数据，保证了数据的准确性和及时性，提供了绩效考核的依据。

　　2.2.7质量管理

    飞翔化工共有中心化验室、污水处理化验室、脂肪胺车间化验室、胺醚车间化验室、丙二胺举车间化验室等5个化验室，各化验室功能相同。质量管理模块包括实验室信息系统和统计质量控制，共设计了包括基础数据定义、化验数据录入、化验报告审核、化验结果查询等功能。

    目前HiMES系统与飞翔化工的视频监控、大屏显示系统紧密结合在一起，极大地改善了厂级生产调度手段，提高了工作效率，方便了各级管理人员了解生产运行情况，为生产工艺过程改进、提供产品质量和产量打下了坚实的基础，改变了以往计量数据靠月底统计、盈亏靠人为平衡的局面，进一步提升了计量数据管理理念。

 

　　其他作者：

    徐祥卫，（1976－），男，山东济宁人，工程师，主要从事MES系统的设计、开发和实施；

    韩陈，（1978－），男，河南南阳人，学士学位，工程师，主要从事精细化工行业生产工艺的改进和生产调度平衡。