基于工业组态软件Proficy在烟厂搭建MES平台的应用

袁海庆 孙永雯

摘 要：烟厂的自动化控制随着计算机技术和信息技术的高速发展，它从起初的人工手动控制到小规模化的半自动控制，一直发展延伸到如今的高度的集中的全自动、数字化控制。但是随着工艺的复杂，设备的日益精密，市场竞争的激烈，要求产品的质量越来越高，简单的控制已经不能满足现状的需求，而是需要更多的数据分析作为提高效率和保证质量的强有力的支持。因此产生了由上位机管控系统发展演变到MES系统。面对海量的数据可以产生各种各样的分析报表供生产管理者进行分析、跟踪，最终做出正确的生产决策。

关键词：MES；数据库；数据采集；产品模块；上位机管控系统

中图分类号：TS48 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0040-02

1 烟厂自动化系统特征

随着烟厂自动化程度的提高，工艺水平的日益先进，简简单单的设备控制和复杂的人工管理已经不再满足烟厂的需求。更多的厂家在追求一种高度集中化、数字化的管理模式，它不仅要求能进行远端的设备控制、设备信息的实时监测，还要积极的参与生产控制和生产管理，其中包括生产任务的定制、生产任务的下发、数据采集、以及大量的相关重要工艺指标的数据分析，并产生大量的可视化的，易懂的分析报表。生产管理人员通过实时的数据信息、数据报表进行跟踪分析，从而提高生产效率，保证产品的质量。

2 企业生产模式的转变

如今的烟厂之所以要抓住MES系统不放，主要还是因为烟草先进的生产模式特点所决定的。首先是生产须满足市场变化的需要，逐步过渡到按定单生产、多品种、小批量的的生产模式；其次是生产设备日益先进，控制精度越来越高、对产品质量的保证能力越来越强；再次是高速、连续生产：生产速度越来越高、工序之间衔接越来越紧密；由于烟厂生产模式的特点也就加快了生产管理模式改变的步伐。

2.1 JIT和精细化生产

生产的市场导向促使企业的生产模式的柔性化逐步过渡到按定单生产、多品种、小批量的的生产模式，因此要求卷烟产品的生产需要足够的柔性化，JIT、精细化生产将成为烟草生产管理发展的主要方向。

2.2 提高设备的完好性和可用性

生产自动化程度的提高意味着现代化的生产对设备的依赖程度在提高，因此需要保证设备状态，也就是说，要提高设备的完好性、可用性，设备的预防性维护将成为设备管理的重点。

2.3 原辅材料、设备和人的行为规范的控制

产品质量的控制将转化成对原辅材料来料的质量的控制、设备的控制参数的要求、对人的行为规范的要求。

2.4 制造成本的控制

制造成本的控制主要通过提高生产的连续性、提高生产效率、降低不良品产生的概率。

2.5 人员的管理

对人员的管理主要是满足产品行为规范的要求，加强技能培训，提高对知识学习管理的能力。

所有这些模式的特点和变化都告诉我们一点，建立MES系统平台势在必行。

3 Proficy软件的运用

3.1 Proficy软件简介

Proficy是基于微软的.net技术的家族软件，它的系统兼容性好、性能稳定、易于操作和组态。在此基础上搭建的MES集成应用平台，全面构建智能化的装配管理系统。通过世界领先的实时/历史数据库平台高效集成生产过程数据，全面实时跟踪生产事件以及生产路径，显著提高工厂效益和效率。

Proficy 提供了一个可扩展的全面且功能强大的解决方案，使烟厂MES有效利用成本以满足具体的生产需要。通过将生产过程数字化，Proficy 为烟厂MES呈现一个清晰详尽的产品生产过程。它不仅利用实时/历史数据库所收集的数据，并且提供该信息深入的分析和报表。该分析和报表不只是按照时间来分析，还根据在整个操作中发生的具体事件来分析。这样，Proficy 为生产数据提供了一个实时的背景，从而可以作调整以增加整体效率，减轻风险，满足MES集成、工作指令参数传递与下达、质量管理、历史报告、集成Oracle生产管理系统应用。

3.2 Proficy软件系统的3个层次

烟厂的MES 系统主体通常由3个层次组成。

3.2.1 实时数据采集层

连接PLC网络，采集生产过程数据；生产指令执行和参数下载。

3.2.2 应用服务层

建立历史数据库以及关系型数据库；MES集成；建立生产设备模型；建立生产事件模型；建立产品模型；组态生产路径、建立关键生产计算以及分析；组态报表报告；质量管理；效率管理。

3.2.3 Web应用层

操作员生产事件以及客户端信息集成；生产参数传递；生产设备状态跟踪以及发布；产品状态跟踪及发布；个性化报表报告集成；趋势分析；生产统计计算结果跟踪。

3.3 Proficy软件的工作原理

通过历史数据库海量存储所有生产相关数据，而建立在实时历史数据库上的应用数据库则完成所有的烟厂MES应用和分析工作。

最上层的信息集成和表示层则通过统一的IE浏览器界面显示所有信息，帮助管理人员和生产人员实施操作和生产管理。通过设立一台实时数据库服务器来采集过程数据，各个接口站上安装控制系统驱动程序和iFIX通过TCP/IP高速采集现场数据。在数据库应用层设立服务器，作为生产数据库服务器，存储历史数据及安装应用模块，Web应用服务器利用生产数据库服务器的数据和应用分析结果，将其发布到浏览器用户界面中，同时承担各种信息集成显示和操作的功能。 对于最终用户只需使用标准浏览器即可，操作简单方便。

在整个MES系统的搭建过程中，IFIX内部实时数据库、IHISTORIAN实时历史数据库、以及关系型数据库起着至关重要的地位。iFIX运用了直观的组态工具，通过驱动程序直接连接到物理I/O点，并维护过程数据库。针对不同过程数据的类型，iFIX实时数据库在内存中建立包括模拟量、数字量输入输出块、计算块、报警块、累计块、计时器块、连续控制块、统计块等SQL功能块类型的数据表。而iHistorian作为企业级实时历史数据库平台，可以在高速采集、归档并发布大量实时的现场过程信息。iHistorian不论在性能、实用性及功能上都代表了企业级历史数据采集和管理的最先进水平。由于可以无缝地集成任何一种HMI/SCADA应用，iHistorian可以应用于任何一种生产环境，并可以在任何已有的数据平台上增强数据采集功能。数据库应用框架，如图1所示。

而大型的ORACLE关系型数据库则是进行历史数据分析的主要数据来源，它安装在IBM AIX的操作系统之上，这使得它的数据更加安全，更加可靠。

在进行完大量的海量数据采集完成之后，就要考虑如何对之进行数据分析，需要对哪些数据进行分析，并以什么样的形式展现在用户面前，所有的这些工作都需要借助于PROFICY产品中的一系列软件来完成。Proficy软件的一系列核心模块针对着生产过程中最为关键的环节：生产过程、生产效率、质量，可以及时在那些有最高投资收益的领域实现最佳资源配置。Proficy软件的所有模块中都整合了基于.net计数的Web的报表、关键性能指标（KPIs）和通知服务，使得Proficy足以成为一个最完整的实时分布式烟厂MES方案。

首先是产品模块的应用，它允许输入和管理产品信息，这些信息将用于整个 Proficy 产品家族并可以与外部系统共享。它可以实现的功能包括建立香烟产品、建立香烟产品关联结构、生成香烟全局化的产品参数和转换系数、建立香烟产品配方、建立生产地特定的香烟产品规格和配方、建立设备特定的产品规格和配方、关联产品到设备、保存规格和配方变化的审计跟踪和历史记录。

其次是质量模块的应用，质量管理模块提供了一系列工具，用来管理质量信息，自动化质量控制决策和分析质量和过程的性能。 质量管理模块支持对控制系统或外部接口的自动数据采集，以及质量或测试信息的手动输入。 它提供了大量标准的报表，生成PDF和XLS格式，通过Proficy Web 客户浏览，这样大大方便了生产管理者进行实时在线的分析。

再次就是效率模块的应用，Proficy的效率管理模块通过全面的设备利用率监视，使用户更好的利用工厂资产，该模块层层深入的分析能力，帮助发现需要改进的生产区域，使之成为那些希望通过增加设备、人员和原材料来提高生产的经理人的理想方案。从总体上来讲包括停机跟踪、损耗跟踪、设备分析、生产效率分析、停机时间构成分析、空转时间构成分析、实际生产速度分析、废品分析等功能。

4 结 语

通过对网络结构的设计规划、数据的采集、以及数据的详细分析，给烟厂搭建了一个自动化控制高度集中的数字化工厂，它很大程度的降低了生产成本，提高了生产效率，并保证了产品的质量。

参考文献：

[1] 陈华斌 .基于GE Proficy软件的卷烟厂动力能源管控[J].可编程控制器与工厂自动化，2013，（2）.

[2] 李保明，郭如军.生产指挥系统（MES）在卷烟厂中的应用实践[J].广西轻工业，2008，（5）.