生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)

1、摘要：生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用是當(dāng)今企業(yè)信息化的必由之路。本文詳細(xì)介紹了綜合生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包含實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)和生產(chǎn)管理報(bào)表等，并結(jié)合具體實(shí)例對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行了詳細(xì)的講解。關(guān)鍵詞：生產(chǎn)信息管理系統(tǒng) 生產(chǎn)管理報(bào)表 PIMS JSP前言隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，各生產(chǎn)企業(yè)都在不斷提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，如何實(shí)現(xiàn)科學(xué)、高效、統(tǒng)一、靈活的生產(chǎn)管理成為企業(yè)管理者面臨的主要問題之一。近年來，信息技術(shù)在生產(chǎn)管理中得到了廣泛應(yīng)用，利用這些技術(shù)構(gòu)建的綜合生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)已在各生產(chǎn)企業(yè)中發(fā)揮了重要的作用，并越來越受到企業(yè)管理者的重視。PIMS（Process Information Manageme

2、nt System）生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)是中控為新型的工業(yè)信息系統(tǒng)工程提供的完整解決方案。它能有效集成全廠生產(chǎn)信息，形成安全可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，填補(bǔ)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的信息鴻溝，并實(shí)現(xiàn)了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)流程查看、實(shí)時(shí)趨勢(shì)瀏覽、報(bào)警記錄與查看、開關(guān)量變位記錄與查看、報(bào)表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢(shì)存貯與查看、生產(chǎn)過程報(bào)表生成、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成等功能，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)過程控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成、綜合管理，使管理層能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)情況，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題，并為先進(jìn)控制軟件提供應(yīng)用平臺(tái)。它使得辦公室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息溝通變得方便快捷，是企業(yè)信息化建設(shè)中不可缺少的組成部分。下面以某化

3、工企業(yè)PIMS項(xiàng)目的功能結(jié)構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn)為例，詳細(xì)介紹生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)該化工企業(yè)屬于流程工業(yè)行業(yè)。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效生產(chǎn)，同時(shí)加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部管理，從建廠初期就十分注重企業(yè)信息化建設(shè)，準(zhǔn)備組織實(shí)施多套計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，包括生產(chǎn)信息管理、OA、ERP等。在生產(chǎn)信息管理應(yīng)用上要求實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與發(fā)布、能源計(jì)量管理、設(shè)備管理、庫存管理等功能，從而達(dá)到生產(chǎn)信息的綜合處理，構(gòu)成企業(yè)的綜合生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)。為此，該企業(yè)選擇了中控的PIMS系統(tǒng)，并于2006年開始使用。PIMS系統(tǒng)針對(duì)各生產(chǎn)車間和主要職能科室的不同應(yīng)用需求及業(yè)務(wù)流程，分為實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)和生產(chǎn)管理報(bào)表系統(tǒng)兩大部

4、分。1.1實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)該企業(yè)設(shè)有13個(gè)生產(chǎn)車間，分別采用了中控的10套GCS-1作為能源計(jì)量采集站，另有中控的2套JX-300X DCS和1套JX-300XP DCS分別用于3個(gè)車間進(jìn)行自動(dòng)控制。PIMS作為能源計(jì)量中心服務(wù)器，它通過不同的通訊方式與各車間能源計(jì)量采集站和控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，通過軟件自帶的Web Server，可將所有流程畫面、實(shí)時(shí)及歷史趨勢(shì)曲線、計(jì)量報(bào)表等發(fā)布到企業(yè)局域網(wǎng)中。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PIMS系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：（1）數(shù)據(jù)采集功能PIMS軟件提供了多種通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)接口和I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)，支持目前主流的數(shù)據(jù)通信、數(shù)

5、據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，包括：DDE、OPC、ODBC等?？杉刹煌瑥S家的控制系統(tǒng)及智能設(shè)備，如HONEYWELL、YOKOGAWA、SIEMENS、AB等。各能源計(jì)量采集站在地理位置上相對(duì)比較分散，且沒有配置操作站。PIMS系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議，以RS-485的通訊方式對(duì)各能源計(jì)量采集站進(jìn)行一對(duì)多數(shù)據(jù)采集；對(duì)于3套DCS控制系統(tǒng)，以O(shè)PC方式進(jìn)行通訊。（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、流程圖畫面瀏覽基于PIMS開發(fā)系統(tǒng)制作的流程圖能夠較真實(shí)地反映工藝流程情況，所有畫面具有實(shí)時(shí)、立體、動(dòng)態(tài)效果，如液位升降、故障報(bào)警等。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新，可達(dá)到0.5S的刷新速度。使企業(yè)管理層能夠清晰地了解當(dāng)前生產(chǎn)情況及設(shè)備運(yùn)行狀況。

6、（3）實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)的查詢分析實(shí)時(shí)趨勢(shì)能夠及時(shí)地反映當(dāng)前時(shí)間段數(shù)據(jù)的變化情況，歷史趨勢(shì)可以選擇查詢時(shí)間進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，了解較長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)情況。當(dāng)發(fā)生生產(chǎn)事故時(shí)，可以通過歷史趨勢(shì)查詢進(jìn)行事故追憶和原因分析。（4）WEB功能PIMS提供的WEB功能，可以使用戶從IE瀏覽器上遠(yuǎn)程訪問PIMS的流程圖畫面、趨勢(shì)圖畫面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面、歷史數(shù)據(jù)畫面、報(bào)表畫面，瀏覽的效果與在PIMS運(yùn)行系統(tǒng)中看到的畫面完全相同，包含全部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)畫效果。（5）生產(chǎn)報(bào)表功能PIMS軟件提供了歷史報(bào)表和萬能報(bào)表。使用歷史報(bào)表可根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)形成典型的班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)。萬能報(bào)表提供類似EXCEL的電子表格功能，

7、可以形成更為復(fù)雜的報(bào)表系統(tǒng)。（6）歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)PIMS軟件中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫可以連續(xù)壓縮存儲(chǔ)大量的歷史數(shù)據(jù)。提供了變化率保存和定時(shí)保存兩種方式，利用強(qiáng)大的壓縮和檢索功能，保證對(duì)歷史數(shù)據(jù)的保存和追溯。根據(jù)保守計(jì)算平均1000點(diǎn)（500模擬量、500數(shù)字量），每天50M，每月1.5G，每年只需要18G的硬盤空間。（7）二次計(jì)算功能根據(jù)從各能源計(jì)量采集站中得到的一些過程量（流量、溫度、壓力等）在PIMS中進(jìn)行二次計(jì)算和處理，最終可得到各車間的和總的耗能（用汽量、用水量等）情況。此外，由于系統(tǒng)位于企業(yè)局域網(wǎng)與過程控制網(wǎng)之間，網(wǎng)絡(luò)安全問題至關(guān)重要。在系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)我們配置了硬件防火墻，在PIMS服務(wù)器與局域網(wǎng)間

8、進(jìn)行安全隔離。同時(shí)PIMS服務(wù)器采用雙網(wǎng)卡對(duì)企業(yè)局域網(wǎng)和過程控制網(wǎng)進(jìn)行了網(wǎng)段隔離，并安裝了殺毒軟件進(jìn)行定時(shí)查毒。1.2生產(chǎn)管理報(bào)表系統(tǒng)生產(chǎn)管理報(bào)表功能是生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的重要組成部分。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成統(tǒng)一，先將PIMS中WEB發(fā)布的實(shí)時(shí)信息流程引入了生產(chǎn)管理報(bào)表系統(tǒng)中；然后根據(jù)廠內(nèi)8個(gè)主要生產(chǎn)職能科室的工作業(yè)務(wù)情況對(duì)每個(gè)生產(chǎn)職能科室開發(fā)了相應(yīng)的管理模塊。同時(shí)，為了便于整個(gè)報(bào)表系統(tǒng)的管理還針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)和各模塊的一些重要信息開發(fā)了后臺(tái)管理模塊。如圖2所示。圖2  報(bào)表系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu) （一）各功能模塊由于這8個(gè)功能模塊有一定的相同和相似性，因此這里簡(jiǎn)要列舉幾個(gè)重要且復(fù)雜和特殊的功能

9、模塊進(jìn)行介紹。（1）生產(chǎn)管理各車間根據(jù)生產(chǎn)部下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)，并將每日生產(chǎn)信息錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)將所有車間信息匯總形成生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。生產(chǎn)部每月制訂生產(chǎn)計(jì)劃，通過查詢各車間生產(chǎn)情況了解生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行情況，分析計(jì)劃與實(shí)際差異原因，便于及時(shí)調(diào)整和處理。（2）能源管理系統(tǒng)將全廠各車間和單位的能耗情況（用水量、用電量、用汽量）進(jìn)行匯總形成能源平衡報(bào)表，其中各車間的用水量和用汽量由PIMS軟件根據(jù)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次計(jì)算后存入數(shù)據(jù)庫，各單位能耗由設(shè)備能源部統(tǒng)一錄入。設(shè)備能源部通過能源平衡報(bào)表對(duì)各車間和單位之間及各車間和單位不同時(shí)期內(nèi)的能耗情況進(jìn)行比較和分析，以便更有效地管理和控制各車間和單位的能耗。

10、（3）設(shè)備管理設(shè)備能源部將全廠各類設(shè)備的相關(guān)信息進(jìn)行記錄，到了設(shè)備檢修日期時(shí)系統(tǒng)會(huì)提示用戶，每次檢修后將設(shè)備檢修記錄填入系統(tǒng)。這樣設(shè)備的狀態(tài)信息就會(huì)更加及時(shí)地在系統(tǒng)中顯示，大大提高了設(shè)備管理效率。（4）庫存管理庫存管理主要為原料和成品的庫存。庫管人員將每日的原料和成品的進(jìn)出庫情況進(jìn)行記錄，系統(tǒng)形成原料和成品的庫存日?qǐng)?bào)表和進(jìn)出庫累計(jì)表，并可比較庫存量和設(shè)定的庫容值（最高庫存、最低庫存）進(jìn)行庫容報(bào)警。管理人員可通過原料和成品庫存情況及時(shí)安排采購(gòu)和銷售。（5）質(zhì)量分析質(zhì)量管理部對(duì)采購(gòu)的原料及生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)并將原料、產(chǎn)品的檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行記錄，檢測(cè)過程中的分析結(jié)果也進(jìn)行記錄形成分析匯總表。管理人員

11、可及時(shí)了解產(chǎn)品質(zhì)量情況。（二）后臺(tái)管理模塊后臺(tái)管理模塊主要為系統(tǒng)管理員提供一個(gè)系統(tǒng)管理的平臺(tái)，管理一些系統(tǒng)重要信息。（1）用戶管理主要負(fù)責(zé)添加、修改或刪除某個(gè)用戶，對(duì)用戶進(jìn)行用戶名和密碼的設(shè)定，對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行用戶級(jí)別、用戶對(duì)各功能模塊的操作權(quán)限的設(shè)定，指定用戶為相關(guān)部門。（2）部門設(shè)定、產(chǎn)品設(shè)定、原料設(shè)定、供應(yīng)商設(shè)定、電表設(shè)定、環(huán)保設(shè)定主要負(fù)責(zé)添加、修改或刪除某個(gè)部門、產(chǎn)品、原料、供應(yīng)商、電表、廢水或廢物等與各功能模塊相關(guān)聯(lián)的信息，根據(jù)需要對(duì)某個(gè)信息指定所關(guān)聯(lián)的模塊，便于其他功能模塊或表單引用。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)2.1 實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)PIMS軟件的組態(tài)程序提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)、流程圖組態(tài)、實(shí)時(shí)歷

12、史趨勢(shì)組態(tài)、I/O設(shè)備通訊組態(tài)、動(dòng)畫及腳本組態(tài)等相應(yīng)的組態(tài)功能。（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)在數(shù)據(jù)庫中建立各種類型（模擬、數(shù)字、累積等）的數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)以位號(hào)的形式表示。將預(yù)定義的位號(hào)名稱和位號(hào)描述在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中建立，以便其他組態(tài)程序的引用。（2）流程圖組態(tài)利用PIMS提供的繪圖工具及圖庫中提供的子圖繪制出流程圖，同時(shí)在流程圖上將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)位號(hào)引入。（3）實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)組態(tài)PIMS提供了實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)控件，利用已有的控件，填入每個(gè)趨勢(shì)筆對(duì)應(yīng)的位號(hào)（一個(gè)趨勢(shì)最多有8個(gè)趨勢(shì)筆）。同時(shí)指定趨勢(shì)圖的數(shù)值范圍、趨勢(shì)顏色、采樣周期等參數(shù)。（4）I/O設(shè)備通訊組態(tài)PIMS提供了各種標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的驅(qū)動(dòng)程

13、序，與中控GCS-1系統(tǒng)采用MODBUS通訊協(xié)議。在MODBUS驅(qū)動(dòng)下建立I/O設(shè)備，指定數(shù)據(jù)更新周期、通訊超時(shí)時(shí)間、I/O設(shè)備地址、串口參數(shù)等信息。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中通過I/O設(shè)備名稱和寄存器地址連接相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)。（5）動(dòng)畫及腳本組態(tài)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)大多是原始值，而實(shí)際需要的數(shù)據(jù)是經(jīng)過補(bǔ)償或累積的數(shù)值。通過PIMS腳本功能對(duì)所需進(jìn)行運(yùn)算的位號(hào)進(jìn)行腳本程序的編寫，在運(yùn)行中完成計(jì)算并賦值。最后，利用PIMS軟件中的Web Server程序?qū)⒔M態(tài)的流程畫面、趨勢(shì)等內(nèi)容發(fā)布到局域網(wǎng)中。2.2 生產(chǎn)管理報(bào)表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為使生產(chǎn)管理報(bào)表系統(tǒng)部分基于B/S結(jié)構(gòu)構(gòu)建，根據(jù)對(duì)以下幾種主要的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法的分析和比較，

14、我們采用了JSP技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。（1）JSP簡(jiǎn)介JSP（Java Server Page）是一種用來開發(fā)含有動(dòng)態(tài)內(nèi)容的網(wǎng)頁的技術(shù)。它基于強(qiáng)大的Java語言，可以在Server let和JavaBean的支持下，完成功能強(qiáng)大的站點(diǎn)程序，具有良好的伸縮性。利用它可以很方便地在HTML頁面（或其他標(biāo)記語言，如XML）中生成動(dòng)態(tài)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)WEB動(dòng)態(tài)交互。JSP技術(shù)原理如下：首先由客戶端向服務(wù)器發(fā)出頁面請(qǐng)求，服務(wù)器收到請(qǐng)求后，由JSP引擎將頁面代碼轉(zhuǎn)換為Java Servlet，然后由服務(wù)器上的Java編譯器對(duì)轉(zhuǎn)化的Java Servlet代碼進(jìn)行編譯，再由Java虛擬機(jī)執(zhí)行編譯后得到的字節(jié)碼，并將結(jié)

15、果傳回客戶端。（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用微軟的SQL Server 2000標(biāo)準(zhǔn)版作為報(bào)表系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫。根據(jù)對(duì)全廠各生產(chǎn)職能部門主要業(yè)務(wù)的調(diào)研和現(xiàn)存的紙質(zhì)報(bào)表與執(zhí)行性文檔等進(jìn)行了分析和進(jìn)一步提煉，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)表按一定規(guī)則進(jìn)行命名，可以方便地找到模塊中某張報(bào)表在數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表。（3）JSP開發(fā)JSP開發(fā)工作是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程，需要對(duì)各部門不同的業(yè)務(wù)及相互關(guān)系進(jìn)行了解和分析，每張表單都需編寫較長(zhǎng)代碼，這也是采用這種開發(fā)方式的缺點(diǎn)之一。下面簡(jiǎn)要介紹其工作過程。a.數(shù)據(jù)庫連接JSP通過SUN公司提供的JDBC驅(qū)動(dòng)建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000的連接。b.執(zhí)行SQL語句建立數(shù)據(jù)庫連接后，可執(zhí)行插入、查詢、更新、刪除等SQL語句。c.顯示查詢的結(jié)果以HTML格式顯示。如圖3所示。圖3