一 前言

　　制造業(yè)是指對(duì)制造資源(物料、能源、設(shè)備、工具、資金、技術(shù)、信息和人力等)，按照市場(chǎng)要求，通過(guò)制造過(guò)程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品與生活消費(fèi)品的行業(yè)。從生產(chǎn)類(lèi)型來(lái)看，制造業(yè)可分為流程型(連續(xù)式)產(chǎn)品生產(chǎn)和離散型(裝配式)產(chǎn)品生產(chǎn)。

　　流程型產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程是：從原材料的投入至最終成為產(chǎn)品，完全是按照順序連續(xù)加工的過(guò)程，主要通過(guò)對(duì)原材料進(jìn)行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學(xué)方法，使原材料增值。通常以批量或連續(xù)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。典型的流程業(yè)有化工行業(yè)、紡織行業(yè)、制藥行業(yè)、食品飲料、紙漿及造紙業(yè)等。

　　二、現(xiàn)狀

　　如今經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)已經(jīng)給各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)越來(lái)越深刻的影響，各國(guó)制造企業(yè)在世界市場(chǎng)上進(jìn)行著日益激烈和殘酷的競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)現(xiàn)已成為世界制造大國(guó)，以石油化工、冶金等行業(yè)為代表的流程制造業(yè)在我國(guó)制造業(yè)中占據(jù)了很大的比例，是重要的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)。然而在流程制造業(yè)信息化建設(shè)過(guò)程中毅然存在著如下問(wèn)題：

　　◆信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化體系架構(gòu)不盡完善

　　信息系統(tǒng)發(fā)展至今其體系架構(gòu)還沒(méi)有相對(duì)固定的標(biāo)準(zhǔn)，因此造成許多信息系統(tǒng)功能的交叉和信息的不暢，通信協(xié)議方式無(wú)法兼容，甚至出現(xiàn)信息阻斷，從而給信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施帶來(lái)許多不便，影響了信息系統(tǒng)在企業(yè)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)起的重要作用。

　　◆“信息孤島”現(xiàn)象多發(fā)

　　不少企業(yè)在管理和過(guò)程控制方面都實(shí)施了相應(yīng)的系統(tǒng)，但大部分是“信息孤島”難以進(jìn)行有效的集成。由于流程行業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，大部分流程企業(yè)都非常重視過(guò)程控制方面的系統(tǒng)建設(shè)，可以做到充分運(yùn)用集散控制系統(tǒng)(DCS)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)級(jí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)。同時(shí)為了有效的實(shí)施企業(yè)整體管理，越來(lái)越多的流程行業(yè)企業(yè)開(kāi)始借助ERP系統(tǒng)把企業(yè)的物流、人流、資金流、信息流統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行管理，為企業(yè)決策層提供解決企業(yè)產(chǎn)品成本問(wèn)題、提高作業(yè)效率、及資金的運(yùn)營(yíng)情況一系列問(wèn)題。

　　然而過(guò)程控制系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)兩者之間卻很難做到有效集成，導(dǎo)致企業(yè)上層在制定生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃過(guò)程中缺少及時(shí)有效的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的支撐，同時(shí)下層生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)又得不到上層管理系統(tǒng)發(fā)出的優(yōu)化調(diào)度指令。從而使管理和生產(chǎn)之間產(chǎn)生了“斷層”現(xiàn)象，無(wú)法進(jìn)行良好的交流互動(dòng)，也無(wú)法體現(xiàn)信息系統(tǒng)所帶來(lái)的優(yōu)厚效益。

　　◆信息系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備管理存在脫節(jié)

　　流程行業(yè)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)中生產(chǎn)設(shè)備管理是其中很重要的組成部分，而現(xiàn)在的很多信息系統(tǒng)中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的管理環(huán)節(jié)還比較薄弱，大部分功能還是放在了生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和展示，對(duì)設(shè)備自身運(yùn)行狀況的關(guān)注度不夠。因此還沒(méi)有達(dá)到真正的“全局化”管理，很難通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)備管理、分析歷史數(shù)據(jù)生成設(shè)備運(yùn)行報(bào)表，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化。

　　三、解決方案

　　3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

　　針對(duì)上述問(wèn)題，典型的流程行業(yè)信息系統(tǒng)架構(gòu)可如下圖所示：

　　力控科技實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace產(chǎn)品作為整個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理核心平臺(tái)，pSpace是一個(gè)高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強(qiáng)、跨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，產(chǎn)品為完全的分布式結(jié)構(gòu)，可任意組建應(yīng)用模式。pSpace完全支持C/S和B/S應(yīng)用，它可以提供豐富的企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)客戶(hù)端應(yīng)用和工具。大容量支持企業(yè)級(jí)應(yīng)用，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)壓縮率，可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)，靈活的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)可滿(mǎn)足各種需求，具備廣泛的安全性和可跟蹤性。

　　作為信息系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)平臺(tái)，pSpace可以將來(lái)自各個(gè)車(chē)間、工藝流程、子系統(tǒng)等大量的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、系統(tǒng)報(bào)警數(shù)據(jù)、能源消耗數(shù)據(jù)等各種流程行業(yè)企業(yè)所關(guān)心的數(shù)據(jù)匯總到統(tǒng)一的平臺(tái)。其良好的開(kāi)放性和分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，可以允許調(diào)度人員通過(guò)本地或者遠(yuǎn)程工程師、操作員站隨時(shí)了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀況。pSpace可以通過(guò)ODBC組件向SQL Server、Oracle等關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)提供生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而使得上層管理ERP系統(tǒng)能夠與生產(chǎn)控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，為整個(gè)集團(tuán)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃制定實(shí)施，工藝流程控制策略?xún)?yōu)化管理、能源消耗數(shù)據(jù)分析提供真實(shí)快捷的數(shù)據(jù)保障，從而解決了“信息孤島”問(wèn)題。同時(shí)pSpace還可對(duì)第三方系統(tǒng)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口，比如標(biāo)準(zhǔn)OPC Server接口，允許第三方系統(tǒng)調(diào)用數(shù)據(jù)。

　　在系統(tǒng)搭建過(guò)程中為了保證系統(tǒng)的安全可靠，可在每個(gè)子系統(tǒng)中配備工業(yè)安全隔離網(wǎng)關(guān)裝置pSafetyLink，工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)以統(tǒng)一安全引擎為基礎(chǔ)，對(duì)隔離交換報(bào)文進(jìn)行全文數(shù)據(jù)還原，對(duì)用戶(hù)登錄、命令請(qǐng)求、文本信息、協(xié)議格式等實(shí)施全文深度檢測(cè)，并支持特定應(yīng)用層協(xié)議標(biāo)簽的檢測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定信息交換多重內(nèi)容安全管理，為工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)交換提供了“綠色通道”。

　　3.2 功能特性

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace作為流程行業(yè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心平臺(tái)，與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)及ERP系統(tǒng)構(gòu)成完整的信息集成環(huán)境，將企業(yè)所有生產(chǎn)裝置的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)有效管理，實(shí)現(xiàn)多級(jí)瀏覽(公司或異地)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存。作為事故分析和流程改進(jìn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，整合后與相應(yīng)的專(zhuān)家系統(tǒng)共同使用來(lái)指導(dǎo)操作，實(shí)現(xiàn)流程企業(yè)生產(chǎn)管理的高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

　　建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)平臺(tái)，完成業(yè)務(wù)管理層的管理網(wǎng)絡(luò)和操作控制層的控制網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)與各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的對(duì)接，采集和保存企業(yè)的生產(chǎn)工藝、設(shè)備運(yùn)行、能耗計(jì)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)等信息。

　　完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)規(guī)劃和配置，制定項(xiàng)目實(shí)施方案。建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)主要生產(chǎn)裝置DCS/PLC的數(shù)據(jù)采集，完成生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的采集、長(zhǎng)期歷史數(shù)據(jù)保存和數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換。

　　實(shí)現(xiàn)主要生產(chǎn)裝置生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控;歷史趨勢(shì)分析;報(bào)警管理和事故追憶;生產(chǎn)成本核算;實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)管理;生產(chǎn)調(diào)度業(yè)務(wù)處理等功能。

　　★實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理

　　可以從各個(gè)生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備、廠(chǎng)區(qū)和子系統(tǒng)通過(guò)各種接口快速讀取大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，長(zhǎng)期儲(chǔ)存過(guò)程數(shù)據(jù)，做到不限期限、不限數(shù)量、不限類(lèi)型，按照各級(jí)管理人員要求的精度、頻度、格式，準(zhǔn)確地保存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并具有各種級(jí)別的安全設(shè)置。

　　★生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控

　　基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、監(jiān)視和分析，通過(guò)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行歷史和現(xiàn)狀的對(duì)比分析，從而實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)級(jí)的實(shí)時(shí)管理;通過(guò)對(duì)原材料、產(chǎn)成品、物料、能量計(jì)量監(jiān)控和產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控，協(xié)調(diào)全廠(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行物料和能量的平衡狀態(tài)，指導(dǎo)裝置優(yōu)化操作。

　　★報(bào)警管理和事故追憶

　　系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)有自動(dòng)報(bào)警功能，提供設(shè)置報(bào)警級(jí)別、報(bào)警權(quán)限功能和報(bào)警信息的記錄、維護(hù)和管理功能;提供事故追憶功能，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警，啟動(dòng)事故記錄，記錄相關(guān)報(bào)警、事件、時(shí)間及相關(guān)的大量信息。提供事故追憶的事故分析和管理功能，用戶(hù)可以根據(jù)權(quán)限進(jìn)行事故管理的設(shè)定、修改、取消等。

　　★系統(tǒng)維護(hù)功能

　　提供數(shù)據(jù)庫(kù)的在線(xiàn)及自動(dòng)備份功能，能實(shí)現(xiàn)完全及增量備份，提供數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)冗余功能，實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)鏡像或磁盤(pán)陣列。提供數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)功能，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)崩潰時(shí)，提供緊急恢復(fù)功能。

　　提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、采集站的集中監(jiān)控，能遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、采集站的重配置、啟動(dòng)、停止、切換等管理任務(wù)。此外可以根據(jù)用戶(hù)和行業(yè)應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)功能子模塊，比如：生產(chǎn)成本核算子模塊、 計(jì)量管理系統(tǒng)子模塊、生產(chǎn)調(diào)度業(yè)務(wù)子模塊等。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)將現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和信息管理技術(shù)引入到流程行業(yè)，打破了傳統(tǒng)系統(tǒng)的信息瓶頸，改變了原有的數(shù)據(jù)流程和監(jiān)控管理模式，實(shí)現(xiàn)了從分散控制和獨(dú)立管理到管控一體化的轉(zhuǎn)變。