MES系统水泥设备管理

    MES系统水泥设备管理

    我国是水泥生产大国，受建筑行业和基础设施建设的影响，国内对于水泥的需求一直很大。过去我国水泥生产企业产能落后，结构老化，也是不争的事实。水泥生产企业如何有效利用MES系统有效管理生产流程，提高生产效率，加速结构优化，是国内的水泥生产业界需要共同摸索的。本文只针对MES系统的水泥设备管理一项进行介绍。

    现阶段，大多数水泥企业在运营中已经应用分布式控制系统(DCS)和信息管理系统(MIS)，基础自动化程度较高，但生产管理、生产调度以及决策等方面基本还是人工管理，自动化程度较低。企业的生产管理与过程控制之间相互分离，集成程度低，极大地制约了生产管理水平的提高。在CIMS的研究与发展中，对MES还没有给予足够的重视，导致针对水泥行业开发的MES软件几乎没有，甚至这方面的研究文献都很难见到。在具体的研究与实践中，要实现水泥企业的综合自动化，必须对水泥行业的具体背景做深入研究与分析”。

    1.水泥运营流程

    近年来，水泥企业的生产技术逐步向带分解炉的预热旋窑生产发展，企业规模也逐渐扩大。因此，本文主要以现代化旋窑干法生产的水泥企业工艺流程来进行分析。从总的工艺流程看，物料是依次通过生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨三个串联阶段，主要通过一些化学、物理化学变化实现产品的生产，最终得到水泥产品。但在这单一的生产流程中，局部环节上又同时存在着物料流和能量流的循环、返流现象。

   (1)生料制备：石灰质原料、黏土质原料与少量铁质在破碎、烘干，按照一定的比例调配后，进入生料磨进行粉磨生成料粉。

   (2)熟料烧成：从预热器顶投料，生料粉依次通过多级预热器，与热气流进行热交换后进入分解炉。在分解炉内生料经过预煅烧，进入回转窑。还有一部分生料直接进入回转窑，在回转窑内充分煅烧至部分熔融，得到水泥熟料。

   (3)水泥粉磨：熟料添加适量石膏，有时还有一部分混合材料或外加剂，经过配料进入熟料磨进行粉磨，共同磨细制成水泥。

    与此同时，在水泥生产过程中，依次穿插着各车间的生产调度、各职能部门的职能管理，乃至企业级的整体运营决策等行为。

    2.软硬件设计

    2.1 硬件环境

    根据企业数据处理速度和数据传输速度及数据处理量的要求，通常状况下，企业级别网络主干线采用光纤介质，以保证系统的传输速度和安全性。从系统的可靠性、可扩展性、现有资源的利用角度考虑，采用客户：渺服务器网络结构。从技术成熟性和使用普遍性考虑，采用TCWIP和NetBEUI网络协议。分厂(车间)及部门级网络应用可采用普通双绞线为通讯介质，协议仍然采用TCP／IP和NetBEUI协议。底层控制网络采用专用的现场总线通讯电缆，协议则根据需要可选择Profibus或FF协议。

    2.2 软件环境

    客户端采用Win98或Win2000操作系统，域控制器和数据库服务器以及Web服务器采用Win2000 Server操作系统，数据库采用SQL Server2000。

    2.3 系统总体设计

    MES系统采用C／S、B／S混合结构，Win2000Sere网络操作系统Win98或Win2000工作站平台及PowerBuilder9．0编程软件和SQL Semer 2000数据库。其中，客户机的设置部门根据企业要求确定，根据企业生产物流与信息流，设置生产数据(动态或静态)采集点，动态建立与企业生产管理及产品相适应的数据库系统，最终实现企业产品生产、工艺、批次、统计过程控制(SPC)、统计过程诊断(SPD)的综合与集成，内部网络采用以太网和C／S构建。

    综合考虑企业需求和两种设计模式的优缺点，MES系统采用C／S和B／S相结合的系统结构，企业内部的各个部门子系统采用C／S结构，并通过三层结构发布某些需要远程访问的生产数据，方便企业高层用户查询。采用C／S和B／S的混合设计方式既可以保证企业内部数据的安全性，因走企业生产的大部分数据都是通过局域网写入数据库的，只有企业内部经过身份验证后的合法用户才可以查询相关数据。企业内部使用C／S结构也可保证数据的传输速度，具有安全、快速的优点。B／S是为了满足企业高层人员和管理人员在外地也能及时方便地了解企业的情况，也考虑到系统的扩展功能，如添加网上订购和客户服务，而这正是B／S结构的优点。

    3.设备管理子系统设计与实现

    3.1 需求分析

    水泥生产属于典型的流程制造，生产过程中，物料呈连续变化状态通过整个生产流程。水泥生产的关键设备如生料磨、预热器、回转窑、水泥磨等都是以串联的方式运行，一旦主要设备出现故障，就会造成全线停产。因此对设备进行有效的维护和管理是水泥企业生产活动的一个重要方面，也是保证生产能顺利进行的关键。

    以下是对设备管理系统的终端用户和客户调研后编写的，他们对设备管理子系统的需求主要有：

   (1)系统应该能够提供整个设备使用周期的管理，包括设备采购、设备安装调试、设备润滑保养、设备故障诊断、设备点检维修、设备报废。

   (2)系统应该可以提供对设备的备品备件进行管理。

   (3)系统应该可以提供对设备基础资料的管理，包括技术参考资料、设备供货厂商、设备购置厂商。

    3.2 子系统设计

   (1)前期管理：主要是依据合同对设备采购活动进行管理，包括供货商、订货数量、单价、保修期限等信息。另外，还包括设备安装与调试，这是设备前期管理的重要部分，直接关系着设备能否正常使用，生产能否顺利进行。

   (2)资产管理：包括设备台帐管理，设备移装调动和设备变动情况。其中，设备台帐记录了设备的基本信息、备品备件信息、技术参数信息以及驱动其运行的电机功率信息，是对设备进行管理的基础档案。

   (3)使用管理：要保证设备的正常运行，对设备进行巡检，对故障、事故进行统计是必不可少的，设备使用管理正是完成这一功能。巡检人员通过填写巡检记录，将巡检的主要内容及发生的情况记录在案，并依次生成设备运行过程中的设备故障表和事故表，并依此对设备运行时间进行统计。另外，对进行巡检的人员信息进行管理。

   (4)保养润滑：设备保养润滑是延长设备使用寿命的重要手段。设备管理人员要根据设备运行情况制定相应的保养计划并进行保养，同时，对设备保养过程中的润滑剂信息和润滑标准进行备案。

   (5)故障诊断：建立设备故障诊断专家系统，操作人员依据故障现象，利用专家系统得出故障原因，维修方法。

   (6)点检维修：在确定了设备的主要故障之后，要对设备进行维修。现场工作人员根据设备故障信息，生成维修工单交给维修部的工程师，由维修工程师完成维修工作。另外，为了使设备尽可能少的出现故障，还要定期对设备进行点检，排除发生故障的可能性，生成点检记录，以备日后统计和管理使用。

   (7)备件管理：主要对设备的备品备件的库存情况进行管理，一旦发现备件库存不足的情况，及时通知管理人员进行采购。

   (8)资料管理：主要管理设备的技术参考资料和设备的供应厂商。将设备运行使用情况和厂商售后服务状况进行集中管理，对供应商的信誉、产品质量、供货能力等方面进行评估，结果写入供应商档案，作为今后订货时的参考。

    3.3 子系统实现

    客户端用户界面分为菜单区、工具栏区、导航窗口区、工作区几个部分。其中工具栏和导航窗口提供了用户进入某个模块的具体功能的快捷途径。根据用户的个人习惯，工具条可以停靠在用户窗口的顶部、底部、左侧和右侧，也可以浮动在窗口中。工具栏可以是单独的按钮的形式，也可以是按钮加文字的更为直观的形式。另外MES系统是多文档的工作模式，用户在使用时可以打开多个窗口以便于对不同的工作进行处理和对所需数据进行查询。

    结合水泥企业应用实际需要，采用PowerBuilder9．0和SQL Server 2000数据库技术设计开发适合水泥企业MES系统，有助于不断完善水泥企业MES，可扩展性好并提高MES系统的执行效率，节省原料和能源量消耗，提高效率并降低产成品库存量，提高产能。制造执行系统(MES)研究开发和应用在国内还处于起步阶段，选择MES开发工具，对节省开发成本、缩短开发时间和提高开发效率意义重大。同时，该系统还可以用于流程工业及离散型制造行业，为企业实施信息化工程服务，具备显著的市场竞争优势。

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