氧壓浸出鋅冶煉MES系統(tǒng)規(guī)劃與實施

李平王學(xué)雷

(西部礦業(yè)股份有限公司1,青海 西寧 811600;中國科學(xué)院自動化研究所2,北京 100190)

氧壓浸出鋅冶煉MES系統(tǒng)規(guī)劃與實施

李平1王學(xué)雷2

(西部礦業(yè)股份有限公司1,青海 西寧 811600;中國科學(xué)院自動化研究所2,北京 100190)

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是實現(xiàn)信息化和工業(yè)化融合,支撐企業(yè)各信息子系統(tǒng)有效集成,實現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、低物耗和低能耗生產(chǎn)的重要手段。針對西部礦業(yè)10萬t氧壓浸出鋅冶煉工藝,分析了鋅冶煉企業(yè)的生產(chǎn)管理需求,規(guī)劃并開發(fā)了氧壓浸出鋅冶煉MES系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含生產(chǎn)管理、能源管理、設(shè)備管理三個子系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)物料流、能源流和信息流的緊密集成。分別闡述了各子系統(tǒng)的具體實現(xiàn)的功能,并描述了實施的系統(tǒng)架構(gòu)。鋅冶煉MES的成功實施加強了企業(yè)生產(chǎn)管理,取得了良好的預(yù)期效果。

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES) 鋅冶煉 生產(chǎn)管理 能源管理 設(shè)備管理

0 引言

制造執(zhí)行系統(tǒng)(manufacturing execution system, MES)[1]是美國AMR公司(Advanced Manufacturing Research,Inc.)在20世紀90年代初首先提出的,旨在加強ERP計劃的執(zhí)行功能,把ERP系統(tǒng)同車間作業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)聯(lián)系起來。MES系統(tǒng)的實施可以協(xié)助企業(yè)實現(xiàn)智能化工廠,進行實時智能決策,為用戶提供一個快速反應(yīng)、富有彈性、精細化的制造業(yè)環(huán)境,幫助企業(yè)降低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量,進而提高企業(yè)效益。

21世紀是信息化[2]時代,信息化、智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用給人類生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域帶來了前所未有的重大變革。信息化與工業(yè)化融合是在此背景下的一個必然趨勢,將給工業(yè)生產(chǎn)帶來新的發(fā)展機遇,顯著推動企業(yè)的技術(shù)和管理進步。

MES是實現(xiàn)生產(chǎn)過程物料流、能量流和信息流集成的關(guān)鍵所在,MES通過與ERP系統(tǒng)之間的雙向信息交互,實現(xiàn)生產(chǎn)的高效化和透明化,進而與供應(yīng)鏈管理(supply chain management,SCM)、客戶關(guān)系管理(customer relationship management,CRM)整合形成完整的企業(yè)信息化系統(tǒng)。MES在企業(yè)信息化建設(shè)過程中處于基礎(chǔ)地位,是實現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、低物耗和低能耗生產(chǎn)的主要手段。

MES系統(tǒng)已經(jīng)具有國際和國內(nèi)標準,其功能框架明確,但其具體技術(shù)規(guī)劃和功能實現(xiàn)則與所面向的行業(yè)和工藝流程密切相關(guān)。本文將針對西部礦業(yè)引進的、我國第二套氧壓浸出鋅冶煉工藝來規(guī)劃和實施MES系統(tǒng)。

1 濕法鋅冶煉工藝及對MES的需求

鋅冶煉工藝包括火法冶煉和濕法冶煉?；鸱掍\[3]主要由焙燒→還原→蒸餾三個過程組成,常用密閉鼓風(fēng)爐冶煉,能同時產(chǎn)出鉛和鋅,但鋅產(chǎn)量比例不高,且SO2難以回收利用。濕法煉鋅技術(shù)以其環(huán)保,生產(chǎn)易于實現(xiàn)自動化、連續(xù)化、大型化等優(yōu)點得到迅速發(fā)展,包括常規(guī)浸出法、熱酸浸出法和氧壓浸出法。濕法煉鋅的主要過程是通過酸性浸出將鋅從鋅精礦或焙燒后的焙砂中提取出來,浸出液經(jīng)凈化、電積、熔鑄后得到電鋅產(chǎn)品。

20世紀50年代,美國化學(xué)建設(shè)公司(Chemical Construction Company)與加拿大謝里特·哥頓礦業(yè)公司(Sherritt Gordon Mines Limited)首次開發(fā)并成功應(yīng)用氧壓浸出工藝處理堿金屬硫化物和難處理金礦[4]。氧壓浸出工藝[5]將硫化鋅精礦直接加到通入氧氣的壓力釜中,在一定的溫度和氧分壓條件下酸浸而出,取代傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝中的焙燒、煙氣制冷和浸出工序,原料中的硫、鉛、鐵等留在渣中,分離后的渣經(jīng)浮選、過濾即可得到元素硫、硫化物殘渣與尾礦,減少了SO2制酸和環(huán)境污染的問題。

硫酸鋅溶液經(jīng)中和除鐵除去溶解其中的部分鐵后,進入常規(guī)的濕法煉鋅后續(xù)工序處理。鋅浸出反應(yīng)如下所示:

2001年,中國西部礦業(yè)公司[6]著手引進Sherritt氧壓浸出技術(shù),并于2013年正式投產(chǎn)建設(shè)一座全新的10萬t/a鋅精煉廠。西部礦業(yè)公司所處地勢海拔高,礦石原料含鐵高,注重回收銦金屬,是其選擇氧壓浸出工藝的主要考慮因素。生產(chǎn)擬施行兩段逆流氧壓浸出,即二段浸出液送回一段浸出,一段浸出渣在二段浸出中進一步處理,以提高鋅浸出率。

中國西部礦業(yè)公司全濕法氧壓浸出煉鋅工藝的具體流程如圖1所示。

圖1 西部礦業(yè)全濕法煉鋅工藝流程圖Fig.1 Technological process of full wet Zinc smelting in West Mining

2 系統(tǒng)功能設(shè)計及特點

根據(jù)MESA國際聯(lián)合會的定義:制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)能通過信息的傳遞對從生產(chǎn)命令下發(fā)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理,對工廠發(fā)生的實時事件,能及時做出相應(yīng)的反應(yīng)和報告,并用當(dāng)前準確的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的指導(dǎo)和處理。

根據(jù)中國西部礦業(yè)公司的生產(chǎn)工藝特點和管理需求,結(jié)合MES系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能,規(guī)劃了MES系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由三大部分組成,即生產(chǎn)管理、能源管理、設(shè)備管理。

鋅冶煉MES系統(tǒng)包括以下功能:企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度與管理、能源消耗與產(chǎn)出管理、原料與產(chǎn)品質(zhì)量管理、能源質(zhì)量管理、計量器具管理、事故與安全管理、設(shè)備檢維修與維護綜合管理、設(shè)備故障與安全動態(tài)監(jiān)控、預(yù)警報警、設(shè)備運行優(yōu)化與效率評估、成本核算與績效管理。通過鋅冶煉MES系統(tǒng)的實施,可以實現(xiàn)企業(yè)資源優(yōu)化配置,降低生產(chǎn)成本,提高能源利用效率和設(shè)備管理水平,推進企業(yè)生產(chǎn)管理模式的變革。

2.1 生產(chǎn)管理

生產(chǎn)管理主要完成從原料到產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的監(jiān)視和過程管理,其包含以下功能。

①重要生產(chǎn)過程流程實時監(jiān)控

重要生產(chǎn)過程流程實時監(jiān)控,根據(jù)企業(yè)需求配置組態(tài)監(jiān)控畫面,提供靈活的畫面在線組態(tài)、編輯與管理及圖表、曲線繪制功能,畫面中的重要數(shù)據(jù)可實時刷新,實現(xiàn)與生產(chǎn)現(xiàn)場的同步顯示。用戶通過Web瀏覽即可實現(xiàn)對企業(yè)重要生產(chǎn)工藝的實時監(jiān)控,并可對重要數(shù)據(jù)的實時狀態(tài)、歷史趨勢與報警情況進行查詢,從而獲取更豐富的生產(chǎn)信息。

根據(jù)ISA-95標準,圖2清晰地反映了企業(yè)生產(chǎn)管理中各層次應(yīng)用系統(tǒng)之間的關(guān)系。

圖2 生產(chǎn)管理功能層次模型Fig.2 Hierarchical model of manufacturing management functions

②生產(chǎn)計劃與統(tǒng)計管理

系統(tǒng)提供靈活、多樣化的報表定義與處理方式,便于用戶快捷地對企業(yè)的生產(chǎn)計劃——包括年、月、日等周期性生產(chǎn)計劃、設(shè)備運轉(zhuǎn)計劃、原材料供需計劃等進行報表制定、生成、查詢和管理操作,幫助企業(yè)合理安排生產(chǎn),處理庫存,有效改善生產(chǎn)效率與成本管控模式。

統(tǒng)計管理方便用戶對各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行記錄和統(tǒng)計,并生成全面的各周期生產(chǎn)統(tǒng)計報表,可實現(xiàn)報表自動打印與多樣化存儲等管理功能。

③原料管理

原料管理,即對企業(yè)鋅精礦原料系統(tǒng)的高效管理,包括對供應(yīng)商、化驗與精礦操作等信息的監(jiān)控、計算、記錄與統(tǒng)計查詢,以及對原料配比的管理功能。

圖形化、直觀的料場區(qū)域界面,可實現(xiàn)原料場狀態(tài)監(jiān)控與綜合數(shù)據(jù)分析等功能,易于生成各類生產(chǎn)報表,為料場調(diào)度提供豐富的信息。

通過庫存統(tǒng)計信息實現(xiàn)原料可用天數(shù)的預(yù)估和報警功能,通過對原料質(zhì)量信息的采集、分析和報警管理,嚴格控制原料入廠、出廠質(zhì)量,從而實現(xiàn)原料的全生命周期管理。

靈活的配比管理功能,方便用戶對每日生產(chǎn)的原料配比進行設(shè)置、發(fā)布和通知、上傳、查詢與統(tǒng)計管理。嚴密的權(quán)限和多級審批流程保證了企業(yè)配比的安全性存放查看操作。

④化驗管理

化驗管理對企業(yè)的化驗流程,采樣數(shù)據(jù)的登記、存儲、統(tǒng)計查詢,化驗單的審核與發(fā)布進行規(guī)范化管理,包括常規(guī)化驗(原料、中間品與產(chǎn)品化驗)、單項化驗與全分析、不合格化驗結(jié)果控制處理等功能。

用戶可自行配置各項化驗及質(zhì)量判別標準,包括化驗的產(chǎn)品、質(zhì)量指標和等級?；灥慕Y(jié)果與生產(chǎn)調(diào)度指令相關(guān)聯(lián),可根據(jù)相關(guān)規(guī)則自動生成相應(yīng)的調(diào)度指令。

⑤質(zhì)量跟蹤與事故追溯管理

質(zhì)量跟蹤,通過工藝流程、工段、故障信息和故障樹的基礎(chǔ)配置,結(jié)合生產(chǎn)工藝流程,建立從原料到產(chǎn)品的全工序物料質(zhì)量跟蹤,實現(xiàn)重要質(zhì)量考核指標的采集、跟蹤與分析管理。

統(tǒng)計產(chǎn)品的合格率與質(zhì)量缺陷分布,生成質(zhì)量分析報告,及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題并反饋給物料供應(yīng)商、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理及經(jīng)營決策部門,便于對產(chǎn)品質(zhì)量進行全面管控。

同時,對企業(yè)前期/當(dāng)前訂單的物料(即原料、中間物料及產(chǎn)品),在企業(yè)生產(chǎn)線上的產(chǎn)生與消耗情況進行實時展示、歷史查詢與平衡分析的一體化跟蹤管理,通過挖掘物料高耗能環(huán)節(jié),提高物料利用率,輔助生產(chǎn)決策以降低成本。

事故追溯建立在事件觸發(fā)機制基礎(chǔ)上,對出現(xiàn)質(zhì)量問題的最終產(chǎn)品,追溯回各工序的生產(chǎn)質(zhì)量情況,從原料、工藝、設(shè)備、生產(chǎn)操作等主要方面自動搜索和分析影響產(chǎn)品質(zhì)量的原因,對問題源頭進行定位。通過故障識別方法,對出現(xiàn)的故障進行判別并做出提示,最終生成事故追溯報告。

⑥調(diào)度指令管理

調(diào)度指令管理,幫助調(diào)度人員針對調(diào)度事務(wù)建立各種調(diào)度指令,完成生產(chǎn)調(diào)度運行的日常管理。例如運行方式變更管理、調(diào)度值班日志管理、異常事件處置、事故管理等。

通過靈活可配置的指令模板,建立主動式結(jié)構(gòu)化的調(diào)度指令,準確、規(guī)范地進行指令的生成、發(fā)布、下達與反饋,并可對指令進行編輯與管理,調(diào)度操作有記錄,實現(xiàn)調(diào)度有據(jù)可查。

此外,通過信息交換和預(yù)定的規(guī)則,在一些特殊情況下,還可實現(xiàn)無人干預(yù)的指令調(diào)度。

⑦生產(chǎn)安全與故障管理

生產(chǎn)安全管理將與安全生產(chǎn)相關(guān)的信息、文件、分析與處理結(jié)果進行記錄和管理,幫助企業(yè)實現(xiàn)全面的信息收集、通暢的信息交換、合理的領(lǐng)導(dǎo)決策和高效的事故處理功能,提高企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平,加強事故應(yīng)急反應(yīng)和處理能力。

故障管理基于歷史記錄數(shù)據(jù),建立企業(yè)事故處理預(yù)案庫,及時為應(yīng)急指揮人員提供輔助決策,實現(xiàn)預(yù)案的規(guī)范化、可視化、信息化和高效化管理;建立企業(yè)事故案例庫,為不斷完善應(yīng)急安全管理措施提供依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

⑧綜合數(shù)據(jù)分析與生產(chǎn)報表

綜合數(shù)據(jù)分析與生產(chǎn)報表,提供對各類生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、原料數(shù)據(jù)、化驗數(shù)據(jù)、質(zhì)量跟蹤數(shù)據(jù)、生產(chǎn)安全及故障數(shù)據(jù)的綜合分析與報表編輯、管理功能,實現(xiàn)用戶自定義報表樣式、統(tǒng)計方法、報表生成和打印策略的生產(chǎn)報表管理。

2.2 能源管理

能源管理是改善能源供給、降低能源成本的重要途徑,其包含以下功能。

①重要能源實時監(jiān)控

重要能源實時監(jiān)控實現(xiàn)企業(yè)主要能源流和關(guān)鍵工序能源數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、歷史趨勢查詢與報警等功能,為企業(yè)的用能診斷、用能分析等能源管理工作提供數(shù)據(jù)支持。

提供豐富的能量計算模型,便于用戶對各工序及設(shè)備的能效按模型進行運算并顯示,同時得到能源介質(zhì)在各環(huán)節(jié)的發(fā)生、調(diào)配、輸送、消耗和損失量,使操作人員能快速準確地掌握生產(chǎn)情況,及時做出正確決策。

②能源計劃與預(yù)測管理

能源計劃與預(yù)測管理實現(xiàn)月度、季度、年度能源供需計劃的編制、審批、修改,滿足企業(yè)能源需求。指導(dǎo)企業(yè)按照需求進行能源購進和供應(yīng)。基于歷史數(shù)據(jù),采用多種預(yù)測方法和模型對未來各時段的企業(yè)全廠、各系統(tǒng)的能源需求、產(chǎn)出及消耗情況進行預(yù)估,為制定能源計劃及能源動態(tài)優(yōu)化調(diào)度提供支持。

通過預(yù)測結(jié)果分析協(xié)助企業(yè)合理分配能源。在能源供應(yīng)小于預(yù)測需求時,進行能源預(yù)警。

③能源計量統(tǒng)計管理

能源計量統(tǒng)計管理,實現(xiàn)對企業(yè)各類能源計量數(shù)據(jù)的準確、及時、全面的采集和統(tǒng)計。

在購入貯存、加工轉(zhuǎn)換、輸送分配和最終使用等環(huán)節(jié),對鋅冶煉過程的主要能源介質(zhì)(電、水、蒸汽、氧氣、壓縮空氣等)進行全廠、各分廠、各耗能工序、各車間、各班組統(tǒng)計。

生成各時段能源統(tǒng)計報表,包括能源基礎(chǔ)統(tǒng)計、產(chǎn)品能耗統(tǒng)計與能源平衡統(tǒng)計報表,并對報表進行管理,提高能源計量統(tǒng)計效率,減少人工操作工作量。

通過直觀的圖形化工具,進行數(shù)據(jù)對比分析,便于企業(yè)管理者更好地進行生產(chǎn)指揮和經(jīng)營管理。

④計量器具管理

依據(jù)國家標準為用能單位建立能源計量器具檔案;通過建立計量器具電子化管理平臺,對能源計量器具進行臺帳、自檢、送檢、定檢、維修乃至報廢的全生命周期管理。

⑤能量平衡

企業(yè)能量平衡是企業(yè)能源管理的一項基礎(chǔ)工作,是定量分析企業(yè)用能的有效方法。

根據(jù)水、電、氣、蒸汽、原料、產(chǎn)品等能量平衡分析的需要,建立以企業(yè)、分廠、車間、耗能單位或工序為對象的用能系統(tǒng),采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法進行組織與管理。

基于指定時間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù),對用能系統(tǒng)的能量流、物料流進行量化和統(tǒng)計,生成系統(tǒng)分析報告和能量平衡表,以圖表形式展示分析時段內(nèi)各種評價指標的變化趨勢和系統(tǒng)用能情況,實現(xiàn)動態(tài)的能量平衡分析與輔助調(diào)度功能,為企業(yè)節(jié)能改造和用能經(jīng)濟評價提供依據(jù)。

⑥能源質(zhì)量管理

能源質(zhì)量管理是依據(jù)企業(yè)檢驗計劃,通過檢驗和監(jiān)測手段,對能源的來源、中間過程及產(chǎn)出等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的能源質(zhì)量進行全面的記錄、控制、跟蹤與統(tǒng)計分析管理。

通過直觀的能源質(zhì)量分析圖表,有效反映能源質(zhì)量變化的趨勢規(guī)律,為企業(yè)能源質(zhì)量監(jiān)督與考核提供參考依據(jù),確保整個企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的能源優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定供應(yīng)。

對質(zhì)量判定結(jié)果進行存檔,以便制作質(zhì)量報表和質(zhì)量報告。將能源質(zhì)量信息反饋給采購部門和生產(chǎn)分廠,以便及時地調(diào)整采購政策和工藝技術(shù)。

⑦耗能績效管理

耗能績效管理,對企業(yè)生產(chǎn)過程中能源的購入貯存、加工轉(zhuǎn)換、輸送分配和使用等消耗實績進行統(tǒng)計、分析;對各種能源介質(zhì)實際發(fā)生量和主要用戶的使用量、能源介質(zhì)放散量等運行實績進行描述;對統(tǒng)計數(shù)據(jù)和報表進行管理,反映報告期內(nèi)各能源介質(zhì)的生產(chǎn)和分配情況。

耗能績效管理實現(xiàn)能源供需實績、能源平衡實績、能源成本消耗的管理,能源實績與計劃的跟蹤、對比,為公司能源管理提供決策依據(jù),為能源優(yōu)化配置提供數(shù)據(jù)支撐。

⑧能耗綜合分析

能耗綜合分析是系統(tǒng)提供的強大報表管理工具,有利于各類能源計量數(shù)據(jù)、統(tǒng)計結(jié)果的報表生成和管理,便于用戶自定義報表樣式、統(tǒng)計方法和報表生成、打印策略,從而對能源管理過程中相關(guān)數(shù)據(jù)報表進行查詢與管理。

基于各能源報表,進行能耗綜合分析,獲知各能源介質(zhì)的利用情況,并對各能源技術(shù)指標進行對比分析,以多樣化的圖表形式顯示分析結(jié)果,輔助能源管理決策。

2.3 設(shè)備管理

①關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)控

關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)控,對重點設(shè)備的啟動和停止?fàn)顟B(tài)進行記錄和查詢,對生產(chǎn)設(shè)備重要運行參數(shù)繪制歷史趨勢曲線,進行查詢和報警,方便企業(yè)及時、綜合地了解各重要設(shè)備的運行狀態(tài)和在用情況;為企業(yè)設(shè)備的檢修計劃、點巡檢、備品備件需求等提供直觀的瀏覽數(shù)據(jù)。

用戶可對能源實時監(jiān)控畫面自由組態(tài),根據(jù)需求自行修改與維護;靈活的用戶權(quán)限保證監(jiān)控畫面的瀏覽與操作功能配置給不同層級的人員,限制各級人員的操作范圍。

②設(shè)備臺賬管理

設(shè)備臺賬管理采用歸類分級的方法,將設(shè)備資料與設(shè)備分類相關(guān)聯(lián),對企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的靜態(tài)數(shù)據(jù)及相應(yīng)動態(tài)維護數(shù)據(jù)進行采集、歸檔與查詢等綜合管理,使設(shè)備信息組織有序、檢索靈活,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的、多級權(quán)限管理的設(shè)備檔案電子信息平臺。設(shè)備臺帳管理的具體功能包括設(shè)備分類屬性(設(shè)備技術(shù)參數(shù)、技術(shù)規(guī)格書、設(shè)計文件、配件材料等)管理、設(shè)備基本信息管理和單臺設(shè)備屬性(點巡檢數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、能效記錄等)管理。

③設(shè)備檢修管理

通過統(tǒng)一、標準的報表形式和報送格式,實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備(年、月)檢修計劃的組織、編制、報送、審批、派發(fā)與跟蹤執(zhí)行、查詢管理功能,能自動生成檢修工單,全方位滿足企業(yè)對設(shè)備檢修計劃的統(tǒng)籌安排和管理需求。

檢修計劃的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、直觀化和規(guī)范化管理可提高計劃人員、執(zhí)行人員和管理人員對檢修工作的把控能力,提高檢修執(zhí)行效率,利于檢修知識積累與經(jīng)驗總結(jié),從而全面提升設(shè)備管理水平。

④維修維護管理

設(shè)備維修管理對企業(yè)各車間設(shè)備維修工單的生成和派發(fā)、維修信息的跟蹤記錄進行統(tǒng)一管理。通過設(shè)備維修歷史記錄,為設(shè)備檢修計劃與點巡檢計劃及生產(chǎn)計劃的制定提供參考,有助于設(shè)備操作、維修及管理人員對設(shè)備使用狀況、剩余使用壽命、備品備件存儲計劃進行初步的預(yù)測。

設(shè)備維護管理對企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的日常維護、一級維護與二級維護信息按班組、日、周、月、季度、年進行記錄、跟蹤和統(tǒng)計、查詢管理。通過設(shè)備維護維持設(shè)備正常的使用壽命,及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷,及時進行設(shè)備異常處理,保證企業(yè)生產(chǎn)順利進行。

⑤設(shè)備點巡檢管理

采用射頻識別(radio frequency identification, RFID)技術(shù)對生產(chǎn)現(xiàn)場重要設(shè)備進行點巡檢操作。設(shè)置RFID點巡檢儀與MES服務(wù)器的時鐘同步,采用無線藍牙接口進行點檢數(shù)據(jù)上傳,在MES系統(tǒng)中進行點巡檢記錄管理,方便對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的查詢、記錄和點巡檢工作的監(jiān)督管理。

根據(jù)設(shè)備分類提供經(jīng)驗總結(jié)的設(shè)備點檢表與點檢計劃,大幅減少企業(yè)點巡檢管理工作量,為設(shè)備管理其他功能提供數(shù)據(jù)支持。用戶可自定義點檢行走路線及點檢人員名單,支持多條路線、多工種點巡檢操作與數(shù)據(jù)上傳。

⑥設(shè)備故障與安全管理

設(shè)備故障與安全管理,主要是對已產(chǎn)生的所有設(shè)備故障與安全事件進行人工錄入與分析確認管理,自動集成分析結(jié)果知識庫,形成驅(qū)動制定設(shè)備檢修計劃的故障與安全分析記錄表,便于查詢所需備品備件。

設(shè)備故障與安全管理具體包括故障提示、故障事件瀏覽、故障處理狀態(tài)管理、故障分析記錄和記錄表管理功能。

⑦設(shè)備知識庫管理

設(shè)備知識庫管理,對多樣化的生產(chǎn)設(shè)備知識庫數(shù)據(jù)進行管理。集成靜態(tài)的、多媒體的設(shè)備數(shù)據(jù)資料,支持多種查詢方式,為設(shè)備維護和管理人員提供便捷、豐富的參考資料。能集成設(shè)備歷史故障及檢修案例,通過自擴充的設(shè)備知識庫,使企業(yè)長期技術(shù)經(jīng)驗得以累積與沉淀,有助于指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備管理的可持續(xù)發(fā)展。

2.4 系統(tǒng)實施

鋅冶煉企業(yè)MES應(yīng)用系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)按如圖3所示部署。基于實時數(shù)據(jù)庫(real time database,RTDB)數(shù)據(jù)平臺,通過中科院自動化研究所的SciMES系統(tǒng)平臺實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集,并根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的特點建設(shè)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò),聯(lián)通各計量采集站點,打通各區(qū)域數(shù)據(jù)通道,實現(xiàn)系統(tǒng)一體化。

鋅冶煉MES應(yīng)用系統(tǒng)采用自下而上、由低層到高層的數(shù)據(jù)走向策略,將企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行集中、分析、決策的流程處理。MES實現(xiàn)了從底層數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理平臺,結(jié)合各子系統(tǒng)功能模塊,可對企業(yè)生產(chǎn)進行全面、高效的管理。

圖3 鋅冶煉企業(yè)MES系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3 MES architecture of Zinc smelting enterprises

3 結(jié)束語

隨著鋅冶煉行業(yè)的發(fā)展,企業(yè)對生產(chǎn)管理的信息化、智能化與敏捷化的發(fā)展需求也日益加深,促使MES系統(tǒng)的研究與應(yīng)用越來越受到關(guān)注。本文在總結(jié)了鋅冶煉企業(yè)工藝生產(chǎn)特點的基礎(chǔ)上,結(jié)合西部礦業(yè)股份有限公司的企業(yè)生產(chǎn)和管理需求,基于中科院自動化研究所的SciMES系統(tǒng)平臺,對鋅冶煉企業(yè)MES實施方案進行總體規(guī)劃和分項內(nèi)容描述,包括基礎(chǔ)設(shè)計、實施和系統(tǒng)集成。本項目的實施將有助于促進鋅冶煉生產(chǎn)管理水平的進步。

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Planning and Implementation of the MES for Oxygen Pressure Leached Zinc Smelting

Manufacturing execution system(MES)is an important means for merging information technology and industrialization,to support effective integration of various information subsystems in enterprise,and to realize production of high quality,low cost,low energy and material consumption.In accordance with the technological process of 100 000 tons oxygen pressure leached zinc smelting in Western Mining,the demands for production management in zinc smelting enterprises are analyzed;and the MES for oxygen pressure leached zinc smelting is planned and developed.The system consists of three subsystems for implementing tight integration of material flow,energy flow and information flow.Specific functions of each subsystem are elaborated respectively,and the system architecture is described.Successful implementation of MES for zinc smelting strengthens the management capability of enterprises and achieves good expected results.

Manufacturing execution system(MES) Zinc smelting Manufacturing management Energy management Equipment management

TP27

A

修改稿收到日期:2014-04-17。

李平(1974-),男,1996年畢業(yè)于昆明理工大學(xué)自動化專業(yè),獲學(xué)士學(xué)位,工程師;主要從事鋅冶煉自動控制及儀表方向的研究。