0 引言
在有色金属行业快速发展的进程中，企业信息化的支撑起到举足轻重的作用，而国内很多企业都只着重于ERP系统的建设，却忽视了与过程控制层有着直接紧密关系的MES系统，使得ERP系统不能及时地掌握工厂的实际生产情况，成为空中楼阁。要实现生产控制信息能被企业管理系统应用，就需要在控制系统和管理系统之间架设一座桥梁。目前，比较有效的方式是开发应用MES系统(Manufactuffng Execution System，制造执行系统，从而形成ERP(EAI)／MES／DCS企业信息化架构。MES以过程数学模型为核心，连接实时数据库或非实时的关系数据库，对生产过程进行实时监视、诊断和控制，完成单元整合和系统优化，在生产过程层(而不是管理层1进行物料平衡，安排生产计划，实施调度、排产及优化。本文拟结合金隆铜业有限公司(以下简称“金隆公司”)的信息化建设实际，详细介绍该公司MES系统的实施和应用情况。
1 金隆公司信息化建设
作为国内大型流程型铜冶炼企业，金隆公司针对以前信息利用程度不高，管理系统零散、信息缺乏集成，办公自动化定位不明，办公功能较弱等问题，紧紧围绕生产过程开展信息化建设，以实现信息化系统的简洁、高效、一体化目标，保障设备的完好运行，支撑企业的现代化管理，降低生产成本和管理成本，提升企业市场竞争力。其信息系统主要包括工业控制、企业管理和办公自动化三大块，按照以ERP为主体的规划思路，信息系统最底层是生产设备控制，控制信息通过MES、EAI实现和ERP等管理系统的集成。金隆公司信息系统总体构架见图1。
图1 金隆公司信息化系统总体构架
按照金隆公司信息化系统建设要求，全厂计算机网络依据应用或传输信息类型规划为三层结构(如图2所示)，其中顶层是企业管理信息层，底层为控制信息层，中间为生产(工厂)信息层，各层之间通过交换机或通讯接口实现信息的互通与隔离。
图2 金隆公司信息化网络结构
2 金隆公司MES的实施
2.1 MES的实施目标
为有效解决生产控制信息不能和管理系统充分连接等问题，为管理系统进行综合分析、核算、管理控制服务，金隆制造执行系统(MES)的实施目标为：
1)集中企业各类控制系统的信息，实现控制信息的集成，便于其他系统使用；
2)实现对生产制造过程中的计划、质量、计量、能源、设备等信息的集中控制；
3)建立生产控制系统和ERP系统集成的桥梁。
2.2 MES网络结构及配置
从图2可以看出，MES网络位于中间层，是连接过程控制网和企业管理网的纽带。针对金隆MES系统的应用需求，MES网络系统主要设备配置包括1台核心层交换机、2台汇聚层交换机、8台接入层交换机，以及1台百兆防火墙。生产控制室信息中心通过核心交换机千兆连接到汇聚交换机，并通过百兆防火墙联接企业管理层核心交换机。网络拓扑结构如图3所示。
图3 MES网络拓扑结构及配置
2.3 MES实施步骤及内容
2.3.1 实施步骤
根据金隆公司当前应用需求和信息化现状，MES建设分两个阶段实施。第一阶段是基础应用阶段，从完善企业MES网络通讯和应用平台着手，把全厂各生产自动控制系统的信息、工厂物流信息、分析化验数据等集成，建立与生产相关的统一数据库，完成生产过程可视化功能模块的开发利用，实现生产管理信息系统的基本功能；第二阶段是深化应用阶段，根据实际管理需要，在分析并建立相关管理模型情况下，开发其它生产管理功能模块，如生产计划、职场管理、设备维护管理、质量管理等。
2.3.2 实施内容
1)数据采集接口
实时历史数据库是生产管理信息系统的核心，而数据采集接口则是确保该数据库可用性的关键。考虑到金隆尚有部分系统或设备不具备联网条件，MES通讯接口实施分两步进行，第一步确保全厂主要生产车间数据的收集，其它不具备条件的局部数据采集工作与30万吨扩改工程同步实施。各通讯接口方案设计如下：
(1)闪速炉、硫酸。金隆闪速炉、制酸和废酸工艺过程控制采用Honeywell TPS DCS系统，相关数据将通过一个统一的通讯接口与MES系统相连，即采用APPfUPN(OPC)Server方式，利用现有的AM升级，升级后采用的OPC S／C方式，符合国际实时数据通讯开放性标准，方便与其它控制系统f如PLC)通讯，真正实现数据连接通讯，快捷可靠，能更好兼容闪速炉数模在线系统应用，且数据库只须一次建点，便于MES数据库开发和维护。
(2)转炉、阳极炉。转炉、阳极炉控制系统在21万吨扩改期已经更新改造，新系统采用AB公司ControlLogixPLC和GE公司iFIX监控软件。设计采用OPC S／C方式、通过以太网(TCP／IP协议1与MES数据库实现通讯。考虑到转炉都是单台操作站，为不影响生产操作，设置一台通讯服务器，专门用于采集转炉、阳极炉设备及工艺过程数据。
(3)制氧站(VPSA)。制氧站控制系统在21万吨扩改期已经更新改造，新系统采用GE公司PAC7 PLC和GE公司iFIX监控软件。设计采用OPC S／C方式、通过以太网(TCP／IP协议1与MES数据库实现通讯，用于采集制氧站设备及工艺过程数据。VPSA采用了GE公司的FIX7．0监控软件，同样可采用OPC方式、通过以太网(TCP／IP协议)与MES数据库实现通讯。
(4)动力中心、纯水站。动力中心控制系统在21万吨扩改期已经更新改造，新系统采用GE公司PAC7 PLC和GE公司iFIX监控软件。设计采用OPC S／C方式、通过以太网(TCP／IP协议)与MES数据库实现通讯，用于采集动力中心设备及工艺过程数据。现有纯水站控制系统属90年代中期的Honeywell S9000/R150系统，有以太网接口，可通过动力中心交换机与MES联网，通过设置在控制中心的SCADA服务器远程采集数据，通讯方式采用iFIX Driver For S9000。
(5)电解(含净液、硅整流、联动机组)。现有电解、净液控制系统属90年代中期的AB公司PLC5系统，设有一台带以太网接口的PLC5／20E控制器，能直接与MES联网并通过设置在控制中心的SCADA服务器远程采集数据，通讯方式采用iFIX Driver Fo，PLC5。净液控制系统则需按原设计恢复与电解PLC的DH+网通讯连接(增加一台Rs-485中继器)。硅整流控制系统采用了AB公司的SLC500 PLC，具有DH+网络接口，可采用RS-485中继器方式与电解DH+并网，避免系统间相互干扰。联动机组需要上网的数据主要是阳极板、残极和阴极铜的计量数据，设置一台计算机采集站专门收集这些数据，并通过以太网同步传送到MES数据库中。
(6)酸库与装酸设施、低压锅炉。现有酸库与装酸设施和低压锅炉控制系统属90年代中期的Honeywell S9000／R150系统，有以太网接口，通讯方式采用iFIX Driver For S9000，通过以太网(TCP／IP协议)与MES数据库实现通讯。
(7)总降压。总降电力监控系统具备MODBUS／以太通讯接口，通讯方式采用iFIX Driver For MB，通过以太网(TCP／IP协议)与MES数据库实现通讯。
(8)其它计量数据。其它计量数据，如择门地重衡、阳极炉地重衡等，设置一台计算机采集站专门收集这些数据，并通过以太网同步传送到MES数据库中。
2)SCADA服务器及通讯接口
该系统为远程数据采集站，设置于控制中心，用于采集全厂非OPC协议(如新总降电力监控系统的实时数据，存于实时数据库中，再通过其配备的OPCServer实现与MES实时历史数据库通讯。
2.4 MES软件平台
MES系统平台根据应用层次分为操作系统层、数据库层和应用层。遵循稳定性、成熟度和易用性的选择原则，MES软件平台主要的技术依托Microsoft的技术，包括.NET，SOAP等。服务器数据库操作系统采用目前使用广泛的Windows 2003 Server，应用数据库采用SQL Server 2000，Web服务器和报表服务器则建立在windows IIS和Office 2003上，同时由于Web服务的数字仪表盘功能，故需要Microsoft DDRK(DigitM Dashboard Resource Kit)或MicrosoftSharePoint Portal Server。金隆公司MES软件平台构成见表1。
表1 金隆公司MES软件平台构成
3 使用效果
MES的成功实施给金隆公司生产经营管理带来了一系列的变革和进步。系统整合、规范、优化了业务管理流程，实现了各个控制系统到公司级制造管理系统的无缝集成，实现了管理模式与管理手段的高效整合，提高了计划的实时陛和灵活性，改善了生产线的运行效率；对于提高企业管理效率、增强企业市场竞争力和提高企业效益具有积极意义。
MES系统投运后，使金隆公司生产管理运作方式实现了以下的效果：实现了信息资源集中和信息高度共享；实现了设备、仪表状态数据的在线采集，可实时监控底层设备的运行状态，为ERP、SCM提供生产现场的实时数据；实现了生产制造数据的自动化采集，从而加强了计划管理层与底层控制之间的沟通，起到了承上启下的作用；实现了组织结构和业务运作的快速响应机制，为技术人员分析、解决问题提供了强有力的工具。
4 结束语
金隆公司制造执行系统(MES)的实施和应用证明，现代铜冶金企业要进行信息化建设，形成先进的ERP(EAI)／MES／DCS企业信息化架构至关重要，而MES作为铜冶炼企业信息化架构的中间关键环节，可以起到承上启下的作用，能有效提高产品质量、缩短产品交货期、降低生产成本、改善服务质量、提高企业的整体素质和市场的竞争力，具有很大的经济效益和社会效益。
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本文标题：MES/ERP在金隆公司的实施与应用
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