连续生产型的流程制造企业，在产业中占据重要的地位，是国民经济发展中极为重要的基础支柱产业，但在我国绝大部分流程工业均存在能耗高、成本高、劳动生产率低、资源利用率低的特点，其能耗普遍比国外先进水平高出30％，劳动生产率只及国外的20％～30％，生产成本普遍高出国外1～2倍。在有色金属行业，我国10种常用有色金属年产量为650多万吨，居世界第2位，但由于总体过程自动化技术和装备水平与国外相比还有较大的差距，使得我国有色金属行业采选业资源利用率仅为35％，发达国家为60％以上；硫利用率(环境污染)我国为50％，发达国家为95％以上。流程工业面临的挑战使我们需要将生产信息和管理信息有效集成，信息系统需要贯穿企业经营计划和生产调度层，实现生产信息的共享。
1 铝电解企业生产过程分析
铝电解生产过程主要是以冰晶石一氧化铝溶液做电解质，炭素材料为阴极和阳极，在阴极上析出液态金属铝。一台电解槽是一个生产单元，一定数量的电解槽串连起来构成一个系列，几个系列组成一个电解车间。随着槽型不断大型化，操作机械化、自动化水平的日益提高，与旧式电解车间相比，新式电解车间显现出对设备和专用车辆依赖性更强，作业时间安排和作业质量控制更加严格，各工种、上下工序间配合更加紧凑、协调，指导生产更加重视数据解析的大趋势。
2 铝电解企业MES的整体分析及其构建
2.1 系统分析
现代的铝电解企业都是比较先进的电解铝企业，其电解铝生产过程采用槽控机控制系统，氧化铝输送和烟气净化流程采用PLC控制系统，整流供电配有综合自动化系统、化验设备和动力管网计量检测。然而，其各控制系统都是独立封闭运行在各自的生产工序中，如电解、净化、整流供电、化验分析、计量检测等生产控制之间彼此独立封闭，生产过程数据信息彼此之间不能自动传输，形成了众多“数据孤岛”。
MES起着连接生产经营管理和生产过程控制与管理的作用。在现有的控制基础上采用先进的计算机网络技术、数据传输技术、数据集成技术、数据分析技术建设管理控制一体化的制造执行系统，进一步提高企业的技术水平和管理水平。
2.2 系统构建
系统架构采用分布式分层结构，即数据源层、数据库和Web服务层、客户应用层，详见图1。
图1 系统架构分布式分层结构图
2.3 系统功能
数据源层包括各类控制和管理系统以及化验室数据录入站点，完成数据的采集。该制造执行系统的数据源层的开发是基于工业控制I/O server思想，通过智能数据接口、手工数据接口和控制数据驱动接口，提供一系列的交换标准工具集，使系统具备与控制数据和非控制数据整合的能力，最终达到系统和控制层间的数据流的交互。该层完成槽控系统、净化系统、化验系统、计量检斤系统等的数据采集与传输功能。
数据库和Web服务层有实时数据库和关系型数据库、Web服务器，实现数据保存、数据备份、数据交换和数据发布。使用工业以太网(100 M光纤)进行生产实时的调度、实时数据的上传，计划下达，数据的发布、在线优化过程优化分析，手工数据的录入等。使用快速工业以太网(100 M)连接现场控制器、工程师站和操作员站进行现场控制设备的实时控制，数据的采集加工和处理。在现场通过发布式I/O、数据采集模块、变送器、执行机构及操作员终端等通过实时现场总线等与平台及自动化系统进行通讯。
客户应用层指用户在本地对数据库中数据的访问和使用。系统为客户提供动态页面流程图和桌面应用工具，各级管理者可以根据权限浏览和查询数据。统计报表，准确地监视生产过程，为生产管理人员和操作人员提供一个信息交流平台，通过该平台管理人员可以下达生产指令和操作指导信息。该平台提供生产数据可视化分析工具，帮助管理者分析生产状况，作出高效的决策，对生产事件快速反应，实时了解生产运行，及时发现隐患，防止事故发生。
3 结束语
本项目直接结合铝电解企业生产实际进行应用开发，并已在西部某大型铝电解有限公司成功运行。通过该项目的实施，实现电解铝生产数字化动态管理，可以解决生产运行中数据延迟和人为因素带来的问题，提高生产管理水平，可以及时发现生产过程中存在的隐患和生产瓶颈，及时消除事故隐患，保证生产流程畅通，工艺过程稳定，提高技术经济指标，增加效益。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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本文标题：铝电解企业MES整体分析及其构建
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