連續生產型的流程制造企業，在產業中占據重要的地位，是國民經濟發展中極為重要的基礎支柱產業，但在我國絕大部分流程工業均存在能耗高、成本高、勞動生產率低、資源利用率低的特點，其能耗普遍比國外先進水平高出30％，勞動生產率只及國外的20％～30％，生產成本普遍高出國外1～2倍。在有色金屬行業，我國10種常用有色金屬年產量為650多萬噸，居世界第2位，但由于總體過程自動化技術和裝備水平與國外相比還有較大的差距，使得我國有色金屬行業采選業資源利用率僅為35％，發達國家為60％以上；硫利用率(環境污染)我國為50％，發達國家為95％以上。流程工業面臨的挑戰使我們需要將生產信息和管理信息有效集成，信息系統需要貫穿企業經營計劃和生產調度層，實現生產信息的共享。
1 鋁電解企業生產過程分析
鋁電解生產過程主要是以冰晶石一氧化鋁溶液做電解質，炭素材料為陰極和陽極，在陰極上析出液態金屬鋁。一臺電解槽是一個生產單元，一定數量的電解槽串連起來構成一個系列，幾個系列組成一個電解車間。隨著槽型不斷大型化，操作機械化、自動化水平的日益提高，與舊式電解車間相比，新式電解車間顯現出對設備和專用車輛依賴性更強，作業時間安排和作業質量控制更加嚴格，各工種、上下工序間配合更加緊湊、協調，指導生產更加重視數據解析的大趨勢。
2 鋁電解企業MES的整體分析及其構建
2.1 系統分析
現代的鋁電解企業都是比較先進的電解鋁企業，其電解鋁生產過程采用槽控機控制系統，氧化鋁輸送和煙氣凈化流程采用PLC控制系統，整流供電配有綜合自動化系統、化驗設備和動力管網計量檢測。然而，其各控制系統都是獨立封閉運行在各自的生產工序中，如電解、凈化、整流供電、化驗分析、計量檢測等生產控制之間彼此獨立封閉，生產過程數據信息彼此之間不能自動傳輸，形成了眾多“數據孤島”。
MES起著連接生產經營管理和生產過程控制與管理的作用。在現有的控制基礎上采用先進的計算機網絡技術、數據傳輸技術、數據集成技術、數據分析技術建設管理控制一體化的制造執行系統，進一步提高企業的技術水平和管理水平。
2.2 系統構建
系統架構采用分布式分層結構，即數據源層、數據庫和Web服務層、客戶應用層，詳見圖1。
圖1 系統架構分布式分層結構圖
2.3 系統功能
數據源層包括各類控制和管理系統以及化驗室數據錄入站點，完成數據的采集。該制造執行系統的數據源層的開發是基于工業控制I/O server思想，通過智能數據接口、手工數據接口和控制數據驅動接口，提供一系列的交換標準工具集，使系統具備與控制數據和非控制數據整合的能力，最終達到系統和控制層間的數據流的交互。該層完成槽控系統、凈化系統、化驗系統、計量檢斤系統等的數據采集與傳輸功能。
數據庫和Web服務層有實時數據庫和關系型數據庫、Web服務器，實現數據保存、數據備份、數據交換和數據發布。使用工業以太網(100 M光纖)進行生產實時的調度、實時數據的上傳，計劃下達，數據的發布、在線優化過程優化分析，手工數據的錄入等。使用快速工業以太網(100 M)連接現場控制器、工程師站和操作員站進行現場控制設備的實時控制，數據的采集加工和處理。在現場通過發布式I/O、數據采集模塊、變送器、執行機構及操作員終端等通過實時現場總線等與平臺及自動化系統進行通訊。
客戶應用層指用戶在本地對數據庫中數據的訪問和使用。系統為客戶提供動態頁面流程圖和桌面應用工具，各級管理者可以根據權限瀏覽和查詢數據。統計報表，準確地監視生產過程，為生產管理人員和操作人員提供一個信息交流平臺，通過該平臺管理人員可以下達生產指令和操作指導信息。該平臺提供生產數據可視化分析工具，幫助管理者分析生產狀況，作出高效的決策，對生產事件快速反應，實時了解生產運行，及時發現隱患，防止事故發生。
3 結束語
本項目直接結合鋁電解企業生產實際進行應用開發，并已在西部某大型鋁電解有限公司成功運行。通過該項目的實施，實現電解鋁生產數字化動態管理，可以解決生產運行中數據延遲和人為因素帶來的問題，提高生產管理水平，可以及時發現生產過程中存在的隱患和生產瓶頸，及時消除事故隱患，保證生產流程暢通，工藝過程穩定，提高技術經濟指標，增加效益。同時，該系統還可以用于流程工業及離散型制造行業，為企業實施信息化工程服務，具備顯著的市場競爭優勢。
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本文標題：鋁電解企業MES整體分析及其構建
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