工厂生产制造执行系统(MES)解决方案

1、工厂生产制造执行系统（MES）解决方案1工厂生产制造执行系统（MES）解决方案1执行系统的产品/解决方案谱系2企业控制系统(InFusion)安全控制SCADA监控工程HistorianHMI平台应用程序生产和绩效应用程序智能移动工作组质量管理绩效衡量批处理,调制器制造执行系统(MES)优化资产绩效培训仿真行业应用程序能源Visualization石油和天然气离散行业其它PAC控制器现场设备设备和仪器仪表记录器执行系统的产品/解决方案谱系2企业控制系统(InFusion Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential33134320

2、工厂生产执行系统需求理解IOM生产执行系统MES系统解决方案IOM MES 用户案例IOM生产执行系统MES系统技术特点53需求讨论目录 Invensys 10/10/2022Invensys 1工厂生产执行系统需求理解 Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential41工厂生产执行系统需求理解 Invensys 10/10/由五层模型演变为ERP/MES/PCS三层结构。即：第一层为控制层（PCS）：主要考虑车间（工段）第二层为执行层（MES）：主要考虑分厂（车间、分厂）第三层为管理层（ERP）：主要考虑企业、集团级工厂生产执行系

3、统层次模型ISA95由五层模型演变为ERP/MES/PCS三层结构。即：工厂生产结果: 经营计划的和实际生产能力脱节未能完全满足需求瓶颈公司企业经营/业务管理供应商资源管理生产计划供应链管理生产调度ERP企业资源计划经营决策合同管理客户关系管理由ERP系统控制事务驱动底层设备/自动化系统工艺设备无线设备测量计量仪器仪表实验室设备DCS/PLC/RTU/ESD/SCADA由PCS系统控制过程驱动传统的工厂生产执行系统模式结果: 经营计划的和实际生产能力脱节未能完全满足需求瓶颈企业资源计划（ERP）工艺历史记录操作员日志维修管理绩效管理库存管理巡检质量管理财务 人力资源 供应链管理控制系统（PCS

4、）远程仪表装置 DCS/ PLCs 紧急关断系统ESD人工定制程序开发软件包能量管理库房管理调度文档管理集成解决方案可选项计划HS&E 管理执行测量 /调整物料平衡 和数据修正操作员培训工程设计分析在PCS和ERP之间需要大量的运行管理功能企业资源计划（ERP）工艺历史记录操作员日志维修管理绩效管理MES系统的引入 Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential8MES系统的引入 Invensys 10/10/20集成协作工厂生产执行系统MES系统设备管理生产管理库存管理质量管理文档管理合规管理系统安全管理合规计划合规监控事故报告变

5、更管理文档控制和存储GIS资产管理成本监控移动巡检实验室信息库存优化工艺分析通讯备份库存组分维修/仓储 /采购数据备份ERP(企业资源计划)PCS(过程控制系统)技术管理操作员培训系统质量事故跟踪绩效管理KPI指标体系KPI监控合同管理工艺监视交接班管理工艺监控趋势/报表报警管理ESD监控实时/l历史数据 日志管理实时设备状态检测火灾消防CCTV泄漏监测能量平衡灾难备份访问控制预测性模型前瞻性模型生产优化APC库存移动三位数字应急系统物料平衡生产考核计划调度工厂生产执行系统MES系统的引入集成协作工厂生产执行系统MES系统设备管理生产管理库存管理质MES建设目标MES系统的总体目标：建立以DC

6、S自动化控制为基础，以生产调度优化为核心的管理和控制一体化的集成信息系统。在基于线性规划模型的基础上，生产计划人员可以结合市场情况和生产能力等因素对年、月、旬的生产计划进行优化系统将收集到的实时、完整的生产信息进行处理后分别传送到公司决策层、生产、技术管理等部门，使生产信息得以更广泛的共享，为领导决策提供更客观、更有力的信息支持。利用标准通讯协议采集生产装置、罐区等控制系统数据, 并将这些数据与工厂配置信息、设备信息、质量检测信息综合在一起形成统一应用平台。应用平台可与ERP系统集成，并支持先进控制应用。在对管理流程进行调整的基础上，为车间和装置管理提供数据支持。装置和车间管理人员可以根据应用

7、的需求组态应用系统；对目标变量偏差进行跟踪和记录；对指令执行情况、KPI执行情况、班组生产情况和执行记录进行监控；对物料信息进行跟踪采集与管理；生产统计和物料平衡人员可进行装置和全厂范围内的物料平衡和收率计算。 Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential10MES建设目标MES系统的总体目标：建立以DCS自动化控制为IOM生产执行系统MES系统的建设目标第一阶段：生产信息监控系统 实时集成生产管理数据、设备管理数据、生产运行数据、安全管理数据等，将工厂生产过程信息整合到统一的数据库中，达到实时监控的目的；通过数据库及相应的通信设

8、施，完成生产管理动态信息的发布、查询等服务。 功能范围包括（不限于此）：实时数据采集数据采集和处理、工艺流程的动态显示、实时数据的采集、记录归档、管理以及趋势图显示，预警和报警；实时数据库以规范的数据格式实时记录采集的数据到统一的数据库中，提供信息共享的数据网络平台 。工艺监控工艺装置、公用工程、泄漏检测、火灾报警、CCTV、事故报告等。企业信息门户作为C/S架构系统的补充和延伸，B/S架构的系统能大大扩展信息的共享范围。IOM生产执行系统MES系统的建设目标第一阶段：生产信息监控生产执行系统MES系统的建设目标第二阶段：生产调度管理系统 基于一期建设好的生产信息监控系统，给管理层提供如下支持

9、和服务（不限于此）：生产计划根据外购合同、用户的需求计划、货物运输计划及当前库存合理预测并安排原料采购计划、半成品/成品生产计划以及运输协调。 生产调度优化生产调配，使调度人员能制定一个满足合同要求、库存目标及生产操作等约束条件后的最佳调度方案，最终保障购/销总量平衡与稳定。质量管理对产品质量进行全程管理，对质量事故进行全程跟踪，优化工艺，进一步降低生产成本。 设备管理对相关的生产设施/设备/仪表进行动态和预防/预测性维护管理，保障生产“安稳长满优”运行。 操作管理建立生产操作和班组考核管理，将计划目标下达给操作人员，检测、记录和下达的操作事件，监视生产操作表现和列出各种偏差。 绩效管理根据企

10、业特点，设置KPI指标体系 ，提供KPI指标管理功能 。生产执行系统MES系统的建设目标第二阶段：生产调度管理系统后期：生产运营MES系统 基于已有的生产调度管理系统，深化如下高级应用（不限于此）：物料平衡装置建模与预测生产优化(APC)模型模拟（实时模型、前瞻性模型、预测性模型）库存优化与库存移动合规计划与合规监控生产执行系统MES系统的建设目标后期：生产运营MES系统生产执行系统MES系统的建设目标2IOM生产执行系统MES系统解决方案142IOM生产执行系统MES系统解决方案14IPS Confidential整体框架及设计原则工厂生产运营MES系统解决方案整体框架工厂生产运营MES系统

11、整体框架工厂生产运营MES系统设计原则先进性和成熟性高可靠性、高可用性、高维护性规范性和数据一致性开放性和互联性可伸缩性和可扩展性可管理性和可追溯性安全性IPS Confidential整体框架及设计原则工厂生产运IPS Confidential关系数据库或者实时数据库日志&说明生产清算帐目绩效监控能量平衡模拟/ARPM/APC绩效管理保管转移储罐监控物料平衡文档控制和存储修正计划修正监控事变报告产品装载/卸载操作者培训模拟器能量平衡实验室信息库存管理库存移动储罐成分实时条件监控维护，仓储和采购可靠性和检查表格报告 分传统生产执行系统MES系统集成策略分析IPS Confidential关系数

12、据库日志&说明生产清算IPS Confidential初步设计示意网络入口网页、移动办公 质量管理设备管理绩效管理PLCDCSDCSRTU工艺监控DCSLIMSERP系统操作管理计划调度Excel图表报告 InFusion OO SOA 架构业务模型架构建设通讯可视化集成配置管理数据库ERP集成GIS系统CCTV一个可视化环境专业应用的分离包罗万象的专业应用接口专业接口的分离高可重用性规模扩展和升级能力高度一致性基于InFusion OO SOA架构的集成具有以下的优点基于InFusion OO SOA架构的集成平台数据库(关系数据库和实时数据库)只是基础架构中的一个组成部分，而不是核心！IO

13、M生产执行系统MES系统集成策略能源管理HSE应急指挥物料管理IPS Confidential初步设计示意网络入口网页、移IPS Confidential初步设计示意IOM生产执行系统MES系统硬件配置IPS Confidential初步设计示意IOM生产执行系IPS Confidential初步设计示意IOM生产执行系统MES系统软件配置IPS Confidential初步设计示意IOM生产执行系IPS Confidential初步设计示意支持各种动态化/图形化终端展现支持多种Web方式的展现支持多种KPI分析方式及组态展现支持中心式监控墙展现IOM生产执行系统MES系统丰富的展现手段IPS

14、 Confidential初步设计示意支持各种动态化/ Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential213IOM生产执行系统MES系统技术特点统一命名空间的全企业应用集成基于OO SOA架构的开发和维护过程控制系统PCS的接口方案实时数据库以及数据分析、报表应用可靠性（系统冗余解决方案） Invensys 10/10/2022Invensys 统一的命名空间 Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential22DCSProfibus, HART, Foundation F

15、ieldbus, 操作员Industrial Application Server NodeOPC Server调度员厂长Industrial Application Server Node实时数据库车间主任 PumpReactor1.Valve.PV工程师站GalaxyValvePumpPlant.Efficiency.PVMachine.RunningTime统一的命名空间 Invensys 10/10/2022In命名空间1客户端必须对1号标记名服务器寻址命名空间2客户端必须对2号标记名服务器寻址客户端必须知道标记名位于哪个服务器工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作

16、站1号标记名服务器2号标记名服务器传统的MES体系结构 不采用统一命名空间命名空间1命名空间2客户端必须知道标记名位于哪个服务器工作站一个命名空间客户不需要知道标记名/对象位于何处节点可轻松地按照负载需要添加客户机服务器的优点+分布式体系结构集中管理和部署工作站工作站工作站工作站工作站IAE节点工作站工作站工作站工作站工作站IAE节点IAE体系结构 统一的命名空间IOM的MES体系结构 采用统一命名空间一个命名空间客户不需要知道标记名/对象位于何处工作站工作 Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential253IOM生产执行系统ME

17、S系统技术特点统一命名空间的全企业应用集成基于OO SOA架构的开发和维护过程控制系统PCS的接口方案实时数据库以及数据分析、报表应用可靠性（系统冗余解决方案） Invensys 10/10/2022Invensys 告警与事件图形符号、操作面板、PID整定界面面板输入/输出逻辑/脚本历史信息安全阀门应用对象对象包含所有配置元素利用面向对象技术（OO）实现系统重用告警与事件图形符号、操作面板、PID整定界面面板输入/输出逻 $Valve这个对象对于其它对象来说是一个模板CV101CV102PV101PV102 $PV $CV新的模板可从现有模板派生创建企业标准的模板库标准模板的应用保证项目的高

18、效实施，降低扩展的成本通过多级派生，创建、发展并加强企业标准化 $Valve这个对象对于其它对象来说是$ValveCV102CV105CV104CV103CV101变更的应用模板阀位报警阀位报警阀位报警阀位告警阀位告警阀位告警实例自动修改以下内容:属性脚本报警安全机制历史记录的配置变更的自动应用$ValveCV102CV105CV104CV103CV10提供业内最丰富图库提供业内最丰富图库创建符合企业标准的设备库模板每一个设备, 都与总部标准相符,并且只需一次建立,多次引用派生创建符合企业标准的设备库模板派生IAE节点IAE节点IAE节点InFusion 允许：简单的系统扩展快速方便地重新部署

19、对象以优化系统性能变更的自动传播降低因为变更带来的工程设计成本 降低因为变更带来的风险工程师站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站简单方便的应用维护IAE节点IAE节点IAE节点InFusion 允许：工程师新工段历史数据库一工段二工段三工段快速适应业务或负荷的变更操作员站操作员站操作员站操作员站开发发生业务变更新工段历史数据库一工段二工段三工段快速适应业务或负荷的变更 Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential333IOM生产执行系统MES系统技术特点统一命名空间的全企业应用集成基于OO SOA架构的开

20、发和维护过程控制系统PCS的接口方案实时数据库以及数据分析、报表应用可靠性（系统冗余解决方案） Invensys 10/10/2022Invensys PLC接口方案PLC（SIEMENS、OMRON 、GE、AB、Schneider、三菱等等）MES应用服务器MES终端(B/S)Web PortalMES1）通用协议：Modbus Plus、 DDE、Suitelink、OPC等 2）专用协议：Host Link、Interbus、Profibus-DP、FIPIO、 ControlNet、DeviceNet、AS-I、SYSMAC NET、DH+, DH485, DH+Bridge,等依据

21、工厂的IT基础设施建设情况，采用不同的通讯方式：1）工业以太网2）无线通讯MES终端(C/S)PCSPLC接口方案PLC（SIEMENS、OMRON 、GE、AInFusion Access常见PLC设备的IO/DA Server列表硬件软件支持协议Allen BradleyAB1784KT IO Server 7.5ABCIP IO Server 7.5ABKF2 IO Server 7.5ABTCP IO Server 8.1AB PLC5 TAG Creator 7.4SST5136 IO Server 7.6SSTDHP IO Server 8.1WWRSLINX IO Server

22、8.1 TCP/IPModbusRS232/485DH+DDE/FastDDESuiteLink OPCSchneider Automation MBENET IO Server 8.1 MBPLUS IO Server 8.1MODBUS IO Server 7.5 同上Siemens 3964R IO Server 8.1PROFIBUS FMS IO Server 8.0S5/TI500 IO Server 8.1S5 Tag Creator 7.4Simatic Net S7 IO Server 7.5Simatic TICVU IO Server 8.1Simatic TIDIR I

23、O Server 8.1Simatic TIWAY IO Server 7.5SINEC H1 IO Server 7.2SINEC L2/FDL IO Server 7.5 同上Siemens H1MPIS7 PPI更多的设备连接性InFusion Access常见PLC设备的IO/D硬件软件支持协议GE FanucGE Fanuc CCM2 SerialGE FANUC Ethernet OPC ServerGE Fanuc Host Communications (HCS) GE Fanuc PLC (SNP-X and Ethernet) OPC ServerGE Fanuc Seri

24、es Ninety Protocol (SNP) GE Fanuc SNP-X Series 90 OPC Server GE Fanuc Suite I/O Server and OPC Server GE Series 90 OPC Server SNP-X SRTPSNPTCP/IPRS232/485DDE/FastDDESuiteLink OPCOMRONOMRON FinsGatewayOmron Host Link OPC and DDE ServerOmron Host Link SuiteLink and DDE Server Omron Suite I/O Server an

25、d OPC Server OMRON SYSMAC Ethernet DAServerOmron Sysmac HostLink OPC Server OMRON SYSMAC LINK Direct OPC and DDE ServerOMRON SYSMAC LINK Direct SuiteLink and DDE Server 同上Host LinkSYSMAC EthernetMitsubishi Mitsubishi A Series PLCs I/O Server & OPC Server Mitsubishi FX-Direct Programming Port I/O Ser

26、ver、OPC ServerMitsubishi MELSEC OPC Server Serial DAServer Serial I/O ServerMTFXNet DAServer MTFXSerial DAServer 同上FXMELSECNET更多的设备连接性InFusion Access常见PLC设备的IO/DA Server列表硬件软件支持协议GE FanucGE Fanuc CCM2 DCS接口方案MES应用服务器MES终端(B/S)Web PortalMESPCSMES终端(C/S)DCS（Honeywell、FoxBoro 、YOKOGAWA、ABB、Emerson、Holl

27、ysys、Supcon等等）依据DCS的不同类型，提供不同的OPCServerInvensys的FSGateway向MES系统提供统一的OPC Server接口。DCS接口方案MES应用服务器MES终端(B/S)Web P Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential383IOM生产执行系统MES系统技术特点统一命名空间的全企业应用集成基于OO SOA架构的开发和维护过程控制系统PCS的接口方案实时数据库以及数据分析、报表应用可靠性（系统冗余解决方案） Invensys 10/10/2022Invensys 快速收集并存储大量长时

28、间的历史数据，包括设备数据，运行数据等。方便的查询工具以帮助优化运行，故障排查。灵活的跨区域的集中存储机制或分布式存储机制。跨区域的统一客户端查询工具。为化工企业高效、稳定运行，生产管理的优化提供大量的基础数据。InFusion Historian 实时数据库快速收集并存储大量长时间的历史数据，包括设备数据，运行数据等 Invensys Invensys proprietary & confidential40SQL Server 2005OLE DB Provider配置数据事件 & 摘要数据Live Data模拟数据,离散数据, 字符串数据历史数据库手工数据外部数据外部数据库SQLInFu

29、sion ApplicationEnvironmentInFusion Access数据采集趋势和报表 门户网站SPC 生产事件停机分析 企业集成SQLInvensys 应用软件History BlockS数据采集机实时处理平台其他客户端SQL说明：指令流数据流InFusion Historian的数据存储方式 Invensys Invensys proprietar所有数据都存储实时数据事件数据迟到的数据手工输入数据强大的压缩功能Swinging door 压缩算法（无损压缩）相比关系型数据库， 2% 的空间存储数据， 3 ms；查询数据 ， 12ms像访问商用数据库一样访问- 但它不是商用

30、数据库!支持标准SQL语言内置智能分析工具高度优化的历史数据文件块实时的历史表支持存储/转发技术，以保证数据收集的可靠性。可支持集群的企业版本Data AveragingBoxcar/Adaptive Compression07:0015:0007:0015:00SwingDoor存储数据的卓越性能所有数据都存储Data AveragingBoxcar/AdTrend & Query:数据分析查询工具Reporting Website:Web 应用程序Report & Workbook: 报表工具MS Office Add-insInFusion ActiveFactory基于Office的数

31、据分析报表应用开发工具.NET & ActiveX 控件：用于定制 HMI 或者 Web应用程序Trend & Query:数据分析查询工具Reporti Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential433IOM生产执行系统MES系统技术特点统一命名空间的全企业应用集成基于OO SOA架构的开发和维护过程控制系统PCS的接口方案实时数据库以及数据分析、报表应用可靠性（系统冗余解决方案） Invensys 10/10/2022Invensys IAEIAE服务器冗余ViewViewViewViewViewClient Server

32、ArchitecturePLCIAE Server 处理所有的数据。如果服务器故障，客户端将丢失对所有数据的连接。InFusion ViewInFusion HistorianOther AppServers冗余的服务器通过专有网络进行数据同步。如果主服务器故障，备份服务器将立刻接手。而这一切换对于客户端来说是透明的。只需要在AppEngine的配置中通过一个选择框来完成。IAEIAE服务器冗余ViewViewViewViewVieTCP/IPProprietary Network设备通讯冗余与现场设备的通讯仍然需要容错配置。丢失与控制网络的连接将导致服务器对数据访问的丢失。冗余的 DI Ob

33、ject 允许通讯在主网络连接丢失时切换到备用网络。冗余的 DI Object 允许应用对象只要访问一个单一的对象而可以实现能够从主或备份网络中获取数据。 PLCIAEPLCPLC_TCPPLC_ProprietaryTCP/IPProprietary Network设备通讯冗数据的存储转发 Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential46xModbus PLC数采服务器Modbus PLCModbusABTCPDataDataDataDataData 数据存储在远程节点此连接丢失 重新连接 实时获取开始 所有数据转发到服务器实时

34、数据库数据的存储转发 Invensys 10/10/2022InIOM生产执行系统MES系统技术特点超强功能的企业级系统平台InFusion业界领先的OO SOA 架构的信息集成平台全方位的信息可视化平台高生产力的工程设计平台简单易用的运行管理平台开放易扩展的系统真正面向对象技术（.NET）构建的平台软件，易于扩展，升级，维护，管理基于Microsoft OS，借助微软的技术力量和用户使用技巧广泛的设备连接性多数厂商标准以及第三方的通讯协议（超过500家控制系统的通讯协议）ABB, 和利时, 浙大中控、横河集成的解决方案基于Invensys的InFusion 平台扩展的完整套装软件与ERP系统

35、的集成，实现实时生产执行KPI、实时财务，获得SAP NetWeaver认证。IOM生产执行系统MES系统技术特点超强功能的企业级系统平台4IOM MES用户案例 Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential484IOM MES用户案例 Invensys 10/10/2MES项目业绩（部分） Invensys 10/11/2022Invensys proprietary & confidential49MES项目业绩（部分） Invensys 10/10/2案例介绍(1) 拉比格精炼和石化公司PetroRabigh炼厂MES系统案

36、例介绍(1) 拉比格精炼和石化公司PetroRabiSAP ERP应用集成系统 Flats文件，APIs润滑油管理信息系统WonderwareInbatch配方管理WonderwareInTouch操作员人机界面Wonderware工业应用服务器Wonderware塔釜信息系统实时数据库InSQL5条包装线（人机界面）标签打印系统（人机界面）实验室信息系统（人机界面）仓库管理系统（人机界面）生产控制系统（人机界面）关系数据库MS SQL ServerDCS _Foxboro IA案例介绍(2) EXXON汽车润滑油，LA美国 SAP ERP应用集成系统 Flats文件，APIs润滑Oracle ERP（财会和人力资源不包括在内）应用集成系统 微软 BizTalk 和WWB计划终端(M3 Simto)提名终端(Latitude)合同终端(Enviance)实时数据库InSQL装卸调度与跟踪(AT At OMS)Wonderware工业应用服务器设备可靠性(Oracle)油气控制(Intouch /InSQL)DCS - Yokogawa能量平衡与核算终端(AT Adviso