数采及设备管理系统方案_v1.0

亨通电力特种导线有限公司

产线数采及设备绩效（LMS）系统方案

2015年7月15日

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文件编号 YL-P-17-01-01 文件名称 亨通自动化数据采集及设备绩效管理系统项目方案1 版本号 V1.0 总页数

目 录

1. 项目目标及范围 .................................................................................................... 1 1.1. 项目背景 ......................................................................................................... 1 1.2. 项目目标 ......................................................................................................... 1 1.3. 项目建设 ......................................................................................................... 2 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5

总体架构 .................................................................................................. 2 项目实施范围 .......................................................................................... 5 项目功能列表 .......................................................................................... 5 推进路线建议 .......................................................................................... 6 约束 .......................................................................................................... 7

1.4. 设计原则 ......................................................................................................... 8 2. 业务现状 .............................................................................................................. 10 2.1. 生产线布局 ................................................................................................... 10 2.2. 生产线PLC配置 ......................................................................................... 11 3. 系统方案设计 ...................................................................................................... 12 3.1. 系统功能总览 ............................................................................................... 12 3.2. 系统网络拓扑图 ........................................................................................... 15 3.3. 软件架构 ....................................................................................................... 16 3.4. 系统基本组件 ............................................................................................... 17 3.4.1

3.4.1.1.

3.4.1.2. 3.4.1.3.

数据采集 ................................................................................................ 17

数据采集实现方式 ................................................................................................................ 18 实时数据采集范围及内容 .................................................................................................... 19 实时数据采集内容汇总 ........................................................................................................ 20

3.4.2

3.4.2.1. 3.4.2.2. 3.4.2.3. 3.4.2.4. 3.4.2.5. 3.4.2.6. 3.4.2.7. 3.4.2.8.

生产管理 ................................................................................................ 22

排班计划................................................................................................................................ 23 生产计划（选件） ................................................................................................................ 24 计划调度（选件） ................................................................................................................ 27 生产执行................................................................................................................................ 30 交接班 ................................................................................................................................... 33 生产记录................................................................................................................................ 33 班组记录................................................................................................................................ 34 生产绩效................................................................................................................................ 36

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生产操作 ................................................................................................ 38

实时监视................................................................................................................................ 38 生产数据录入 ........................................................................................................................ 39 生产数据查询 ........................................................................................................................ 40 运行记录................................................................................................................................ 40 报警记录................................................................................................................................ 40

3.4.3

3.4.3.1. 3.4.3.2. 3.4.3.3. 3.4.3.4. 3.4.3.5.

3.4.4

3.4.4.1. 3.4.4.2. 3.4.4.3.

设备管理 ................................................................................................ 41

设备点巡检（选件） ............................................................................................................ 41 设备故障处理和维护（选件） ............................................................................................ 42 设备绩效................................................................................................................................ 47

3.4.5

3.4.5.1. 3.4.5.2. 3.4.5.3.

能源管理（选件） ................................................................................ 50

能源实时监视 ........................................................................................................................ 50 能源报表................................................................................................................................ 51 能耗分析................................................................................................................................ 52

3.4.6 3.4.7

3.4.7.1. 3.4.7.2. 3.4.7.3.

生产看板 ................................................................................................ 53 质量管理（选件） ................................................................................ 54

产品追溯与跟踪 .................................................................................................................... 54 样品库管理 ............................................................................................................................ 54 质量报表................................................................................................................................ 54

3.5. LMS数据分析（选件） .............................................................................. 55 3.5.1

3.5.1.1. 3.5.1.2. 3.5.1.3. 3.5.1.4. 3.5.1.5. 3.5.1.6. 3.5.1.7.

数据存储、KPI分析及报表 ................................................................ 56

产量报表................................................................................................................................ 57 能耗报表................................................................................................................................ 62 物料耗用报表 ........................................................................................................................ 64 关键工艺指标 ........................................................................................................................ 65 批次报表................................................................................................................................ 68 多种报表体验 ........................................................................................................................ 68 报表发布................................................................................................................................ 69

3.6. 系统集成 ....................................................................................................... 69 3.6.1

3.6.1.1. 3.6.1.2. 3.6.1.3. 3.6.1.4.

ERP系统接口 ...................................................................................... 70

生产计划集成 ........................................................................................................................ 70 物料主数据集成 .................................................................................................................... 71 物料耗用信息集成 ................................................................................................................ 71 与ERP系统集成的实现方式 ............................................................................................... 72

3.6.2 3.6.3

控制系统接口 ........................................................................................ 72 其它系统接口 ........................................................................................ 72

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1. 项目目标及范围

1.1.

项目背景

亨通光电作为领先的电缆、光缆产品制造商、全球信息与能源网络服务商，秉承“打造世界知名品牌，成就国际优秀企业”的企业愿景，为全球光通信和电力传输事业的发展做出贡献。

2016年，亨通光电把握时代机遇，实现盛世转型，从生产研发型向创新创造型企业转变，从产品供应商向全价值链集成服务商转型、从制造型企业向平台服务型企业转型，从国内企业向国际化企业转型，全力推进工厂智能化、制造精益化、管理信息化，打造新时代的智能工厂。

生产线数据采集、设备效率分析（即LMS系统：生产线管理系统）是推进智能工厂的第一步，亨通光电希望通过此项目的实施，建立智能制造系统的基本平台，实现生产透明化，掌握全面的设备运行信息，分析产线效率，同时为逐步实施全面的生产管理及智能制造系统提供平台和基础数据。 1.2.

项目目标

LMS系统将与生产线设备进行集成，自动采集生产线设备的各类数据，如：关键过程数据、关键工艺参数、设备运行状态、设备报警信息、停机时间，故障原因，物料损失等，这些数据将在系统中长期保存（为报表和数据分析等提供支持），为生产线运行各类停机分析提供基础。

在达成上述目标的同时建立数字化工厂平台：

以生产管理系统（MES，Manufacturing Execution System）的标准建立生产综合管理统一的信息化平台，为“精益生产”提供信息化支撑，提高生产的可视化程度，为管理者提供快速、全面、准确的信息，提升工厂的决策力、管

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控力、执行力，用计算机信息技术来减少人为失误和低效行为，提高产品质量和生产效率。

 生产数据电子化：将各类生产数据（工单、物料、关键工艺指标等）保

存在数据库中，方便查询和管理。

 生产流程规范化：规范生产流程，从管理层面和操作层面保证流程的一

致性。

 生产过程可视化：实时跟踪和显示生产状况，为管理人员提供决策依据。  生产分析的量化：准确记录物料变化、成品产出等生产信息，经统计后

以图表的方式展现给管理人员，为生产的量化分析提供依据。  生产决策科学化：以对实际生产数据的分析为基础，科学决策。 1.3.

项目建设

1.3.1 总体架构

针对企业现状，结合制造企业信息化的成功经验，我们建议亨通生产管理系统按如下结构进行规划。

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图 1-1 企业信息系统总体架构规划

针对上图的说明如下：

整个企业信息系统分为三个层次：企业级、工厂级和车间级。

 企业级信息系统，通常指企业的ERP（Enterprise Resource Planning，

企业资源规划）系统。通过ERP系统可以对集团的资源进行集中的管理，统一配置，做到企业上下一盘棋，保证企业各职能部门协调高效运作。企业级信息系统中通常包括营销、物资、生产计划、财务等子模块。

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企业级系统中的生产计划模块对生产的管理是宏观的，通常进行生产计划的统筹安排，并不指定这些计划由哪个车间的哪条生产线生产。这是企业级系统的生产计划模块与工厂级计划调度模块的区别之一。  生产数据子系统，可以帮助企业实现生产数据的集成。通过生产数据子

系统可以根据用户需求收集来自于企业内各信息系统的数据，并对这些数据进行多维分析，帮助企业了解实际的生产经营状况，辅助各层管理者进行生产决策。通过生产数据子系统可以用多种方式对数据进行展示，并可根据用户设定的条件生成报表。

 工厂级信息系统，用来实现企业中某个工厂范围内的生产执行层所关注

的功能。具体到本方案，生产执行层包含的功能包括数据采集、计划调度管理和生产过程管理等几个方面。主要的功能点概括描述如下： ➢ 对各生产车间的实时生产数据采集，将其存储到工厂级信息系统； ➢ 接收企业管理层下发的生产计划；

➢ 根据工厂的资源状况对生产计划进行排产，产生可执行的生产指令； ➢ 根据生产指令对生产进行组织协调；

➢ 生产操作人员资质确认，实现物料防错、物料追踪、操作记录审计、

批记录管理

➢ 从过程控制层收集生产执行信息；

➢ 向企业管理层反馈汇总后的生产执行信息和产出消耗信息。 生产执行子系统处在企业信息系统的中间层次，是企业级信息系统和车间级信息系统之间的桥梁和纽带，承上启下，在企业中具有重要作用。

 车间级信息系统，是指工厂生产车间的自动化控制系统。它提供的功能

如下：

➢ 生产现场信息的实时显示； ➢ 控制设备完成生产指令；

➢ 向生产执行层信息系统反馈生产中的物料、设备、工艺等实时信息。

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1.3.2 项目实施范围

本项目生产管理系统整体规划的第一步，即首先实现生产线数据采集和设备绩效管理功能（即LMS生产线管理系统）。 1.3.3 项目功能列表

序号 功能需求 需求描述 1 数据采集自动采集生产过程数据（约40台设备），采集信息包含：及归档 设备运行状态、实时报警信息、关键过程数据、关键工艺参数等，并进行数据归档。 生产实时工艺流程集中展示 2 生产计划班组管理、车间排班、生产计划导入、生产计划管理 管理 生产过程生产计划执行、交接班业务逻辑执行、生产运行记录、生管理 产过程实时监视 设备管理 设备基本信息定义、设备运行记录、设备报警记录、设备故障处理、设备报警原因维护、设备维护保养记录、设备点巡检记录 3 4 5 绩效分析 设备运行甘特图、设备运行效率分析（OEE、MTTR、MTBF等）、设备RCA分析（柏拉图） 6 看板与报综合看板与报表 表

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1.3.4 推进路线建议

当企业有多个工厂时，信息系统的建设通常需要按工厂分步推进。

图 1-2信息系统建设多工厂移植推广

信息系统的建设不是一蹴而就的，必须采取一定的策略，分步实施。这样既能保证工程建设的质量又可以保证满足用户最为迫切的核心需求。

对于企业信息化的三大领域：ERP、生产管理系统、车间监控系统（即自动化数据采集系统），其推进策略有所不同：

自动化数据采集系统直接关系到生产设备的正常运行，是工厂正常运转的必要条件，也是制造企业信息化建设的基础。因此，本期项目建设意义重大，我们从数字化工厂的整体解决方案出发来设计数据采集系统，为将来全面实现亨通集团的智能化精益生产打下坚实基础，避免重复投资。

ERP系统是企业级的管理系统，当企业对自己的运营管理模式有一个基本规划后就可以开始ERP的实施工作。由于其涉及的范围包括公司总部、各个工厂以及公司的其他组织或职能部门，其建设进度在一定程度上会受

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某个工厂建设进度的制约，但其制约的程度相对较小，企业完全可以先在总部层面规划和实施，同时考虑未来对各个工厂的功能扩展。

与企业级的ERP系统不同，生产管理系统中的生产执行子系统主要提供工厂级的生产管理功能，因此其建设也是在某个工厂范围内进行的。如果一个企业有多个工厂，应该各个工厂分别实施。对于亨通光电，我们的建议是首先实施数采及设备效率分析系统，并推广到各个工厂，然后实施一到两个工厂的整体生产管理系统，形成标杆和规范，再将其推广到集团的其他工厂。这样推进的好处也是显而易见的：缩短后续工厂实施的周期，降低实施成本。 1.3.5 约束

生产管理系统的建设不是孤立的。其他信息系统的建设会对生产管理系统的建设产生影响，这是由生产管理系统在企业信息系统中的位置决定的。生产管理系统（尤其是生产执行子系统）处在企业级的ERP系统和车间级的控制系统之间，不可避免地需要与这些系统进行接口和交互。这些系统的建设将会对生产管理系统的建设进度和功能实现方式产生影响。具体具体表现在：

 生产管理系统中的物料主数据通常在企业级的ERP系统中统一维护，

维护好后通过专门的数据接口传送到生产管理系统中。如果ERP系统没有就绪或者没有规划物料主数据管理方面的相关功能，那么这些数据只能在生产管理系统中维护。假如企业确定ERP系统作为物料主数据的来源，那么ERP系统的建设进度将会影响生产管理系统的建设进度；无论物料主数据来自ERP还是直接在生产管理系统中维护，都需要保证企业有统一的物料编码规则，这是实现物料主数据维护的基础。  与物料主数据类似，生产计划数据通常也是来自ERP系统的。因此，

考虑ERP系统与不考虑ERP系统，生产管理系统的实现方式和实现周期是不同的。

 关键过程数据（例如：生产过程中的关键工艺指标）来自于底层自动化

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系统，因此各车间自动化系统的建设进度也会对生产管理系统的建设周期产生影响。

我们常用的与ERP系统和自动化系统集成的技术手段如下：

 ERP系统提供物料主数据和生产计划数据，生产管理系统与其进行接

口；如果暂时不能对接，系统提供Excel导入功能加以实现。  各车间自控系统提供用户关注的关键过程数据，对于个别不能满足要求

的设备通过增加PLC以太网模块（或网关）的局部改造，从而获得OPC标准接口的支持。

 某些基于PC软件的检测系统，不含PLC系统，完全通过软件实现检

测和控制功能，MES系统将尝试通过软件接口（数据库、OPC、COM等）与其集成和交互，可能需要设备厂商的配合。

1.4.

设计原则

基于以上描述的目标结合工厂现状，我们设计了此解决方案。系统主要设计原则如下：

 先进性：系统的总体设计基于ISA-95国际标准，在业内处于领先地位。

系统实施将集合当今先进的信息技术和管理思想，并结合工厂实际，真正做到实用、高效、领先。

 开放性和扩展性：系统架构具有开放性，方便连接第三方系统。系统结

构具有可扩展性，便于升级。整个系统可以随着业务需求的发展与进步，不断得到充实、完善、改进和提高。

 业务流程集成化和自动化：未来的生产业务流程将整合ERP、SCADA

等各个信息化系统，实现上传下达，共同满足生产需要。各个信息化系统的流程整合要满足自动化的要求，减少人为干预，实现信息和控制的实时传递。

 生产业务的模块化和标准化：分析梳理行业特征性生产资源模型、生产

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规则模型、生产业务模型，建立标准化的功能模块，业务操作简洁、实用、可靠、安全，生产事件响应迅速，实时数据和Web页面刷新通常在2秒之内，最长不超过10秒。

 稳定可靠性：保证系统的稳定可靠性，避免造成生产损失。  系统安全：提供用户权限管理功能，防止未授权的系统操作。

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2. 业务现状

2.1.

生产线布局

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2.2. 生产线PLC配置

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3. 系统方案设计

3.1.

系统功能总览

系统总体架构按照生产管理系统ISA-95国际标准进行设计，预留自动化数据采集系统以外的功能模块，便于将来扩展，具体功能如下图所示：

图 3-1系统功能

各功能的简单描述如下：  数据采集

➢ 采集生产过程中的关键过程数据，将其存储在生产管理系统中，供

分析、展示、查询及报表使用。

➢ 生产线实时监视：制作全局的产线实时监视画面，以及单个设备的

关键过程数据、报警、历史趋势等信息展示

 生产管理（选件）

➢ 排班计划：实现班组排班计划管理

➢ 计划排产：实现生产计划的接收，并将粗粒度生产计划分解成可执

行的工单；

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➢ 生产调度：对生产工单进行管理，包括：工单的下发、取消、调序、

删除以及紧急插单等生产调度相关工作；

➢ 生产执行：对生产过程进行管理。包括生产任务的启动、进度的监

视跟踪以及生产任务完成后的后续处理工作；

 生产操作

➢ 生产过程实时监视； ➢ 生产数据录入；

➢ 工单执行和交接班业务逻辑（选件）； ➢ 生产数据查询； ➢ 运行记录查询； ➢ 报警记录查询；  设备管理

➢ 生产线全局监控：监视整条生产线的全局状态； ➢ 关键参数和KPI监控；

➢ 设备运行状态监控：监视每个设备的当前状态； ➢ 设备故障原因分析 ➢ 设备效率分析

➢ 全局设备效率分析和停机时间管理（OEE-DTM） ➢ 设备维护（选件） ➢ 备件管理（选件）  质量管理（选件）

➢ 质量监控：在线质检数据采集与查询 ➢ 质量追溯与跟踪； ➢ 样品库管理； ➢ 关键控制点； ➢ 质量报告；  能源管理（选件）

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➢ 显示能源计量系统结构图及全厂能源系统总揽图（各个仪表采集的

各车间各能耗功率,负荷）

➢ 动态显示各表读数（电，水，流量，CO2，蒸汽等）及辅助参数

（电压，电流，功率，流量，温度，压力等）并定时归档 ➢ 能源计量系统事件记录，报警管理（分级报警） ➢ 数据趋势显示及归档，跟踪记录

➢ 配置管理（将表具划入区域及设置分摊原则，能源单价设置，费用

计算方法设置，权限设置，配置更改记录）

➢ 生成生产能源消耗报表（按部门，表具，工作组等） ➢ 精确成本分析与分摊

➢ 能耗数据分析（同比、环比、单耗计算、重点设备能耗效率等） ➢ 数据导入，导出

➢ 客户端使用网页浏览器进行浏览  报表查询与数据分析

➢ 数据整合：整合来自各生产业务系统的关键数据，经过对数据的抽

取、转换加工、装载，形成统一的数据模板和多维数据库； ➢ 数据分析：通过多种方式对整合后的数据进行分析，帮助管理人员

对数据进行更深入了解；

➢ 报表：以图形、表格等方式对数据分析的结果进行展示，满足用户

个性化的信息需求。

 系统集成

➢ ERP系统集成：通过一定的技术手段实现ERP系统与生产管理系

统的集成，实现ERP系统与生产管理系统之间业务数据的双向传递。

➢ 生产监控系统集成：通过一定技术手段实现各生产监控系统与生产

管理系统的集成，保证用户关注的关键生产过程数据采集并存储到生产管理系统。

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➢ 第三方系统集成

3.2.

系统网络拓扑图

图 3-2 数据采集系统架构

在生产管理（数据采集）系统应用网络中，主要包括服务器和客户端两部分。

服务器方面，设有生产数据库服务器、数采服务器、MES服务器、Web服务器。各服务器的作用简要说明如下：

➢ 数据库服务器：安装生产执行子系统的数据库（SQL Server 2005），

提供数据库服务；

➢ 数据采集服务器：提供生产管理系统平台的基础服务。例如：License

管理、网络配置管理等；并提供实时数据采集分析及存储；

➢ MES服务器（选件）：实现工厂模型的配置，实现生产管理系统的后

台业务逻辑处理；运行生产管理系统的数据交换服务（DIS），实现与其他信息系统的数据交互；安装生产管理系统平台应用组件，包括：

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物料管理组件（MM），工单管理组件（POM），人员管理组件（PRM）等，提供各个功能模块的应用服务；（本期项目不配置） ➢ Web服务器：用于生产管理系统客户应用的Web发布；（本期项目

与数据库服务器合并在一个物理服务器上）

客户端方面，设有管理终端、线端客户端以及其它客户端。这些客户机终端采用现有办公电脑、车间工控机及平板电脑，简要介绍如下：

➢ 管理终端：提供对生产管理系统维护功能，一般由开发维护人员使用； ➢ 线端客户端：安装在生产线的线端各工位或移动式平板电脑（如

iPad），主要用于显示生产信息，输入生产数据，执行生产操作； ➢ 其它客户端：主要是指由管理人员、计划调度人员、车间管理者使用

的生产管理系统客户端。

3.3.

软件架构

生产管理系统的软件架构如下图所示：

表现层Web浏览器用户界面/客户化界面数据采集计划调度管理系统权限生产过程管理系统集成业务逻辑层数据分析服务层用户界面服务业务逻辑服务数据分析服务系统管理服务数据库层操作系统层数据模型及数据库操作系统及标准软件工具

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图 3-3 生产管理系统软件架构

 表现层：表现层是最终用户使用的客户端应用程序或者维护人员使用的客

户端维护工具。通常业务用户的界面是基于浏览器的B/S架构，而开发或维护人员使用的界面为Winform形式的C/S架构应用；

 业务逻辑层：实现用户生产管理系统的业务逻辑。包括数据采集、计划调

度管理、生产过程管理、数据分析、系统权限管理以及系统集成等功能。其中生产过程管理部分包括：人员资质确认、物料防错、物料追踪、操作记录审计、批记录管理等功能；

 服务层：提供实现业务逻辑的基础服务，服务层功能包括业务逻辑服务、

用户界面服务、数据分析服务、系统管理服务；

 数据服务层：即应用程序的后端数据库（Microsoft SQL Server）。数据库

中建立了生产管理系统的数据模型，生产管理系统的系统配置数据和业务数据存储在数据库中；

 操作系统层：即生产管理系统的运行的操作系统。在服务端推荐使用

Windows Server2008，客户端推荐使用Windows 7。 3.4.

系统基本组件

3.4.1 数据采集

这里的数据采集包括生产车间的实时生产数据、人工录入数据，以及其他系统集成如能源数据的采集。

在实际的生产组织过程中，需要企业的各信息系统之间共享交互各种数据，从而利于企业各项工作的组织，实现优化生产。通常情况下各车间的SCADA系统负责收集、展示车间的实时生产相关数据，生产管理系统从SCADA系统获得需要的数据。如果没有集中的SCADA系统，数据采集前置机可以直接与设备的控制系统通讯，采集数据。

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3.4.1.1. 数据采集实现方式

数据采集将主要采用三种方式： 1. 直接与生产设备的PLC通讯。

由于生产车间没有集中的SCADA系统，故各设备上生产数据的采集将

通过直接与各PLC通讯的方式来实现。具体的连接方式根据不同的PLC品牌及接口来选择，包括以太网、DP总线、串口等。

对于没有现成以太网接口的PLC，我们将通过增加以太网通讯模块或增加通讯网关将串行通讯转换为以太网通讯，最终将设备上的所有控制器通过以太网连接到交换机。

对于没有PLC的设备，如直接用IPC控制，虽然有以太网物理接口，但仍需要设备厂商提供或公开接口协议才能与之通讯，因此对于类似设备，我们希望用户首先可以提供设备的应用软件或源程序供我方研究，若确认该软件不提供任何数据接口，则还需要进一步和设备厂商协商，一起确认最佳的集成方式。

2. 人工录入的方式。

对于质量检验、物料领用及部分物料消耗、设备管理等无法从控制系统得到的数据，将采用人工录入的方式。

3. 通过OPC与车间SCADA系统的交互方式。如下图所示：

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生产信息系统Historian 服务器(OPC Server/Client)OPC通信SCADA上位机 / IO Server(OPC Server/Client)以太网 TCP/IP生产信息系统客户端驱动驱动驱动车间控制网络生产信息系统客户端控制器设备电脑设备电脑设备操作站

图 3-4 生产管理系统与SCADA交互示意图

SCADA系统配置有单独的上位监控计算机，该计算机负责收集车间的实时生产数据。生产管理系统与该上位机交互，进行数据采集。

为保证生产管理系统与SCADA系统能够实现通信，SCADA系统需要能够连接到以太网，支持TCP/IP协议。在软件通讯层面，生产管理系统与SCADA系统的数据交互通过OPC协议实现。因此，SCADA系统的上位监控软件应支持OPC2.0通讯协议。当实时数据采集时，SCADA系统的上位监控软件做为OPC Server，生产管理系统作为OPC Client。

3.4.1.2.

实时数据采集范围及内容

LMS系统进行实时数据采集的范围包括：

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 产量及物料耗用数据

通常，产量和物料耗用数据需要人工录入生产管理系统。如果数采系统能够自动获取这类数据，并且可以真实反映产量和物料耗用情况，则这类数据可以通过数采系统传递给生产管理系统。  关键工艺指标信息

关键工艺指标信息是指生产过程中，会对生产质量产生重要影响的工艺数据，例如：关键工位的温度值、压力值等等。  设备状态信息

设备状态信息是指关键生产设备的设备状态，例如：

序号 设备状态信息 1 2 3

正常运行 正常停机 设备故障信息 。。。。。。  能耗信息

能耗信息包括动力车间输出的水、电、汽、气（压缩空气和氮气）在期望时间段内的累积能耗值，以及各个耗能单体（各车间或其它耗能部门）在期望时间段的累积能耗值。 3.4.1.3.

实时数据采集内容汇总

 导线车间 导线车间集中监控需采集数据汇总 油压（曲线图） 油温（曲线图） 导线车间气压（待设计） 实时报警数据 历史报警数据（50条） 1、2、3#泵开机状态，本班开机时数，本月本年度累计 1、2、3#泵待机状态，本班待机时数，本月本年度累计 第20页

普铝拉丝油站，合金拉丝油站

1、2、3#泵故障状态，本班故障时数，本月本年度累计 线速度 实时报警数据 历史报警数据（50条） 开机状态，本班开机时数，本月本年度累计 待机状态，本班待机时数，本月本年度累计 故障状态，本班故障时数，本月本年度累计 成品线径 米数 本班盘数，米数（待设计） 本月累计盘数，米数（待设计） 线速度 实时报警数据 历史报警数据（50条） 开机状态，本班开机时数，本月本年度累计 待机状态，本班待机时数，本月本年度累计 故障状态，本班故障时数，本月本年度累计 成品线径 米数 本班盘数，米数（待设计） 本月累计盘数，米数（待设计） 左盘、右盘本班本月各使用时数 实时报警数据 历史报警数据（50条） 开机状态，本班开机时数，本月本年度累计 待机状态，本班待机时数，本月本年度累计 故障状态，本班故障时数，本月本年度累计 本班，本月，本年度累计产量（待设计） 实时报警数据 历史报警数据（50条） 开机状态，本班开机时数，本月本年度累计 待机状态，本班待机时数，本月本年度累计 故障状态，本班故障时数，本月本年度累计 本班，本月，本年度累计产量 开机状态，本班开机时数，本月本年度累计 待机状态，本班待机时数，本月本年度累计 故障状态，本班故障时数，本月本年度累计 线速度（待设计） 第21页

1#，2#，3#拉丝机 4#，5#，6#，7#，8#，9#拉丝机 1#，2#时效炉 3#时效炉 1,2#管绞

本班，本月，本年度累计产量（待设计） 线速度（曲线图） 实时报警数据 历史报警数据（50条） 开机状态，本班开机时数，本月本年度累计 待机状态，本班待机时数，本月本年度累计 故障状态，本班故障时数，本月本年度累计 成品规格 米数（实时） 本班累计米数 本月，本年累计米数 线速度（曲线图） 节距，最高线速度 目前使用框体 各框体单独累计使用时间 实时报警数据 历史报警数据（50条） 开机状态，本班开机时数，本月本年度累计 待机状态，本班待机时数，本月本年度累计 故障状态，本班故障时数，本月本年度累计 成品规格 米数（实时） 本班累计米数 本月，本年累计米数 单机台用电量统计，报表输出（待设计） 单机台实时电流，功率（待设计） 1、2、3、4、5#框绞 6、7、8、9#框绞 所有机台 3.4.2 生产管理

LMS系统可以实现从生产计划到生产完成全过程的生产管理业务。系统以计划、工单、班组管理为主线，对整个生产过程进行科学的组织和协调，帮助用户实现生产流程的规范化，提高生产组织的效率，提升生产管理水平。具体计划调度组织流程如下图所示：

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图 3-5 计划调度组织流程

3.4.2.1. 排班计划

排班计划是指生产管理者根据未来的生产计划对生产班组进行工作时段

的分配，在LMS系统中可以简单快捷的对班组计划进行设置。

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3.4.2.2.

生产计划（选件）

生产计划通常由生产计划人员根据客户需求和市场预测制定。从信息系统的角度，该计划一般是通过ERP系统维护的。在ERP系统中，可以生成粗粒度的生产计划。例如，可以根据需求和预测，相关职能部门讨论后确定月度生产计划。月度生产计划可以再进一步分解为周生产计划（或者旬生产计划），在周（旬）生产计划中包含这个周期内每天生产的产品种类和数量。讨论确定后的计划需要由专门的人员输入到ERP系统中。

ERP中的生产计划并不指定某条计划由哪条生产线生产，也不关心生产计划最终由哪个班次生产，同样不关注生产产品的先后顺序。因此ERP的生产计划是粗粒度的，是对生产活动在较高层次的指导。而确定产品生产顺序、把生产计划指定到设备、班次、确定生产开始时间等工作都需要通过生产管理系统完成。

ERP中的生产计划制定完毕后，需要将其导入到生产管理系统中。生产管理系统根据生产车间的设备状况、班次安排等条件对生产计划进行进一步的分解，最终生成明确的可执行的生产工单。

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当然，在生产管理系统中也可以手工录入生产计划，然后再对这些计划进行排产。这种情况适用于没有ERP生产计划模块的情况或者处理一些ERP不关心的特殊生产任务。 3.4.2.2.1. 生产计划接收

对于连续大批量生产的情况，可以考虑每周从ERP系统中向生产管理系统中下达一次生产计划（例如：每周的周五下达下一周的生产计划），该计划中包含一系列产品在一周之内的生产任务安排。我们把这种生产计划称为ERP生产订单。

来自ERP（SAP）的生产计划可通过集成方式或Excel文件导入导出方式将计划导入到系统中。也可以在系统中手动配置和调整生产计划。

一般地说，与生产计划同时传送给生产管理系统的还应包括产品的BOM（物料清单，配方）信息，即生产该产品需要的原辅料及包装材料信息，这些信息可以方便原料库进行生产备料。LMS系统关注的重点是设备状态和效率，对物料、配方功能进行了简化。

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3.4.2.2.2.

功能描述：

生产计划排产

生产排产是指将从ERP接收到的生产订单分解，最终产生可执行的生产工单。生产排产的依据是车间生产线的配置、设备生产能力、设备空闲状态、班次班组安排、工厂生产日历等。在排产之前必须在系统中对以上基础信息进行维护。

生产排产首先是将ERP订单转换成生产管理系统中的生产工单。与生产订单相比，生产工单中进一步明确了如下信息：

➢ 工单号

➢ 预计生产开始时间 ➢ 预计生产结束时间 ➢ 工单状态

➢ 设备类型（生产线类型）

之后，生产管理系统会根据选定设备类型信息对生产工单进行拆分，将生产工单的生产任务分配到一个或者多个生产线（一台或多台设备）进行生产。拆分之后，一个生产工单就被分解成若干个子工单。这些子工单已经对应到了不同生产线的各个独立的工艺段，即：每个工艺段都有明确的生产任务（子工单）。当然，具体工艺段的划分需要根据工厂的实际工艺安排确定。

工单拆分完毕后，生产管理系统会根据工艺段的先后顺序，各工艺段的加工时间等预先设定的条件确定各子工单的预计开始时间和预计结束时间。至此，整个排产过程完毕。

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3.4.2.3.

计划调度（选件）

生产任务安排完成后并不是一成不变的。例如，由于需求变化，某个工单将不再进行生产；由于紧急情况不同，需要调整工单的生产顺序等等。生产管理系统提供相应的功能，帮助用户方便地实现这些调整。

计划调度主要是指对生产任务安排进行确认或调整的相关功能。具体包括：生产工单的下发、生产工单的取消、生产工单的调序、生产工单的删除以及紧急插单。

计划调度功能为用户提供了灵活的处理方式，在保证生产运行规范化的同时，实现了生产运行的便捷性，为组织生产提供了有力工具。

3.4.2.3.1. 生产工单下发

生产工单的下发实际上是对已经排产完毕的工单进行的一个确认过程。经过‘下发’确认后，生产执行部门的用户将可以在系统中看到这些工单，并且可以按照这些工单指定的开始时间对工单进行执行操作。

工单下发操作由计划调度人员完成。下发的工单包括如下基本信息： ➢ 工单号

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➢ 产品物料号 ➢ 生产线 ➢ 生产数量 ➢ 计划开始时 ➢ 计划结束时间 ➢ BOM信息

‘下发’后的工单将对如下用户可见： ➢ 车间生产人员 ➢ 仓库发料人员

车间生产人员看到‘下发’状态的工单后，可以进行与该工单相关的生产准备相关工作，在生产开始前在系统中启动工单的执行。

仓库发料人员看到‘下发’状态的工单后，可以着手进行相关工单生产的相关原材料准备工作。

3.4.2.3.2. 生产工单取消

如果由于某种原因需要取消某个工单的生产，则可以在系统中进行生产工单取消操作。生产工单取消操作只能对‘执行’之前的工单进行，对于正在执行的工单或者已经完成的工单不能取消。

当工单处于未排产、排产以及下发状态时，都可以直接在系统中对该工单进行取消操作，取消操作完成后，生产管理系统会自动通知ERP系统取消相应的生产订单。

当已排产的工单被取消后，其后续工单的预计开始时间、预计结束时间需要做相应的调整。

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当已下发的工单被取消后，生产现场操作人员仍然能够看到该工单，只是工单状态变为‘取消’，并且不能对该工单进行启动操作。

工单的取消操作由计划调度人员完成，未经授权的用户无法进行该操作。

3.4.2.3.3. 生产工单调序

对于同一条生产线，如果在某段时间内需要顺序完成几个不同的生产工单，那么在生产管理系统中必须标识出这几个工单生产的先后顺序。如果这些工单已经排产完毕，那么，工单生产的先后顺序也就确定了。

假设目前有三种产品需要在生产线1上一周内加工完成，排产完毕后这三种产品的生产顺序是ABC。但是，由于市场对B产品的需求较大，并且库存已经缺货，需要先安排B产品的生产，这时，就需要在生产管理系统中进行生产工单的调序工作。即：将这三个工单的生产顺序变为BAC。

生产管理系统支持这种工单调序操作。工单调序操作适用于处于‘排产’状态的工单。如果工单已经处于 ‘下发’状态，那么需要先将其改变为‘排产’状态，然后再调整工单的执行顺序，调整完毕后再进行下发。

工单调序操作由计划调度人员完成，未经授权的用户无法进行该操作。

3.4.2.3.4. 生产工单删除

生产工单的删除是指在生产管理系统中物理删除某个工单。与工单取消不同的是，取消后的工单在生产管理系统中仍然能够查到，只是其状态变为‘取消’。而删除的工单在系统中就不存在了。

工单删除适用于如下场景：如果某个ERP生产订单已经传送到生产管理系统中，那么在生产管理系统中就有了该订单以及生产工单的记录。假如由于某种原因该工单被取消了，那么该工单及订单在生产管理系统中仍然存在（处于取消状态）。这时，如果被取消的生产订单需要重新生产，

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那么该订单需要再次从ERP传送到生产执行系统。而此时，在生产执行系统中已经存在了与该订单同名的订单，这就会造成冲突。因此，此时就需要先将生产管理系统中存在的记录删除，然后才能重新接收新下发的订单，进而对该订单排产生成对应的工单。

工单删除操作只适用于处于‘取消’状态的工单，其它状态的工单不能删除。工单删除操作由计划调度人员完成，未经授权的用户无法进行该操作。

3.4.2.3.5. 紧急插单

紧急插单适用于如下情况：由于特殊原因，需要紧急安排某种产品生产，而能用于生产该产品的生产线都已经排满。

紧急插单可以采取如下流程处理：在ERP系统中将订单加上‘紧急’标识，并且指定期望的生产完成时间，然后将该订单从ERP系统中传递生产订单到生产管理系统。生产管理系统接收到订单后，计划调度人员需要根据时间要求指定该订单需要放在哪个参考工单之前进行生产。指定完毕后，系统对该订单进行排产。

假如指定的参考工单处于‘排产’状态，那么直接将紧急工单安排在参考工单之前进行生产，并对后续工单的预计开始时间重新作出调整。

假如参考工单已经处于‘下发’状态，那么需要首先将该参考工单的状态置为‘排产’状态，然后将紧急工单安排在它前面，并下发。

假如参考工单处于‘执行’状态，那么，可以考虑结束该工单的执行，然后安排紧急工单的生产。 3.4.2.4.

生产执行

生产执行包括从工单开始执行到工单执行结束的全过程。当生产现场的生产条件具备后，就可以启动工单的运行。工单运行过程中，可以即时查看生产进度，对工单的执行情况进行跟踪。当生产任务完成后，现场操作

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人员结束工单的执行。工单执行结束后需要对物料耗用信息进行收集，并将这些信息与工单相关联，方便统计查询。

3.4.2.4.1. 工单开始

工单启动的传统方式为：在生产现场设置生产管理系统终端，当现场生产条件具备后，车间生产人员在确认设备、物料、人员等条件满足要求后即可以在系统终端上启动工单的执行。生产管理系统记录工单的实际开始时间。

工单执行过程中，生产管理系统可以跟踪工单的执行状态，例如：生产进度信息。生产过程中，如果发现问题，操作人员可以即时作出相应的响应和处理。

3.4.2.4.2. 工单进度跟踪

工单进度跟踪实现工单启动后对工单执行情况的管理。通过工单进度跟踪功能可以实现工单执行信息的可视化，帮助管理者及时了解生产运行状况，使生产过程可控。

通过工单进度跟踪功能，可以实时查看如下内容： ➢ 工单当前的状态 ➢ 工单完成情况 ➢ 执行工单的设备状况 ➢ 物料投入信息 ➢ 关键工艺指标信息

工单完成情况、设备状况信息、关键工艺指标等信息需要数采系统的支持，生产管理模块从数采系统获取这些信息，并将这些信息与工单信息关联进行展示。

3.4.2.4.3.

工单结束

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现场操作人员在确认工单预计的批次产量完成后，在现场生产管理系统终端进行工单完工确认操作，LMS也可以根据设备提供的生产状态和工作模式来判断工单执行的情况，实现自动结束工单。工单完成时，生产系统记录工单结束时间。工单结束后，对于一些无法自动获得的数据进行录入，例如：原辅料的耗用信息、损耗信息，包装材料的耗用信息、损耗信息等。

工单结束后，与该工单相关的物料消耗信息、损耗信息、生产过程的关键性能指标（KPI）等都已经存储到了生产管理系统中，并且已经同工单、批次建立了完全的关联。用户可以通过工单或者批次信息对这些生产数据进行查询。

为成本管理需要，工单结束后，该工单消耗的物料信息可以反馈给ERP系统，ERP系统根据这些反馈信息统计生产成本。

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3.4.2.5. 交接班

交接班是指在两个班组交替的时候，双方对产量、物料、能耗、设备状

态等数据的确认和交接。LMS提供专用的交接班页面，快捷的展示以下信息：

✓ 上一班组的工单执行情况、品种、产量信息 ✓ 上一班组的物料领用、消耗、转结情况

✓ 上一班组的设备运行情况，故障、报警信息、设备效率 ✓ 上一班组的能耗情况 ✓ 下一班组的工单计划 ✓ 下一班组的物料需求 ✓ 下一班组的绩效目标 3.4.2.6.

生产记录

用户可通过生产记录查询到各个工单（批次）的执行情况及执行期间的效率、故障等详细信息。

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3.4.2.7.

班组记录

用户可通过生产记录查询到各个班组的生产操作情况及操作期间的效率、故障等详细信息

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3.4.2.8.

生产绩效

通过各种图形直观的表现生产绩效相关的关键指标如： ✓ NLU趋势图

✓ 各个设备的停机时间趋势 ✓ 收益率

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3.4.3 生产操作

生产操作模块主要包含与生产操作人员相关的操作页面和信息反馈。

3.4.3.1.

实时监视

通过实时采集来自PLC的过程数据，以及对数据进行的二次处理，将这些数据以流程图的形式展现在客户端上，从而实时反映现场的工况，用户通过Web浏览器查看信息。  监视整条生产线的全局状态

 当前执行的工单、批次信息；

 当前工单的生产进度、预计完成时间；  整条生产线的效率；  监视每个设备的当前状态

    

运行状态：运行、停止、检修、故障等，以不同的颜色表示； 生产数量、合格品数、不合格品数； 设备运行时间； 设备报警信息显示；

点击单个设备，进入设备运行数据统计分析画面；

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3.4.3.2.

生产数据录入

用于各岗位操作人员录入生产运行记录、生产操作记录、物料领用投料记录等。

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3.4.3.3. 生产数据查询

用于查询各岗位生产记录、设备操作记录和物料领用投料记录等。

3.4.3.4. 运行记录

查询设备运行记录。

3.4.3.5.

报警记录

查询设备报警记录

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3.4.4 设备管理

通过对设备状态变化的自动记录、对设备基本信息及故障原因的维护，使管理人员能够对设备状态进行实时监控，对设备运行效率进行有效分析，对设备故障进行预判，并将故障及维护记录共享。管理人员和维护人员具有不同级别的操作权限和密码。

集团总部可以监控所有分厂设备的运行情况，监督是否存在超负荷运转的情况，以及对设备的运行效率、产能、多发故障等进行统计分析。

对于各个分厂，系统通过实时采集设备工作参数，对设备故障进行预判，引起相关部门的注意，避免生产突然中断造成的损失。在设备发生故障时，维护人员通过共享的设备维护记录，快速查询到类似事件及处理方法，减少停机时间。 3.4.4.1.

设备点巡检（选件）

点巡检是全员、全过程对设备进行动态管理，与状态检修和优化检修相适应的科学的设备管理方法。在LMS中，通过为设备设计二维码，配合移动扫描终端，实现了简单有效的设备点巡检功能。

岗位人员的操作流程如下：

✓ 管理人员编辑每个设备的点巡检任务明细 ✓ 点巡检人员手持移动扫描终端扫描设备二维码 ✓ 系统自动弹出与该设备相关的点巡检项目列表

✓ 点巡检人员根据实际情况对点巡检项目做一一处理和记录 ✓ 点巡检记录在服务器上形成历史归档 ✓ 管理人员查询和分析点巡检记录

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3.4.4.2. 设备故障处理和维护（选件）

设备的维护通常包含以下几种情况：

- 基于时间的维护(定义周期的预防性检修等)

- 基于状态变化引起的维护(根据设备的状态变化或原因代码而导致的维

修)

- 紧急出现故障的维护

- 暂缓或延期的故障维护(由于备件的原因或需等生产结束后进行) 发现设备故障或故障隐患的方法有两种：

1) 每日开始工作之前，操作人员对设备进行点检。人工将点检的情况录入

系统，设备员再根据点检记录中的异常信息填写报修单进行报修。 2) 通过对设备状态的判断或停机事件的分析诊断故障原因。设备员通过使

用设备在线监控系统中的OEE-DTM组件分析设备的停机原因，生成报修单。

在确定需要维修后，设备工程师需要结合维修类型和备件的情况制定维修计划。设备维护具体包含以下内容：  定义故障的种类和维护的方法

常见的故障种类包含： - 机械故障 - 电子设备故障 - 仪表故障

在每个大类下分为各个故障子类，用户可以定义自己的故障种类。对于每一种故障，用户可以设置标准的或自定义的属性如： - 维护所需要的时间

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- 维护所需要的物料或备件 - 维护的优先级

- 在触发维修警告后设备的状态信息  定义维护所需的资源

 与维护相关的资源包含：设备、人员、物料等；

 在设备对象上配置需要维护的故障，即将以上的故障定义在具体的设备

中实例化，同时设置具体的属性值(如：维护所需要的时间、物料和人员等)；

 在设备中定义需要检测的状态列表，并与维修任务对应起来；  生成维护单

 系统自动检测设备状态的异常变化；  点检记录中发现异常现象；  系统自动发布警告；  设备人员予以确认；  消除报警；  生成报修单；  生成维护单；

 设备经理浏览到已生成但未被批准的维修单；  批准维护单(修改单的状态)；  维护工单的执行

 维护人员可以在终端上登录，查询到具备执行条件的维护单；操作终端

上显示与工单相关的信息：所需使用的物料及数量、需要注意的相关事项等等；

 维修人员选择并执行维护单（维护单的状态变改为“执行中”）；

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 维护人员结束工作后，在操作终端更新物料的实际使用数量；结束该维

护单（维护单的状态变改为“完成”）；

 系统自动记录维护工单的执行信息：开始执行时间、结束时间、用时、

维护对象、维护内容、执行人员、计划使用物料和实际使用物料等；

 维护记录整理

 对维护所使用的时间、备件、物料、维护人进行统计，形成报告  管理人员可以对维护记录进行统计整理，形成标准的维护方法、规则或

建议

 所有的故障记录及维护信息在整个事业部是共享的，当设备发生故障时，

具有操作权限的维护人员能够快速检索到同类设备或同类故障的历史记录，参考当时的解决措施为故障恢复提供帮助。

 功能描述

✓ 设备分级管理

设备分为A、B、C三类，可以针对不同类别进行不同的保养，如A类进行预知保养，B类进行计划保养，C类进行事后保养等。 ✓ 润滑管理

对设备进行重点润滑点编号，用户维护不同设备的油品说明、油量说明及加油周期，系统自动提示加油通知，保全执行操作，在本系统记录润滑保养过程。

✓ MP（Maintenance Prevention，保养预防）活动

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自主保养活动、计划保养活动、个别改善活动、设备初期活动、设备维修报告、交接班记录表的收集审核，审核后依查核权限在本系统共享给其他工厂。 ✓ 改良保养

基于信赖性、保养性、安全性、诊断性、操作性和自主保养性的目的进行改良保养，保养记录在本系统提报、审核，经验共享给其他工厂。 ✓ 保养技能管理

记录保全人员的教育训练记录、专业技能考核、提案改善记录、MP情报记录、特长技能，构成个人技能档案，可以随时进入系统查阅。 ✓ 自主保养

本系统保存六大系统讲义和自主保养基准书，保养人员的理论学习、改善技术案例、清扫加油点检等实际操作，需在本系统进行考核记录，同时生成设备自主保养记录。 ✓ 预知保养

在本系统事先维护重点设备的检修周期，系统自动给出检修警报，保全人员执行检修，在本系统记录检修情况，根据检修情况可以调整检修周期。 ✓ 日常保养

用户在本系统创建派工单，执行检修后在本系统记录检修情况。 ✓ 定期保养

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按照事先设定的保养周期，系统自动生成派工单，执行检修后在本系统记录保养情况。 ✓ 事后保养

设备发生故障时进行故障排除，在本系统记录保养情况。

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3.4.4.3. 设备绩效

 关键参数和KPI监控

 车间、生产线或设备的关键参数和KPI指标集中显示；

 对关键数据设报警限，当数据超出正常范围时以不同颜色显示，提

醒管理者注意；

 点击实时数据旁的按钮，快捷查询该数据的变化趋势；

 点击项目名称，自动弹出相关设备的状态画面及该设备其它参数的

实时值；

 实时反映生产线上各个设备的实时关键工艺参数和KPI指标；  如下图所示；

按工单、批次查询关键工艺参数：

 设备故障原因分析

 系统根据设备故障代码自动生成故障记录；

 设备故障原因的分类统计比较，统计多发原因，找出影响生产效率

的主要因素；

 按照故障时间的长短对设备故障进行统计；

 10分钟以下的短暂停机次数、时间和原因的统计分析；  10分钟以上的短暂停机次数、时间和原因的统计分析；

 MTBF（平均故障间隔时间）与MTTR（平均每次故障修复时间）；  报警信息统计分析：统计分析各设备模块产生的报警信息；

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 如下图所示；

设备列表 原因分类

 设备效率分析

 实时反映整条生产线当前产量、效率及合格品率等KPI指标；  当与目标值有偏差时用不同的颜色予以警示；

 直接点击未达标的KPI指标，进入详细生产线状况实时监控画面，

很容易找到抑制生产效率的薄弱环节（或设备）在哪里；  如下图所示；

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3.4.5 3.4.5.1.

能源管理（选件） 能源实时监视

iBevMES模块提供实时的能源管网及能耗数据的展示，能源管网图可按管路或区域层级划分，显示各个部门，各级总管的实时能耗数据。

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3.4.5.2. 能源报表

iBevMES系统采集能耗数据，并自动生成能耗报表： ✓ 用于日报 ✓ 用电日报 ✓ 蒸汽日报 ✓ 峰谷电报表 ✓ 单耗统计报表

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3.4.5.3. 能耗分析

通过关联品种、班组、工单、设备，分析各项指标与能耗的相关性，从而找到改善能耗的关键点，以及作为考核班组的指标之一。

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3.4.6

生产看板

✓ 实时掌握各个工厂的生产进度；

✓ 统计各个工厂的产能实际情况，为物流、供应链系统形成更准确决策提供

支持；

✓ 综合产量、效率、能耗等指标，为设备更新、产线改造等决策提供支持；

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3.4.7 质量管理（选件）

✓ ✓ ✓ 关键工艺过程控制点、在线理化分析数据采集；

实验室数据采集（自动/人工录入），在线监控，数据实时反馈中控室； 检测项目设置与维护；

✓ 3.4.7.1.✓ ✓ 3.4.7.2.✓ ✓ ✓ 3.4.7.3.✓ ✓ ✓ ✓

SPC（统计过程控制）功能，休哈特控制图； 产品追溯与跟踪

根据批号追溯日期、班次、产线、物料、工艺环节、原料 市场质量投诉管理，投诉原因统计分布与分析 样品库管理

出入库操作 检测结果录入 统计汇总与查询 质量报表

自动生成标准的质量日报表，提交质量技术部 自动生成质量月报表、季报表 质量数据统计查询 提供自定义报表

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3.5. LMS数据分析（选件）

生产数据分析子系统包含数据整合、数据分析、报表三个主要模块。

生产执行子系统客户端用户抽取计划排产数据多维数据库数据仓库Microsoft SQL Server转换生产调度数据清洗生产执行数据聚合装载计算Microsoft SQL Server Integration Services

图 3-6 生产数据子系统基本流程图

如图 3-6所示，数据整合、数据分析、报表是生产数据子系统的三个主要模块，也是三个主要的处理过程。生产数据子系统从生产执行子系统获得数据，经过数据整合（抽取、转换加工、装载）形成统一的数据仓库和多维数据库。在多维数据库中，通过对多维数据的分析（切片、切块、旋转、钻取等）形成高度索引和结构化的数据模型，最终供报表服务使用生成报表。

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3.5.1 数据存储、KPI分析及报表

生产数据子系统整合生产执行子系统的数据和其他相关数据，经过数据分析过程，最终形成报表展示给终端用户。从生产执行子系统传输给生产数据子系统的数据主要包含：

▪ 能耗数据 ▪ 产量数据 ▪ 物料耗用数据

▪ 关键过程数据或工艺指标

生产数据子系统将主要围绕这些核心数据设计报表。

生产数据子系统采用微软商业智能解决方案的重要组成部分Microsoft SQL Server 2008 Reporting Services实现报表的设计、存储、安全控制、和发布，如图 3-7所示。

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基于IIS的Web站点Excel 终端用户工具Microsoft SQL Server Reporting ServicesMicrosoft SQL Server报表服务引擎销售额度量值利润度量值产品类别维度时间维度时间维度层次结构产品系列层次结构地区层次结构地区维度Microsoft SQL Server Analysis Services部门维度部门层次结构多维数据库

图 3-7 生产数据子系统报表技术方案

下面就几类主要的报表做初步的描述，旨在对生产数据子系统提供的报表有个概念性的认识，具体的报表制作需要在详细设计阶段做进一步的调研才能确定。 3.5.1.1.

产量报表

3.5.1.1.1. 生产日报表

生产日报表反映某车间在某一天的详细生产情况，从这张报表中可以很清楚地看到批次、产品、物料、计划产量、实际产量、本月累计产量、合格率等信息。

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图 3-8 生产日报表

通过对日生产明细的数据进行汇总，可以用柱状图的形式展现各产品的日产量比较图。图 3-9显示了一个简单的产量柱状图。这张图对时间维度进行切片或切块，显示某一固定时间段（如某一年或某一个月）不同产品的产量情况，可以包含计划产量、实际产量、合格产品数量、不合格产品数量。另外，因为产品维度包含层次，因此可以很方便地对这张报表进行下钻和上钻，如产品生产线车间。

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图 3-9 产品日产量比较图

3.5.1.1.2. 生产月报表

生产月报表显示在某一月各产品的生产情况。如图，既可以看到月生产明细（和日报表类似），也可以从柱状图中很清晰地比较各产品在该月的总产量。

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图 3-10 生产月报表

3.5.1.1.3. 年度产量报表

年度产量报表按季度统计某一产品的总产量，对于每一个季度，都可以比较实际产量和计划产量。

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图 3-11 年度产量报表

3.5.1.1.4. 产量同比报表

产量同比报表比较各产品在今年和去年同一时期（季度、月）的产量情况。通过同比图，可以帮助管理者了解总体的生产变化。图 3-12显示了某一产品2008年和2009年每一季度的产量比较，以及所有产品2008年和2009年的年总产量比较。

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图 3-12 产量同比报表

3.5.1.2. 能耗报表

通过对能耗数据的采集和分析，可以获得每个车间不同能源消耗的情况。

3.5.1.2.1. 能耗明细表

能耗明细表详细列出某一能源（如蒸汽）在每个设备上的消耗情况。

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图 3-13 能耗明细表

3.5.1.2.2. 各车间能耗比较

如图 3-14所示，左边的图显示不同车间的总能耗比较，当选择某一车间时，右边的饼图进一步显示该车间的具体能耗情况。

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图 3-14 能耗报表示例

3.5.1.3. 物料耗用报表

物料耗用报表展示不同产品的物料使用情况。

3.5.1.3.1. 物料消耗明细

物料消耗明细表显示每一批次上的每个产品的物料消耗详细数据。

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图 3-15 物料消耗明细表

3.5.1.4. 关键工艺指标

通过对工艺指标（如温度、压力等）数据的采集和监控，经过统计分析，

制作成生产过程中的关键工艺指标明细表和KPI统计图，让管理者或负责人对生产过程中的健康状况进行监控，以便及时发现问题。 3.5.1.4.1. 车间工艺指标明细

如图，显示关键工艺指标数据，如果有异常情况，表中会用不同的颜色标注，如红色表示平均温度严重超过该工艺的标准温度。

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图 3-16 关键工艺指标

3.5.1.4.2. 工厂仪表盘

工厂仪表盘就是在一个屏幕（页面）中集成多张图形报表，让用户看到整个厂的各方面的运行情况。如下面这仪表盘，显示了当日的生产完成情况、发酵工艺指标、各产品累计产量、各车间能耗比较、车间能耗排名、某产品生产的合格品数量不合格品数量等。

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图 3-17 工厂仪表盘

图 3-18 工厂仪表盘

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3.5.1.5. 批次报表

批次报表显示某个批次的详细情况，如批次的物料消耗、关键工艺指标、

产品产量等。

图 3-19 批次报表

3.5.1.6. 多种报表体验

企业报表： Microsoft SQL Server 2008 Reporting Services可以提供

格式化的报表到每一个像素层次， 为开发企业所特殊需要的报表格式提供的方便。所有报表均可导出成常见的文件格式，如Excel, PDF, CSV, XML等。

看板管理： 提供中层和高层图形化的报表来快速的反应出业务状况， 每个看板还提供简单的数据浏览功能， 如分类，数据钻取等。

管理驾驶舱： 提供高层管理者以一个简单的方式来看到企业的关键KPIs, 并发现各个不同KPI之间的联系。

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即席分析： 高级用户可以直接联到数据仓库中的数据立方体， 以自助的方式来快速分析报表，并可以把分析结果存成报表发布到Web或企业门户。

OLAP动态分析： 用户可以使用预定义的查询， 来做各种数据浏览操作， 如上钻，下钻， 过滤， 交换， 切片，切块， 汇总， 货币转换等等， 来帮助客户以思维的方式分析数据。 3.5.1.7.

报表发布

生成的报表以Web的方式发布在IIS Web服务器上。

图 3-20 报表Web发布

3.6. 系统集成

生产管理系统位于企业信息系统的中间层，需要和控制层、企业级管理

系统集成在一起来满足企业生产管理需求。

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在本项目中，生产管理系统将主要与ERP系统与车间SCADA系统进行集成。通过与ERP系统集成，可以保证ERP与生产管理系统协调运行，促进生产业务的高效规范开展。而通过与SCADA系统集成可以使生产管理系统及时获得生产现场数据，掌握生产状况，从而更好地为企业的生产运营服务。 3.6.1 ERP系统接口

生产管理系统与ERP系统集成主要包括如下几个方面： ➢ 生产计划集成 ➢ 物料主数据集成 ➢ 物料耗用信息集成

3.6.1.1.

生产计划集成

ERP系统制定周生产计划下发到生产管理系统中。 生产计划集成的数据项通常包括： ➢ 订单号 ➢ 产品代码 ➢ 生产数量 ➢ 单位 ➢ 优先级 ➢ 下达日期

与生产计划同时下达给生产管理系统的还包括产品的BOM（物料清单）信息。通过BOM中包含生产该产品需要的原辅料及包装材料信息，在生产过程中，生产管理系统根据产品的BOM信息判断使用的物料是否正确。同时，BOM信息还可以方便仓库进行生产备料。

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3.6.1.2. 物料主数据集成

物料主数据是指生产中涉及的各种原料、辅料、包装材料、半成品以及

成品的物料代码及其相关的属性信息。物料编码在企业范围内是唯一的，通常由企业级的ERP系统进行维护。

ERP系统维护完物料主数据后，需要将其传送到生产管理系统中。生产管理系统接收物料主数据并进行存储。这些物料主数据是生产管理系统实现其它管理功能的基础。工单管理、物料防错、生产追溯等都需要物料主数据进行支撑。没有物料主数据生产管理系统无法工作。当然，如果企业没有ERP系统，也可以在生产管理系统中自行维护物料主数据。

物料主数据集成的数据项通常包括： ➢ 物料代码 ➢ 物料描述 ➢ 单位 ➢ 物料分类 ➢ 供应商

3.6.1.3.

物料耗用信息集成

在生产管理系统中，物料耗用信息以工单为单位进行统计。生产管理系统中的工单与ERP系统中的生产订单存在对应关系。在工单生产结束后，生产管理系统将这些耗用信息发送到ERP系统中，ERP系统将其归集到对应的生产订单进行成本核算。

物料耗用信息集成的数据项通常包括： ➢ ERP订单号 ➢ 工单号 ➢ 产品代码

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➢ 产品批次 ➢ 工单开始时间 ➢ 工单结束时间 ➢ 物料代码 ➢ 物料批次 ➢ 耗用数量 ➢ 单位

3.6.1.4.

与ERP系统集成的实现方式

生产管理系统与ERP系统的集成采用数据集成服务（DIS）实现。DIS 是一种软件服务，可以实现不同类型应用之间的消息交换，行为上就像是一个通用数据传输层。其消息交换的首选标准是 XML。

DIS提供了多种连接器（例如： SAP Idoc、SAP tRFC、SAP sRFC、MQSeries、COM、File Connector等），通过对连接器的配置可以方便地实现生产管理系统与其它应用系统的数据集成。采用DIS作为集成中间件可以保证系统集成的顺利实施，降低集成风险。 3.6.2 控制系统接口

生产管理系统与控制系统的接口主要用于集成来自控制系统的实时数据。这些实时数据对生产过程的控制以及关键指标的分析都具有重要意义。

关于生产管理系统与控制系统的接口方式、接口范围及内容请参考‘数据采集’一节。 3.6.3 其它系统接口

除了与ERP系统和控制系统接口外，生产管理系统还可能与工厂中的其它系统接口。例如：仓库管理系统、质量控制系统

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与仓库管理系统的集成包括如下两个方面：

➢ 工单下发时，从生产管理系统向仓库管理系统发送生产要料计划。

➢ 。

发送要料计划的目的是为了方便参考备料。一种替代的实现方式是，直接在仓库部署生产管理系统终端，让仓库管理人员直接在生产管理系统中了解生产安排，进行备料。

工单生产结束时，从仓库管理系统向生产管理系统反馈原辅料的消

耗信息。这只适用于仓库掌握每个工单发料及退料记录的情况。如果车间对耗用信息更为了解，那么可以直接在生产管理系统中实现耗用信息的记录，无需仓库管理系统的反馈。

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