企业综合自动化(浙大荣教授)

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1、APC & NLICT企业综合自动化整体解决方案企业综合自动化整体解决方案荣荣冈冈 浙江大学控制科学与工程系，工业控制技术国家重点实验室浙江大学控制科学与工程系，工业控制技术国家重点实验室 国家自然科学基金创新团队（国家自然科学基金创新团队（60421002）2008年年6月月18日，福州日，福州APC & NLICT内 容内 容1. 背 景背 景2. 自动化与信息化自动化与信息化3. 企业综合自动化企业综合自动化4. 机会挑战机会挑战APC & NLICT1. 背 景背 景2. 自动化与信息化自动化与信息化3. 企业综合自动化企业综合自动化4. 机会挑战机会挑战APC & NLICT 世界工

2、厂之后？世界工厂之后？ 中国凭借低廉的要素成本，成为世界工厂之后，如何中国凭借低廉的要素成本，成为世界工厂之后，如何 提高加工企业的竞争力？提高加工企业的竞争力？ 国家目标：节能、降耗、环保型的产品创新和生产过国家目标：节能、降耗、环保型的产品创新和生产过 程创新是实现国家目标的主要途径。程创新是实现国家目标的主要途径。 以自动化技术和信息技术为基础的企业综合自动化技以自动化技术和信息技术为基础的企业综合自动化技 术的研究、开发和应用，是术的研究、开发和应用，是“11- 5”期间节能、降耗、期间节能、降耗、 环保型炼油化工生产过程创新的关键之一。环保型炼油化工生产过程创新的关键之一。APC &

3、 NLICT内 容内 容1. 背 景背 景2. 自动化与信息化自动化与信息化3. 企业综合自动化企业综合自动化4. 机会挑战机会挑战APC & NLICT3C技术技术lCommunication、Computer、 Control自动化技术自动化技术n 利用信息来促进能量与物质的有效利用。利用信息来促进能量与物质的有效利用。n 生产工艺、控制系统、管理体系的集成。生产工艺、控制系统、管理体系的集成。n计算机化、网络化、系统化都是自动化的组成部分。计算机化、网络化、系统化都是自动化的组成部分。自动化与信息技术自动化与信息技术APC & NLICT 不同控制之间的区别与联系不同控制之间的区别与联系

4、“模型的控制模型的控制”无电无电基础研究基础研究“信息的控制信息的控制”弱电弱电应用基础研究应用基础研究“实体的控制实体的控制”强电强电应用基础研究应用基础研究 抽象，基础科学具体，实际工程自然科学基金自然科学基金APC & NLICT 国际自控联 世界大会的国际自控联 世界大会的历史历史1978 Helsinki（串级、解耦PID控制）1981 Kyoto（微机优化控制） . 1996 San Francisco（DCS,CIMS）1999 Bejiing (APC, CIMS, RTDB ）2002 Barcelona（ERP, MES,信息控制）2005 Prague（MES、企业控制、

5、嵌入式系统）APC & NLICTMoores Law技术发技术发展趋势引导不同展趋势引导不同的目标的目标以企业经营管理以企业经营管理 与增强效益为目的与增强效益为目的以安全为核心以安全为核心Technology Expansion70s80s90s00s60s网络技术网络技术软件技术软件技术以成本为核心以成本为核心集成技术集成技术以装置为对象以装置为对象DCS PLC 以单回路为对象以单回路为对象单元仪表单元仪表$ APC & NLICT 国际发国际发展趋势展趋势大大规模规模化：化：在在大型大型石石化、化、电电力力等行等行业，要业，要求求自动化控自动化控制制 系统系统大大规模规模化，化，通通

6、过过多域网多域网和和多多控控制器协同制器协同技术，技术，使系使系 统规模超统规模超过过10000点点，并确并确保保长长期期稳定运行；稳定运行； 高高安全性安全性：要：要求求自动化控自动化控制系统具有制系统具有高高安全性安全性、高、高可靠可靠 性性、高、高稳定性稳定性、高环、高环境适境适应应性性，以，以确确保保重重大大装备长装备长期期正正 常运行；常运行； 高开高开放性放性：大：大多具备多种多具备多种现现场总线接入场总线接入的能力，实现的能力，实现异异 构系统互构系统互联，联，具有很具有很高的高的系统系统开开放性；放性； 高高适适用用性性：目：目前进口系统前进口系统是是在数十年行在数十年行业应用

7、背景业应用背景下铸下铸 就就的，的，对石对石油、化工、油、化工、电电力力等行等行业业具有很强具有很强的的针对性针对性。APC & NLICT内 容内 容1. 背 景背 景2. 自动化与信息化自动化与信息化3. 企业综合自动化企业综合自动化4. 机会挑战机会挑战APC & NLICT 高高效效生产生产组织管理组织管理技术技术控制、优化、控制、优化、 调度、管理、调度、管理、 经营于一体经营于一体多学科交叉与渗透多学科交叉与渗透通讯技术通讯技术通讯技术通讯技术信号处理技术信号处理技术信号处理技术信号处理技术计算机技术计算机技术计算机技术计算机技术自动控制技术自动控制技术自动控制技术自动控制技术计算

8、机网络计算机网络计算机网络计算机网络PLCPLCIPCIPCFCSFCSDCSDCS流程工业流程工业 综合自动化综合自动化 信息集成平台信息集成平台流程工业流程工业 综合自动化综合自动化 信息集成平台信息集成平台自自 动动 化化 孤孤 岛岛摘自摘自“十五十五”规划申报书规划申报书2001年年APC & NLICT 企业综合自动化技术企业综合自动化技术 基础自动化实现基础自动化实现安全安全生产与生产与平稳平稳生产生产； 企业企业资源管理（资源管理（ERP）、生产、生产执行（执行（MES）和过程和过程 控控制（制（PCS）系统有效集）系统有效集成，提成，提供多层次供多层次的的智智能能 信息信息处理

9、处理和和优优化化计算计算、决策支决策支持持平平台台； 使使企业的生产企业的生产系统系统、信息、信息系统系统、自动化、自动化系统系统和业和业 务务管理系统管理系统成为一成为一个个协同协同工工作作的的整体整体；为企业的为企业的 生产控生产控制制、生产、生产管理管理和和经营经营决策决策服务服务。APC & NLICT企业综合自动化企业综合自动化解解决决方案方案工程服务咨询服务硬件组件硬件组件EPA智能设备智能设备EPA，DCS智能操作单元智能操作单元 APC智能生产线智能生产线MES智能企业智能企业InPlant软件组件软件组件软件组件软件组件软件组件软件组件优化决策优化决策科学研究科学研究APC

10、& NLICT 企业综合自动化发企业综合自动化发展展美国美国AMR (Advanced Manufacturing Research)公司于公司于1992年提出了三层的企业年提出了三层的企业集成集成模型，并模型，并成成为现今为现今公公认认的信息化的信息化建设建设企业企业参考模型参考模型。APC & NLICTMES功功能能覆盖范围覆盖范围企企 业业 级级 管管 理理工工 厂厂 级级 生生 产产 管管 理理现现 场场 作作 业业 管管 理理过过 程程 控控 制制 与与 管管 理理市场运作市场运作 SCM+ERP+CRM生产作业计划生产作业计划 生产排程生产排程 生产运行监控生产运行监控 生产生产

11、调度调度 工工艺艺技术管理技术管理生产作业生产作业任务任务管理管理 生产作业监控生产作业监控 生产系生产系统维护统维护 现现场安全管理场安全管理实实时时控制控制- - - - 依依生产生产规范进规范进行行设备设备维修维修 质量质量管理管理 能能源源管理管理 生产生产调度指导调度指导物流物流作业管理作业管理 事故预案事故预案管理管理过过程控制程控制控制控制配方配方/方案方案 现现场作业管理场作业管理生产作业计划管理生产作业计划管理 需求需求计划计划/计划优化计划优化时间时间功功能能级级APC & NLICTEnterprisePlantManufacturing ProcessEnterpris

12、e Business Systems (ERP, SC, CRM)Process Control Systems (DCS, PLC)Historical Data ManagementWork ExecutionPersonnel, Equipment, MaterialsResource ManagementWork DispatchingWork TrackingWork ResponsesWork SchedulingWork RequirementsWork Definition ManagementProduct Analysis (QA)Process AnalysisProdu

13、ction AnalysisMES标标准准ISA- 95.00.03APC & NLICT图5是以MES为中心的流程工业现代集成制造系统的体系结构。销售服务销售服务管理管理供应链供应链管理管理产产品品/工工艺艺设计设计人力资源人力资源财务财务管理管理资资产管理产管理质量质量 计划计划成本成本 计划计划生产生产 计划计划物料物料 计划计划设备设备 计划计划质量质量管理管理动态动态成成 本控制本控制作业作业 调度调度物料跟踪物料跟踪 控制与管理控制与管理设备设备维维 修修管理管理生产生产过过 程管理程管理资源资源管理管理在在线线分分 配配管理管理生产生产状状 况分析况分析生产生产文文 档档管理管理

14、生产生产数据采数据采集集控制控制接口接口与与信息界面信息界面过过程自程自动动化系化系统统基基础础自自动动化仪表化仪表经营计划系经营计划系统统企业企业资源资源计划计划制制造执造执行系行系统统过过程控制系程控制系统统计划计划执执行行控制控制BPS层层MES层层PCS层层关关系数系数据库据库实实时时数数据库据库流程企业流程企业典型典型的的以以MES 为中心为中心的三层的三层两库结构两库结构APC & NLICT基基于物流于物流模模型的企业型的企业建建模模应用模型1应用模型2应用模型3读取模型读取模型读取模型生产现场物流模型建立模型读取模型读取模型APC & NLICT 自动化自动化软件软件开发工开发

15、工具具创创建建一一个个可可持续持续集集成和成和维护维护的的Web开发开发平平台台实现业实现业务服务务服务统统一一管理管理实现实现按需按需发发布布统统一提一提供可供可扩充扩充的的权限认证体权限认证体系系简简化化APC & NLICT 解解决决方案方案实实例例成成熟熟的产的产品完善品完善的的服务服务体系体系系统科学的系统科学的实施实施方方法法APC & NLICT芳烃芳烃厂厂解解决决方案方案APC & NLICT先先进进控控制制平平稳操作且稳操作且质量质量指标卡边指标卡边 关键变关键变量的量的标准偏差降低标准偏差降低3060目目标：标：产产品品A，含水量含水量2%常规常规控制控制：含水量波动：含水

16、量波动1%，设，设定值定值1%，产，产品平均含水量品平均含水量1先进先进控制控制：含水量波动：含水量波动0.2%,设设定值定值1.8%,产产品平均含水量品平均含水量1.8经经济济效益效益：产产品品的的平均含水量从平均含水量从1.0提高到提高到1.8性性能能指标指标：卡边或卡边或优优化化平均值平均值效益效益211.8常规控制常规控制常规控制常规控制APCAPC- SuiteSuiteAPC & NLICT 催催化化重重整整全全流流程程模模拟拟PXMXOXEBk1k2k3k4k5k6k7k8k9k14k14k15k11k11k12k12k10k10k13k13k28k28k29k29k30k30k31k31k24k24k25k26k27k26k25k21k22k23k23k22k21k18k19k20k19k18k16k17k17k16k15这里发生了什么？它运行 的如何？如何改进它？知道 发生 了什 么有 什么 用