1  引言

    從計(jì)劃到市場(chǎng)，從封閉到開(kāi)放，近年來(lái)我國(guó)浮法玻璃工業(yè)發(fā)展的內(nèi)外環(huán)境發(fā)生了巨大變化，一方面我國(guó)的浮法玻璃工業(yè)已經(jīng)取得了突破性發(fā)展，不僅產(chǎn)量逐年遞增，而且技術(shù)也在不斷更新；但另一方面，由于我國(guó)浮法玻璃行業(yè)產(chǎn)能增長(zhǎng)過(guò)快，造成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，而且原材料價(jià)格的上漲更使企業(yè)的生產(chǎn)成本上升，再加上大型跨國(guó)玻璃集團(tuán)在中國(guó)的擴(kuò)張步伐逐步加快，這一切都使國(guó)內(nèi)浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)的生存面臨更大的壓力。國(guó)內(nèi)浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)要想在買(mǎi)方市場(chǎng)和全球化競(jìng)爭(zhēng)壓力下生存發(fā)展，就必須全面提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，其主要表現(xiàn)在企業(yè)對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)的速度、質(zhì)量、成本、服務(wù)和柔性，這些要素的改善和提高，都離不開(kāi)企業(yè)信息化建設(shè)這一重要的基礎(chǔ)和后盾。

    浮法玻璃工業(yè)作為典型的流程生產(chǎn)工業(yè)，現(xiàn)有的信息可分為兩大類：

    (1) 生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及由此產(chǎn)生的計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如配料量、熔化量、拉引量、能耗、電耗、氮?dú)溆昧俊⒊善仿实龋€包括直接來(lái)源于生產(chǎn)線的人工技術(shù)數(shù)據(jù)如原料的配方和化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)、成品質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)、錫耗等；

    (2) 管理數(shù)據(jù)，包括經(jīng)營(yíng)決策、計(jì)劃、調(diào)度、財(cái)務(wù)、銷(xiāo)售、采購(gòu)、庫(kù)存、人力資源等數(shù)據(jù)。現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)的信息化建設(shè)的關(guān)鍵就是要將上述的生產(chǎn)信息和管理信息結(jié)合起來(lái)，建立一個(gè)管理控制一體化系統(tǒng)，具體的說(shuō)，就是運(yùn)用系統(tǒng)集成的思想和方法，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)及現(xiàn)代企業(yè)管理模式，建立一個(gè)全集成的、開(kāi)放的、全廠綜合自動(dòng)化的信息平臺(tái)，將企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中有關(guān)管理、技術(shù)和人力等三要素的信息流、物流及資金流進(jìn)行有機(jī)的集成并整體優(yōu)化。可以說(shuō)，管控一體化系統(tǒng)的建設(shè)是生產(chǎn)企業(yè)信息化建設(shè)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其內(nèi)容涵蓋了生產(chǎn)企業(yè)信息化建設(shè)的全部?jī)?nèi)涵，是生產(chǎn)企業(yè)信息化建設(shè)的最重要組成部分。

2  管控一體化結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和市場(chǎng)動(dòng)向

    在管控一體化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)體系經(jīng)過(guò)了多年發(fā)展，逐漸形成了的ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)體系，即ERP企業(yè)資源計(jì)劃、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)、PCS過(guò)程控制系統(tǒng)。

    PCS系統(tǒng)重點(diǎn)在于對(duì)設(shè)備和工藝過(guò)程進(jìn)行有效的、高精度、高水平的檢測(cè)控制，其目標(biāo)是滿足工藝指標(biāo)要求，從生產(chǎn)的角度保證產(chǎn)品的質(zhì)量最優(yōu)、生產(chǎn)成本最低并按時(shí)按量交貨。PCS系統(tǒng)主要通過(guò)DCS（分布式控制系統(tǒng)）及其變種、PLC（可編程序控制器）、SCADA（數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)）、常規(guī)儀表、繼電器控制等完成對(duì)設(shè)備和工藝過(guò)程的檢測(cè)控制。

    MES系統(tǒng)是基于精確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、以生產(chǎn)綜合指標(biāo)為目標(biāo)的生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化控制、優(yōu)化運(yùn)行與優(yōu)化管理的技術(shù)，在整個(gè)管控一體化系統(tǒng)中承上啟下，是ERP系統(tǒng)與PCS信息溝通的橋梁。對(duì)于面向制造加工工業(yè)和流程工業(yè)的ERP，脫離MES將無(wú)法根據(jù)市場(chǎng)需求去組織、管理和優(yōu)化生產(chǎn)。由于每個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)工藝不同，不同的行業(yè)對(duì)MES系統(tǒng)的要求和著重點(diǎn)是完全不同的，其實(shí)施可從旨在解決一兩個(gè)當(dāng)務(wù)之急的工廠生產(chǎn)瓶頸問(wèn)題著手，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的MES子系統(tǒng)，并逐步地?cái)U(kuò)大為一個(gè)完整的層面。

    ERP系統(tǒng)是指建立在先進(jìn)的管理思想和信息技術(shù)基礎(chǔ)上，把客戶需求和企業(yè)內(nèi)部的制造活動(dòng)以及供應(yīng)商的制造資源整合在一起，通過(guò)對(duì)采購(gòu)、生產(chǎn)、成本、庫(kù)存、銷(xiāo)售、財(cái)務(wù)、人力資源進(jìn)行合理規(guī)劃，從而達(dá)到最佳資源組合、取得最佳效益的計(jì)算機(jī)綜合信息系統(tǒng)。與MES系統(tǒng)不同，ERP系統(tǒng)側(cè)重于企業(yè)的經(jīng)營(yíng)決策、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理等宏觀方面的優(yōu)化，是計(jì)劃的制定者，而MES系統(tǒng)則是計(jì)劃的執(zhí)行者。

    PCS、MES、ERP三大系統(tǒng)是高度相關(guān)的，只有在管理技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)的共同推進(jìn)下實(shí)現(xiàn)三大系統(tǒng)的綜合集成，才能真正完成信息的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)管控一體化。一個(gè)完整的、能夠引導(dǎo)企業(yè)保持長(zhǎng)期的業(yè)務(wù)利益和價(jià)值的綜合信息系統(tǒng)，必須是ERP，MES和PCS三者整合后協(xié)同作用的結(jié)晶。

    當(dāng)今對(duì)管控一體化發(fā)展表現(xiàn)得最積極的當(dāng)屬工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的供應(yīng)商，各大著名公司紛紛推出了一系列的解決方案，如西門(mén)子的全集成自動(dòng)化(TIA)、GE Fanuc的智能化生產(chǎn)管理(IPM)、羅克韋爾公司(AB)的電子化制造(e-Manufacturing)、施耐德(Modicon)的透明工廠、ABB的Industrial IT、Honeywell的Experion PKS、Foxboro的I/A Series A2、Emerson公司的Plant Web、橫河的企業(yè)技術(shù)解決方案(ETS、e-RM)、和利時(shí)的MACS SmartPro等，均屬于管控一體化概念的范疇。這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是立足PCS層，以過(guò)程控制為主，部分公司通過(guò)并購(gòu)或開(kāi)發(fā)增加了旗下系統(tǒng)的MES、ERP功能或具備了與MES、ERP集成的軟、硬件基礎(chǔ)，進(jìn)行自下而上的滲透，但大部分系統(tǒng)所謂的管控一體化解決方案僅僅是概念上的延伸。相比之下，國(guó)內(nèi)的和利時(shí)公司則在管控一體化方面走出了扎實(shí)的路子，不僅自主開(kāi)發(fā)了ERP系統(tǒng)HS2000 ERP，還進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了作為MES系統(tǒng)重要組成的實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)RealMIS，與其DCS系統(tǒng)MACS SmartPro整合在一起，提供了管控一體化的一種解決方案，獲得了很好的業(yè)績(jī)。

    相比PCS系統(tǒng)供應(yīng)商應(yīng)對(duì)管控一體化是自下而上的滲透，ERP軟件開(kāi)發(fā)商應(yīng)對(duì)管控一體化則是自上而下的滲透。目前國(guó)內(nèi)參與ERP市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的供應(yīng)商及相關(guān)企業(yè)要超過(guò)30家，如國(guó)外的供應(yīng)商SAP、Baan等、國(guó)內(nèi)供應(yīng)商用友、利瑪、和佳、中軟冠群等，一些杰出的開(kāi)發(fā)商早已從管控一體化的視角開(kāi)發(fā)或完善自己的ERP系統(tǒng)，并結(jié)合應(yīng)用的行業(yè)，逐漸增加相應(yīng)的MES功能，但也許是限于工藝技術(shù)、控制技術(shù)的掌握程度，總體來(lái)說(shuō)，ERP系統(tǒng)自上而下的延伸力度不如PCS系統(tǒng)自下而上的延伸力度。

    不管是哪種方向的擴(kuò)張滲透，都在蠶食MES系統(tǒng)的地盤(pán)，其原因就在于ERP和PCS的開(kāi)發(fā)已經(jīng)趨于成熟，而MES起步較晚，行業(yè)通用性不強(qiáng)、也沒(méi)有受到足夠的重視，市場(chǎng)上成熟的MES產(chǎn)品不多，獲得成功應(yīng)用的少之又少，但這種現(xiàn)狀卻不能抹殺MES在管控一體化系統(tǒng)中的重要性。

3  中國(guó)浮法玻璃管控一體化的現(xiàn)狀

    作為傳統(tǒng)制造業(yè)，和絕大多數(shù)建材企業(yè)一樣，我國(guó)浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)的管控一體化建設(shè)總體上處于起步階段，其現(xiàn)狀是過(guò)程自動(dòng)化的相對(duì)先進(jìn)性與管理信息化的滯后性并存，許多企業(yè)僅僅從技術(shù)層面理解信息化問(wèn)題，僅對(duì)以信息化帶動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，解決質(zhì)量過(guò)程控制問(wèn)題給予重視，絕大多數(shù)企業(yè)并沒(méi)有建立集生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)決策、計(jì)劃、調(diào)度、財(cái)務(wù)、銷(xiāo)售、采購(gòu)、庫(kù)存、人力資源管理等管控一體化系統(tǒng)。

3.1  過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS層）信息化的現(xiàn)狀和問(wèn)題

    一條完整的浮法玻璃生產(chǎn)線可分為許多工段，包括配料混合、熔制、錫槽、退火窯、冷端等主線工段、還包括氮?dú)湔尽⒂驼荆ɑ蛱烊粴庹尽⒚簹庹荆⒀h(huán)水站、壓縮空氣站、高低壓變配電所、余熱鍋爐房等公用工程。由于長(zhǎng)期以來(lái)的應(yīng)用習(xí)慣，各工段采用的控制系統(tǒng)模式各不相同，品牌也更是五花八門(mén)。

    配料混合控制通常采用監(jiān)控計(jì)算機(jī)+PLC+配料控制器的模式或監(jiān)控計(jì)算機(jī)+PLC（其中包含了PLC的配料模塊）的模式，雖然監(jiān)控計(jì)算機(jī)采集并保存了配料混合的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但是各浮法生產(chǎn)線的配料控制系統(tǒng)并不都具備開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口，如有些系統(tǒng)僅以EXCEL文件的形式保存數(shù)據(jù)，更難以提供先進(jìn)的如OPC等數(shù)據(jù)接口。當(dāng)然，那些采用了iFIX、Cimplicity HMI、WINCC等監(jiān)控組態(tài)軟件或采用了SQL Server等數(shù)據(jù)庫(kù)的配料控制系統(tǒng)，就可以提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)接口（ODBC）或OPC接口。

    目前熔制、錫槽、退火窯三大熱工設(shè)備的控制基本上采用第三代或第四代DCS系統(tǒng)，ABB的Industrial IT、Emerson的DeltaV、 Foxboro的I/Aseries和A2、Honeywell的PlantScape和Experion PKS、西門(mén)子的PCS7、和利時(shí)的MACS SmartPro等國(guó)內(nèi)外著名品牌DCS在全國(guó)百余條生產(chǎn)線上都有應(yīng)用，上述絕大部分系統(tǒng)的共同特點(diǎn)之一就是開(kāi)放性，向上通過(guò)提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)接口（ODBC）或OPC接口去連接管理層，向下則支持多種標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。但是早期應(yīng)用于浮法線的老版本的DCS則大多是自我封閉的系統(tǒng)，基本上不具備開(kāi)放性。

    冷端的控制幾乎全采用PLC，根據(jù)機(jī)組功能分為橫切機(jī)、掰斷加速、分片、堆垛等若干套單機(jī)PLC控制系統(tǒng)，以往這些單機(jī)系統(tǒng)之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)大多通過(guò)I/O模塊，而許多重要的信息如玻璃規(guī)格、輥道速度、輸送目標(biāo)等都無(wú)法通過(guò)PLC之間的數(shù)字通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)。沒(méi)有通訊網(wǎng)絡(luò)在冷端控制系統(tǒng)本身就已經(jīng)制造了許多個(gè)自動(dòng)化孤島，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)和其他工段的網(wǎng)絡(luò)通訊。但近年來(lái)，各大PLC生產(chǎn)廠商紛紛提升各自PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)水平，一方面工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為主流，許多PLC的CPU模塊上均已集成了以太網(wǎng)接口，不僅CPU模塊之間可以便捷可靠高速通訊，任何掛在網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)都可以通過(guò)PLC廠家提供的驅(qū)動(dòng)軟件從CPU讀寫(xiě)數(shù)據(jù)；另一方面，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到廣泛的采用，PLC與系統(tǒng)內(nèi)的智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化通訊。因此，一些新設(shè)計(jì)的冷端控制系統(tǒng)已考慮了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和開(kāi)放性。

    氮?dú)湔镜目刂苹旧鲜怯稍O(shè)備附帶，自成體系。根據(jù)機(jī)組大小和價(jià)格，制氮控制系統(tǒng)采用DCS或PLC，也有采用常規(guī)儀表的。而制氫控制系統(tǒng)大多采用常規(guī)儀表，少數(shù)系統(tǒng)采用PLC。雖然采用DCS和PLC的那些系統(tǒng)從技術(shù)上具備了和外部通訊的條件，但總體上說(shuō)，所有的制氮制氫控制系統(tǒng)無(wú)論從硬件上還是軟件上，基本上沒(méi)有考慮開(kāi)放性。

    部分10kV以上高壓變配電所采用了微機(jī)綜保系統(tǒng)，可以預(yù)留外部通訊接口，其他的高/低壓變配電所基本上沒(méi)有配備電力監(jiān)視系統(tǒng)，一切電流、電壓、功率、電度等電力數(shù)據(jù)無(wú)法和外部通訊。

    根據(jù)熔窯燃料的不同，相應(yīng)的浮法線附有油站、天然氣站或煤氣站，除煤氣站常常進(jìn)入三大熱工設(shè)備的DCS系統(tǒng)外，油站和天然氣站大都采用常規(guī)儀表控制，沒(méi)有配備過(guò)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此和外部數(shù)字通訊更無(wú)從談起。余熱鍋爐房、循環(huán)水站、壓縮空氣站等基本上采用常規(guī)儀表控制或繼電器控制，和外部數(shù)字通訊的條件也不具備。

    應(yīng)該說(shuō)，當(dāng)前我國(guó)浮法玻璃企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的水平已經(jīng)基本跟上了世界自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，許多新的控制技術(shù)和產(chǎn)品在浮法玻璃生產(chǎn)線上都有不同程度的應(yīng)用，但是從管控一體化的角度來(lái)看，還是存在諸多問(wèn)題：

(1)  自動(dòng)化信息孤島使生產(chǎn)線各工段的信息共享難以實(shí)現(xiàn)

    由上述可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)浮法生產(chǎn)線各工段的控制系統(tǒng)形態(tài)各異，總體上很少考慮與外部的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通訊問(wèn)題，很多采用較新型號(hào)的DCS系統(tǒng)也僅僅是預(yù)留了以太網(wǎng)接口，有些系統(tǒng)連OPC軟件模塊也沒(méi)有配備，PLC系統(tǒng)也是如此，多采用常規(guī)儀表、繼電器控制的公用工程也缺少SCADA系統(tǒng)。實(shí)際上，當(dāng)前的浮法生產(chǎn)線并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間、各系統(tǒng)之間、控制與管理之間的信息共享，各工段自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)一個(gè)的信息孤島，嚴(yán)重制約了企業(yè)的發(fā)展和資源共享。

(2)  應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)沒(méi)有顧及未來(lái)實(shí)施管控一體化的需要

    無(wú)論是選用DCS還是PLC或者是其他廠家自成體系的微機(jī)控制系統(tǒng)，都必須二次開(kāi)發(fā)符合浮法玻璃生產(chǎn)線工藝要求的應(yīng)用程序，但往往是生產(chǎn)線控制系統(tǒng)投產(chǎn)在前，而管理系統(tǒng)遙遙在后，應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)根本就沒(méi)有從管控一體化的角度系統(tǒng)考慮信息交換的問(wèn)題，未來(lái)上層管理系統(tǒng)下達(dá)的協(xié)調(diào)優(yōu)化信息無(wú)法融入當(dāng)前的應(yīng)用程序，而當(dāng)前的信息也只是考慮自身應(yīng)用，沒(méi)有系統(tǒng)的整理以備日后上層管理系統(tǒng)使用，這都給未來(lái)實(shí)施管控一體化造成了一定的障礙。

(3)  現(xiàn)場(chǎng)總線沒(méi)有全面應(yīng)用制約了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備和儀表的數(shù)字透明化

    現(xiàn)場(chǎng)總線的核心是數(shù)據(jù)通訊，可以傳輸大量的信息，將現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和儀表納入現(xiàn)場(chǎng)總線的目的是能實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備和儀表的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、預(yù)防維護(hù)、在線調(diào)校等功能，即所謂的數(shù)字透明化。盡管最新的DCS和PLC都支持各種形式的現(xiàn)場(chǎng)總線，包容了FCS的功能，而很多現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備和儀表也配備了多種現(xiàn)場(chǎng)總線接口，但現(xiàn)場(chǎng)總線在浮法玻璃生產(chǎn)線上僅是局部應(yīng)用，少量系統(tǒng)采用了現(xiàn)場(chǎng)總線化的質(zhì)量流量計(jì)、變送器、調(diào)節(jié)閥、變頻器等，絕大部分系統(tǒng)都還停留在依靠一對(duì)一布線來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、反饋與操作指令等模擬信號(hào)傳輸?shù)碾A段，這就使管理層無(wú)法獲知底層設(shè)備的全面信息，形成了盲區(qū)。

(4)  先進(jìn)的控制和優(yōu)化策略的應(yīng)用程度較低

    實(shí)施管控一體化的終極目標(biāo)是提高企業(yè)的效益，既要管理出效益，也要控制出效益。雖然目前在浮法玻璃生產(chǎn)線上應(yīng)用的控制系統(tǒng)相對(duì)先進(jìn)，但絕大部分的針對(duì)浮法工藝的控制策略都采用常規(guī)的PID控制，許多成熟的、先進(jìn)的控制和優(yōu)化策略，如預(yù)測(cè)控制、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制等高級(jí)智能控制等等都沒(méi)有得到應(yīng)用，不言而喻，這些先進(jìn)的策略有助于提高質(zhì)量、減少能耗、降低成本。所以，先進(jìn)的控制和優(yōu)化策略的應(yīng)用程度較低也將影響管控一體化的實(shí)施效果。

3.2  企業(yè)資源計(jì)劃（ERP層）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES層）的應(yīng)用現(xiàn)狀

    ERP無(wú)論是在中國(guó)還是在全世界都掀起了一場(chǎng)關(guān)于管理思想和管理技術(shù)的革命，這一新的管理方法和管理手段正在越來(lái)越多的中國(guó)的企業(yè)中被迅速的應(yīng)用和發(fā)展。由于資金和認(rèn)識(shí)的限制，目前絕大部分浮法玻璃企業(yè)都沒(méi)有規(guī)劃或?qū)嵤〦RP系統(tǒng)。雖然大多數(shù)浮法玻璃企業(yè)在管理層面上采用了財(cái)務(wù)管理、人事管理、電子報(bào)表等基礎(chǔ)管理系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)目前還停留在單項(xiàng)系統(tǒng)、單個(gè)部門(mén)的應(yīng)用上，已經(jīng)不能適應(yīng)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展對(duì)管理的需要。

    盡管ERP在國(guó)內(nèi)浮法玻璃企業(yè)的應(yīng)用相當(dāng)少，但從認(rèn)知的角度，相比MES，還是逐漸進(jìn)入了管理者的視野。制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，作為管控一體化不可缺少的一個(gè)層面，不僅在浮法生產(chǎn)企業(yè)，就是在國(guó)內(nèi)其他生產(chǎn)企業(yè)，認(rèn)識(shí)的人也很少。雖然作為一個(gè)完整的層面，MES系統(tǒng)還沒(méi)有進(jìn)入國(guó)內(nèi)浮法生產(chǎn)企業(yè)，但實(shí)際上，作為過(guò)程控制系統(tǒng)的衍生，部分MES的功能已經(jīng)在一些浮法生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)，或至少具備了實(shí)現(xiàn)的硬件和系統(tǒng)軟件條件，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)  三大熱工設(shè)備的DCS系統(tǒng)具備了實(shí)現(xiàn)MES系統(tǒng)部分功能的條件。

    在浮法玻璃生產(chǎn)線上，由于熱工工藝的獨(dú)特性，熔窯、錫槽、退火窯等三大熱工設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)比三大熱工設(shè)備與其他工段之間的關(guān)聯(lián)更為密切，對(duì)三大熱工設(shè)備的調(diào)度、執(zhí)行、優(yōu)化控制和跟蹤等管控手段也與其他工段不同，如果實(shí)施一個(gè)完整的MES系統(tǒng)，有理由也有必要將三大熱工設(shè)備歸入同一個(gè)MES子系統(tǒng)；三大熱工系統(tǒng)在PCS層面上的控制也有別于其他工段以數(shù)字量為主的順序控制，而是以模擬量為主的過(guò)程控制，控制策略也大相庭徑，擅長(zhǎng)過(guò)程控制的DCS系統(tǒng)或其變種理所當(dāng)然的將三大熱工設(shè)備納入其控制范疇，從DCS的視角看，控制不僅僅意味著組態(tài)若干個(gè)控制回路去控制相應(yīng)的指標(biāo)，而是應(yīng)將整個(gè)熱端看作一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的控制實(shí)體，這與MES系統(tǒng)在基礎(chǔ)上不謀而合，因此，在沒(méi)有MES系統(tǒng)的情況下，DCS就硬件和系統(tǒng)軟件來(lái)說(shuō)完全有條件承擔(dān)起大部分針對(duì)熱端的MES功能。 但遺憾的是，國(guó)內(nèi)浮法玻璃管理控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)者沒(méi)有給予MES足夠的認(rèn)識(shí)和重視，而專業(yè)的MES軟件開(kāi)發(fā)商限于工藝技術(shù)的壁壘，也無(wú)法深入浮法玻璃生產(chǎn)領(lǐng)域，目前DCS系統(tǒng)包含的還僅僅是PCS層的內(nèi)涵。

(2)  全自動(dòng)拉邊機(jī)的普及大大增強(qiáng)了MES系統(tǒng)的實(shí)用性。

    在使用普通拉邊機(jī)的浮法玻璃生產(chǎn)線上，改變玻璃厚度需要對(duì)拉邊機(jī)進(jìn)行一系列復(fù)雜的人工操作和調(diào)整，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，在此基礎(chǔ)上實(shí)施MES系統(tǒng)，其實(shí)用性將大打折扣，例如當(dāng)ERP系統(tǒng)確認(rèn)了某種厚度的玻璃訂單，并在合適的時(shí)候交由MES系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，MES系統(tǒng)將根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)信息自動(dòng)產(chǎn)生一系列的最優(yōu)化操作指令，如改變閘板開(kāi)度、確定每一對(duì)拉邊機(jī)的擺角、速度、推進(jìn)和壓下與否、在合適的時(shí)間調(diào)節(jié)退火參數(shù)等，而這時(shí)的拉邊機(jī)人工調(diào)整就成了瓶頸工序，人工調(diào)整在時(shí)間和效果兩方面的不確定性直接影響制造周期、成品率和質(zhì)量，同時(shí)增加了ERP系統(tǒng)對(duì)訂單響應(yīng)的不確定性，從ERP系統(tǒng)的視角看，就是產(chǎn)能不足。近年來(lái)全自動(dòng)拉邊機(jī)在國(guó)內(nèi)多條浮法玻璃線上得到應(yīng)用，且有普及的趨勢(shì)，由于全自動(dòng)拉邊機(jī)的擺角、速度、推進(jìn)和壓下與否等參數(shù)均可通過(guò)數(shù)字設(shè)定精確的被執(zhí)行或調(diào)整，其狀態(tài)信息也能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化反饋，雖然目前采用全自動(dòng)拉邊機(jī)的生產(chǎn)線基本上還是以人工數(shù)字設(shè)定為主，本質(zhì)上還是屬于人工調(diào)整，但采用全自動(dòng)拉邊機(jī)將大大增強(qiáng)今后MES系統(tǒng)的實(shí)用性這一點(diǎn)是肯定的。

(3)  冷端優(yōu)化切割系統(tǒng)是MES系統(tǒng)不可分割的一部分。

    或許開(kāi)發(fā)者事先并沒(méi)有意識(shí)到，冷端優(yōu)化切割系統(tǒng)已經(jīng)完全體現(xiàn)了MES系統(tǒng)的功能設(shè)想，只要配置好與ERP系統(tǒng)的接口，就是一個(gè)完整的針對(duì)冷端的MES子系統(tǒng)。浮法玻璃生產(chǎn)的連續(xù)性決定了其產(chǎn)銷(xiāo)管理模式首先應(yīng)是優(yōu)先響應(yīng)訂單，當(dāng)訂單生產(chǎn)完成后，就要面向庫(kù)存生產(chǎn)。ERP系統(tǒng)綜合了訂單、庫(kù)存、產(chǎn)能、成本、人力、歷史分析、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、生產(chǎn)線實(shí)時(shí)信息等因素后，將形成一份動(dòng)態(tài)的、按優(yōu)先等級(jí)分為若干種計(jì)劃的生產(chǎn)任務(wù)，每種計(jì)劃都包含了厚度、規(guī)格、等級(jí)、數(shù)量、時(shí)間等信息，所有的計(jì)劃按厚度可分為幾大類，一般來(lái)說(shuō)優(yōu)先等級(jí)最高的是符合當(dāng)前生產(chǎn)厚度的一類，每一類里也就是說(shuō)在同一厚度下，優(yōu)先等級(jí)最高的是緊急訂單，其次是一般訂單，最后是完成訂單后的面向庫(kù)存的計(jì)劃。優(yōu)化切割系統(tǒng)將根據(jù)ERP系統(tǒng)下達(dá)的當(dāng)前厚度計(jì)劃中的優(yōu)先級(jí)、規(guī)格、等級(jí)、數(shù)量、完成時(shí)間等信息，綜合在線玻璃缺陷裝置提供的實(shí)時(shí)缺陷信息，產(chǎn)生包含滿足等級(jí)要求的各計(jì)劃規(guī)格和最小化嚴(yán)重缺陷規(guī)格的切割隊(duì)列，再下達(dá)給橫縱切機(jī)組控制系統(tǒng)。從上述可以看出，雖然冷端優(yōu)化切割系統(tǒng)在目前國(guó)內(nèi)浮法生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用還不是很廣泛，但這卻是實(shí)施浮法玻璃企業(yè)管控一體化、構(gòu)造具有浮法玻璃特色的MES系統(tǒng)不可或缺的關(guān)鍵部分。

4  中國(guó)浮法玻璃管控一體化的發(fā)展思路

    正如上文所說(shuō)，浮法玻璃行業(yè)的現(xiàn)狀是過(guò)程自動(dòng)化的相對(duì)先進(jìn)性與管理信息化的滯后性并存，而資金投入的相對(duì)不足、復(fù)合型人才的缺乏、觀念和認(rèn)識(shí)上的相對(duì)落后則是造成信息化滯后的根本原因，因此，提高認(rèn)識(shí)，改變觀念，突破資金與人才因素的制約，加強(qiáng)信息化建設(shè)資金投入與人才培養(yǎng)，是實(shí)施管控一體化的基本前提。

    近年來(lái)，管控一體化在以鋼鐵、石化、醫(yī)藥等為代表的流程型工業(yè)企業(yè)蓬勃發(fā)展，已成為企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力，決勝市場(chǎng)的關(guān)鍵手段。但由于行業(yè)之間的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)銷(xiāo)模式、信息基礎(chǔ)、知識(shí)結(jié)構(gòu)、資金投入等都有很大區(qū)別，浮法玻璃行業(yè)可以借鑒這些已經(jīng)成功的現(xiàn)有行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，但不能照搬。管控一體化系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的高科技的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就，應(yīng)分階段逐步實(shí)施，就浮法玻璃企業(yè)而言，長(zhǎng)期以來(lái)都是以信息化帶動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、解決質(zhì)量過(guò)程控制問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，屬于典型的技術(shù)驅(qū)動(dòng)，很少?gòu)墓芾淼慕嵌葋?lái)考慮信息化的問(wèn)題，而這種思維定式在短期內(nèi)很難改變，因此，浮法玻璃企業(yè)管控一體化的分步建設(shè)從系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)上說(shuō)應(yīng)自下而上，在實(shí)施的過(guò)程中逐漸改變觀念，統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，減少阻力。

(1)  做好前期的整體規(guī)劃，確定合適的管控一體化功能結(jié)構(gòu)體系

    不少企業(yè)在管控一體化建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題往往由于缺乏前期的整體規(guī)劃或者雖然進(jìn)行了規(guī)劃，但規(guī)劃的深度和細(xì)度不夠，導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部對(duì)管控一體化的認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一，因而在技術(shù)道路、系統(tǒng)架構(gòu)等方面走了彎路。因此，根據(jù)浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)的具體情況，深入細(xì)致的進(jìn)行整體規(guī)劃，確立適當(dāng)?shù)募夹g(shù)道路和系統(tǒng)構(gòu)架是浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)管控一體化建設(shè)的首要步驟。基于對(duì)我國(guó)浮法玻璃企業(yè)管控一體化現(xiàn)狀與管理、控制及其一體化和信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的認(rèn)識(shí)研究，本文提出了適應(yīng)浮法玻璃工業(yè)特點(diǎn)的管控一體化的系統(tǒng)構(gòu)架，如圖1所示。

(2)  在新建或升級(jí)改造過(guò)程控制系統(tǒng)的過(guò)程中充分融入管控一體化的思想

    過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS層）是浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)的強(qiáng)項(xiàng)，但也是實(shí)施管控一體化過(guò)程中阻力最大操作最難的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果脫離了過(guò)程控制，那么管控一體化就失去了存在的基礎(chǔ)。由于各工段的控制系統(tǒng)無(wú)論從品種還是從品牌都五花八門(mén)，既無(wú)法統(tǒng)一也沒(méi)有統(tǒng)一的必要，這就對(duì)信息的集成提出了很高的要求。浮法玻璃企業(yè)應(yīng)抓住新建或冷修的每一次機(jī)會(huì)，貫徹管控一體化的思想，必須要求各工段的控制系統(tǒng)供應(yīng)商按統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的系統(tǒng)軟硬件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計(jì)各自的控制系統(tǒng)，在應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)上要充分考慮與上層管控系統(tǒng)的信息交換，并盡可能采用先進(jìn)的控制優(yōu)化策略，在資金和技術(shù)允許的條件下，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備儀表也盡可能的采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。對(duì)多數(shù)采用常規(guī)儀表或繼電器控制的公用工程，應(yīng)根據(jù)資金的情況在合適的時(shí)間實(shí)施SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)），以便其信息能進(jìn)入管理視野。

(3)  分工段逐步實(shí)施具有浮法玻璃特色的MES子系統(tǒng)

    浮法玻璃企業(yè)MES系統(tǒng)的實(shí)施必須抓住重點(diǎn)問(wèn)題，謀求整體最優(yōu)，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，MES的發(fā)展和應(yīng)用是一個(gè)過(guò)程，而不是一個(gè)事件。雖然市場(chǎng)上有不少商業(yè)成套MES軟件，具有投資規(guī)模、項(xiàng)目周期和易維護(hù)性等方面的優(yōu)點(diǎn)，但由于MES軟件開(kāi)發(fā)商很難突破工藝壁壘，現(xiàn)成的軟件畢竟不能解決個(gè)性化問(wèn)題，這也是目前業(yè)界對(duì)MES系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)論不休的根本原因。因此，對(duì)于浮法玻璃企業(yè)，構(gòu)造MES系統(tǒng)暫時(shí)還不合適走購(gòu)買(mǎi)商業(yè)成套軟件的道路，另一方面，也并不是浮法生產(chǎn)線的所有工序都要建設(shè)MES系統(tǒng)。合適的、符合目前浮法玻璃企業(yè)實(shí)際的做法是分工段逐步實(shí)施具有浮法玻璃特色的MES子系統(tǒng)，重點(diǎn)發(fā)展冷端優(yōu)化切割系統(tǒng)、基于DCS系統(tǒng)硬軟件的熱端MES子系統(tǒng)、基于原料、配合料分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)和熔化效果專家經(jīng)驗(yàn)、具有配方優(yōu)化機(jī)制的配料MES子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)將是構(gòu)成浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)管控一體化MES層的骨干。

(4)  進(jìn)行管控一體化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)，配置合適的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，完善MES層管控一體化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)首先要搭建企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)架基礎(chǔ)信息通路，在軟硬件的配置上要充分考慮到系統(tǒng)整體的需要，并要留有足夠的余量，以滿足企業(yè)未來(lái)發(fā)展的需要。

    根據(jù)目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的水平和實(shí)際應(yīng)用需求，應(yīng)選用光纜介質(zhì)的千兆以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)。其次要考慮實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的配置問(wèn)題，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是管控一體化的核心問(wèn)題之一，與傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)不同，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可解決數(shù)據(jù)與時(shí)間的相關(guān)性和共享大量數(shù)據(jù)，其作用一方面是采集過(guò)程控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)優(yōu)化、計(jì)算、分析后提供給上層ERP系統(tǒng)，使ERP系統(tǒng)能在第一時(shí)間獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，迅速的作出相關(guān)的反應(yīng)和調(diào)整；另一方面使ERP系統(tǒng)的指導(dǎo)信息能實(shí)時(shí)的下達(dá)給MES系統(tǒng)，以迅速的組織和優(yōu)化生產(chǎn)，同時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為MES系統(tǒng)的重要組成部分，也是各MES子系統(tǒng)整合貫通的橋梁，可以說(shuō)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和各MES子系統(tǒng)一起，構(gòu)成了浮法玻璃完整的MES層。

(5)  選擇合適的ERP系統(tǒng)，與MES層、PCS層全面集成融合

    國(guó)內(nèi)的浮法玻璃企業(yè)在工廠管理上花了很大力氣，如采取降耗、減員增效等傳統(tǒng)的管理模式和手段，但都不系統(tǒng)，就事論事，是間斷性的、表面的，沒(méi)有總結(jié)內(nèi)在的規(guī)律，因此，實(shí)施一套全面體現(xiàn)現(xiàn)代管理思想的ERP系統(tǒng)并與MES和PCS全面集成融合，達(dá)到管控一體化的目標(biāo)，是浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)最終的必然選擇。但目前國(guó)內(nèi)外ERP產(chǎn)品龍蛇混雜，浮法玻璃企業(yè)ERP選型要慎重，考慮的因素不僅僅是廠商品牌、產(chǎn)品價(jià)格、功能模塊是否全面等表象的因素，而應(yīng)更加關(guān)注ERP產(chǎn)品的可用性。企業(yè)實(shí)施ERP最終能否成功不只是看ERP能否成功上線，更應(yīng)該看ERP能否適應(yīng)企業(yè)不斷的發(fā)展。

6  結(jié)語(yǔ)

    總之，浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)管控一體化的建設(shè)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，需要長(zhǎng)時(shí)間的累積并逐漸完善，而這種融合了現(xiàn)代科學(xué)管理思想、信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的綜合管理系統(tǒng)，對(duì)面臨內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)壓力的浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)所產(chǎn)生的作用是不可估量的。筆者有理由相信，以實(shí)施管控一體化為突破口，全面提升企業(yè)的管理水平，是中國(guó)浮法玻璃企業(yè)邁向世界先進(jìn)水平的必由之路。

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