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 魏西寧 張玉梅

1  前言
隨著國際市場競爭加劇，世界能源緊缺，采用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)企業(yè)已成為必然的趨勢。從CIMS實(shí)施的情況看，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，一般達(dá)到幾千萬美元的年增經(jīng)濟(jì)效益，回收期為一年到兩年。大慶石化乙烯廠屬國家大型企業(yè)（Ⅱ），是“三烯”、“三苯”等化工基礎(chǔ)原料的主要生產(chǎn)廠。從目前乙烯廠生產(chǎn)和管理的現(xiàn)狀來看，生產(chǎn)過程中控制較低、能耗較大、運(yùn)行不夠穩(wěn)定、質(zhì)量波動幅度大，影響了企業(yè)的競爭能力；生產(chǎn)管理處于半手工階段，各管理分系統(tǒng)孤立運(yùn)行，不能有效地進(jìn)行科學(xué)管理。這些因素成為進(jìn)一步發(fā)展的障礙。為了克服這些瓶頸，實(shí)現(xiàn)該廠的長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，實(shí)施CIMS工程成為必由之路。
2  總體設(shè)計
2.1  DQE-CIMS體系結(jié)構(gòu)
(1)  系統(tǒng)參考體系結(jié)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營具體情況，選擇可以適用于流程行業(yè)的Purdue企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)（PERA）為指導(dǎo)和基礎(chǔ)，建立系統(tǒng)各層次間的遞階控制關(guān)系，明確各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)連接，綜合考慮人和組織的行為因素，并將DQE-CIMS的生命周期分為：概念階段、定義階段、初步設(shè)計階段（說明階段）、詳細(xì)設(shè)計階段、分步實(shí)施、安裝階段及運(yùn)行維護(hù)階段，以保證CIMS項(xiàng)目的順利實(shí)施，并能融入未來企業(yè)的運(yùn)行中去。DQE-CIMS采用了總體集成層次模型，如圖1所示。
 

圖1  DQE-CIMS總體集成層次模型

2)  系統(tǒng)信息集成模型
根據(jù)大慶石化乙烯廠的需求，及現(xiàn)有計算機(jī)應(yīng)用和資金條件確定DQE-CIMS系統(tǒng)的信息集成模型，如圖2所示。空心雙箭頭線表示數(shù)據(jù)的存儲和來源空間，單實(shí)線表示數(shù)據(jù)信息間的關(guān)聯(lián)。其中，經(jīng)營決策層根據(jù)生產(chǎn)狀況以及上級指令等信息，作出企業(yè)經(jīng)營決策，從而形成生產(chǎn)計劃、財務(wù)計劃、物資供應(yīng)計劃、能源計劃、檢修計劃等。管理信息層收集處理企業(yè)管理方面的信息，包括計劃、財務(wù)、供應(yīng)、質(zhì)量、安全、技術(shù)等。調(diào)度層綜合企業(yè)管理信息和生產(chǎn)信息對生產(chǎn)綜合計劃進(jìn)行分解，生成短期作業(yè)計劃，并進(jìn)行日調(diào)度，直接給過程監(jiān)控層下達(dá)生產(chǎn)指令。車間管理層在信息處理過程中起銜接實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的作用，它把實(shí)時數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理，提供給輔助決策、經(jīng)營管理和生產(chǎn)調(diào)度使用，同時把決策和調(diào)度指令通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫下達(dá)到過程監(jiān)控層。過程監(jiān)控層完成過程監(jiān)視、流程模擬、過程優(yōu)化、先進(jìn)控制、故障預(yù)測及診斷所需的信息處理。

圖2  系統(tǒng)信息集成總模型

2.2  系統(tǒng)接口設(shè)計
系統(tǒng)接口設(shè)計包括硬件接口、軟件接口和后續(xù)預(yù)留接口。硬件接口是CIMS 系統(tǒng)為獲取必要的運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而與硬件設(shè)備進(jìn)行交互的接口。系統(tǒng)中的各個工作站通過網(wǎng)卡或調(diào)制解調(diào)器與網(wǎng)絡(luò)相連，通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)。現(xiàn)場DCS實(shí)時數(shù)據(jù)通過光纖及光纖連接設(shè)備與現(xiàn)場的小型機(jī)ALPHA 4710相連，小型機(jī)通過網(wǎng)卡和光纖與乙烯廠的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)相連。
    DQE-CIMS的軟件接口主要是外部軟件接口。外部軟件接口是指CIMS 系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和功能集成的接口。相應(yīng)的其它信息系統(tǒng)主要有財務(wù)管理系統(tǒng)、勞資管理系統(tǒng)、培訓(xùn)管理系統(tǒng)、組織干部管理系統(tǒng)和實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。
2.3  系統(tǒng)配置
(1)  網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及工作站的配置
    DQE-CIMS系統(tǒng)的服務(wù)器應(yīng)以中檔服務(wù)器為主。乙烯廠現(xiàn)有ALPHA 4710小型機(jī)一臺，作為實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，為了保持企業(yè)內(nèi)部計算機(jī)結(jié)構(gòu)相同，系統(tǒng)的計算機(jī)服務(wù)器選用DEC公司的ALPHA系列機(jī)。微機(jī)服務(wù)器為兩臺HP雙CPU專用服務(wù)器，主頻300Hz，內(nèi)存128M，硬盤18G，光驅(qū)24倍速。系統(tǒng)的操作系統(tǒng)軟件采用微軟公司的WINDOWS NT SERVER 4.0中文版，工作站操作系統(tǒng)選用WINDOWS95/WINDOWS98中文版。工作站配置為：操作系統(tǒng)為WINDOWS 95 或WINDOWS NT工作站，應(yīng)用軟件為INTERNET EXPLORE 3.0以上的版本，主機(jī)為586以上的機(jī)器，內(nèi)存16M以上，主頻90Hz以上，硬盤1.2G以上，彩色顯示器，網(wǎng)卡和打印機(jī)。
(2)  網(wǎng)絡(luò)管理軟件
網(wǎng)絡(luò)管理的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如交換機(jī)、集線器、路由器等）的管理及對連接設(shè)備的線纜的管理。該軟件應(yīng)提供對簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）的支持及對遠(yuǎn)程監(jiān)控（RMON）的支持。通過SNMP協(xié)議，系統(tǒng)管理員可以利用管理信息庫（MTB）來存取SNMP設(shè)備的實(shí)際數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)說明。從管理站獲取設(shè)備對象的信息，操縱對象產(chǎn)生特定的操作或修改設(shè)備的配置設(shè)定等。RMON則可以獲取流量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的故障診斷、規(guī)劃和性能優(yōu)化。DQE-CIMS系統(tǒng)采用ACCTON網(wǎng)管軟件作為本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理軟件。
3  總體技術(shù)
CIMS是一項(xiàng)覆蓋企業(yè)全部生產(chǎn)經(jīng)營活動的系統(tǒng)工程，它必須具有高度的實(shí)用性和開放性，并應(yīng)考慮今后的擴(kuò)展余地，同時要充分認(rèn)識到實(shí)施CIMS工程所面臨的技術(shù)關(guān)鍵問題。
3.1  接口技術(shù)
Aspen Plus是大型通用的流程模擬系統(tǒng)，它以嚴(yán)格的機(jī)理模型為基礎(chǔ)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬，實(shí)時數(shù)據(jù)庫軟件把生產(chǎn)裝置實(shí)時數(shù)據(jù)及時送給Aspen Plus，并把計算結(jié)果返回數(shù)據(jù)庫供生產(chǎn)經(jīng)營決策使用。Aspen Online把實(shí)時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)提供給Aspen Plus，并把其計算結(jié)果通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫提供給DCS的操作員。
DCS需要把各種數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄?shí)時數(shù)據(jù)庫中，但不同型號的DCS使用的接口和通訊協(xié)議均不一樣，實(shí)現(xiàn)DCS與實(shí)時數(shù)據(jù)庫的接口是信息集成的關(guān)鍵。在DQE-CIMS中選用了大慶金橋信息技術(shù)工程有限公司自行研制的實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺ConRSDP，它是一個開放式系統(tǒng)，為各個組成部分提供了相對獨(dú)立的用戶接口。
3.2  網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是所有應(yīng)用系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵，因此網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為CIMS系統(tǒng)實(shí)施過程中的關(guān)鍵技術(shù)。基于交換的體系結(jié)構(gòu)是未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的方向，交換技術(shù)能夠滿足未來網(wǎng)絡(luò)容量增長的需求，滿足網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的快速增長及對帶寬有很高要求的視頻和多媒體等應(yīng)用的需要。目前，大慶石化總廠FDDI光纖主干網(wǎng)已經(jīng)建成使用，并連入Internet，同時提供遠(yuǎn)程訪問服務(wù)。乙烯廠以DEC Switch 900EF作為接入節(jié)點(diǎn)，已經(jīng)具備了連入總廠FDDI主干網(wǎng)的條件。DEChub 900是一個能同時支持FDDI、令牌環(huán)網(wǎng)、Ethernet等多種網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的多通道智能HUB，它既具有向ATM過渡的升級能力，同時也是一個具有跨世紀(jì)實(shí)力的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。因此，在硬件方面使用了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控站和各智能HUB的管理模塊；在軟件方面則使用了運(yùn)行在網(wǎng)管工作站上的ACCTON網(wǎng)管應(yīng)用軟件。
3.3  數(shù)據(jù)庫技術(shù)
乙烯廠有一定的計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)，企業(yè)中現(xiàn)有的信息環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，并存在著多種數(shù)據(jù)環(huán)境，如關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle、Sybase、Foxpro和SQL Server等；實(shí)時數(shù)據(jù)庫ConRTDB。為充分利用現(xiàn)有計算機(jī)軟硬件資源，保護(hù)已有軟件資源，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的總體集成，并保證系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)過渡，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)一致是其中的關(guān)鍵。隨著各種數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品功能的日趨完善，均可進(jìn)行透明訪問。
采用三層數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)庫服務(wù)器――應(yīng)用服務(wù)器――客戶工作站，應(yīng)用服務(wù)器技術(shù)的使用，使客戶端無需安裝開發(fā)環(huán)境和應(yīng)用程序，整個應(yīng)用系統(tǒng)采用B/S模式。基于Internet瀏覽器技術(shù)的動態(tài)交互，采用ActiveX控件方式，使WEB服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中提取各種信息。
實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的信息是實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營集成的關(guān)鍵。只有實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)的共享，才能使生產(chǎn)數(shù)據(jù)及時經(jīng)整合匯總處理，成為生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策的依據(jù)。在DQE-CIMS中采用了大慶金橋公司研制的ConRSDP實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺。該平臺不但提供了與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的ODBC接口，而且提供了實(shí)時數(shù)據(jù)WEB接口ConWEB軟件。所以可以使用ODBC實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換，同時可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)的信息發(fā)布。
3.4  基于Internet的瀏覽器技術(shù)
實(shí)現(xiàn)WEB頁面更新的方式主要有ActiveX技術(shù)和JAVA動態(tài)頁面技術(shù)兩種。ActiveX技術(shù)是通過下載ActiveX控件來實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)上信息的動態(tài)更新和交互，實(shí)現(xiàn)的信息表示和交互方式也更為靈活，并有豐富的開發(fā)工具支持，但對客戶機(jī)的性能要求較高。動態(tài)頁面技術(shù)則通過CGI、ASP編程或嵌入各種Script語言來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)用戶的需求，以及與實(shí)時數(shù)據(jù)庫ConRTDB的接口，使用ActiveX技術(shù)來實(shí)現(xiàn)WEB頁面的動態(tài)更新更為合理。
4  結(jié)語
本項(xiàng)目從1998年年初立項(xiàng)開始進(jìn)行企業(yè)的需求調(diào)研分析、初步設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、程序編制、部分系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行，證明了本文的設(shè)計方案、技術(shù)路線是正確的。大慶石化乙烯廠CIMS示范工程(DQE―CIMS)同時考慮了經(jīng)營、物資供應(yīng)、產(chǎn)品運(yùn)輸儲存、新產(chǎn)品、加工方案、市場需求等企業(yè)活動，根據(jù)企業(yè)原料的變化、市場對產(chǎn)品需求的變化，運(yùn)用CIMS思想，在不同時空層次上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程物資流和信息流的綜合控制和管理，使企業(yè)更具有柔性，推動企業(yè)管理上水平。DQE-CIMS是我國化工行業(yè)的第一家的“863計劃”CIMS示范工程，并且采用自行研制開發(fā)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫軟件平臺，開創(chuàng)了在CIMS項(xiàng)目中使用國產(chǎn)軟件的先例，具有重大的經(jīng)濟(jì)和政治意義，為民族軟件工業(yè)的發(fā)展，為國產(chǎn)化軟件的推廣創(chuàng)造了條件。