魏西寧 張玉梅

1  前言
隨著(zhù)國際市場(chǎng)競爭加劇，世界能源緊缺，采用信息技術(shù)改造傳統企業(yè)已成為必然的趨勢。從CIMS實(shí)施的情況看，其經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)，一般達到幾千萬(wàn)美元的年增經(jīng)濟效益，回收期為一年到兩年。大慶石化乙烯廠(chǎng)屬?lài)掖笮推髽I(yè)（Ⅱ），是“三烯”、“三苯”等化工基礎原料的主要生產(chǎn)廠(chǎng)。從目前乙烯廠(chǎng)生產(chǎn)和管理的現狀來(lái)看，生產(chǎn)過(guò)程中控制較低、能耗較大、運行不夠穩定、質(zhì)量波動(dòng)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，各管理分系統孤立運行，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)現該廠(chǎng)的長(cháng)遠發(fā)展目標，實(shí)施CIMS工程成為必由之路。
2  總體設計
2.1  DQE-CIMS體系結構
(1)  系統參考體系結構
根據生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)具體情況，選擇可以適用于流程行業(yè)的Purdue企業(yè)參考體系結構（PERA）為指導和基礎，建立系統各層次間的遞階控制關(guān)系，明確各子系統間的數據連接，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、初步設計階段（說(shuō)明階段）、詳細設計階段、分步實(shí)施、安裝階段及運行維護階段，以保證CIMS項目的順利實(shí)施，并能融入未來(lái)企業(yè)的運行中去。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)  系統信息集成模型
根據大慶石化乙烯廠(chǎng)的需求，及現有計算機應用和資金條件確定DQE-CIMS系統的信息集成模型，如圖2所示?？招碾p箭頭線(xiàn)表示數據的存儲和來(lái)源空間，單實(shí)線(xiàn)表示數據信息間的關(guān)聯(lián)。其中，經(jīng)營(yíng)決策層根據生產(chǎn)狀況以及上級指令等信息，作出企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策，從而形成生產(chǎn)計劃、財務(wù)計劃、物資供應計劃、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、質(zhì)量、安全、技術(shù)等。調度層綜合企業(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)行日調度，直接給過(guò)程監控層下達生產(chǎn)指令。車(chē)間管理層在信息處理過(guò)程中起銜接實(shí)時(shí)數據庫和關(guān)系數據庫的作用，它把實(shí)時(shí)數據經(jīng)過(guò)加工處理，提供給輔助決策、經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)調度使用，同時(shí)把決策和調度指令通過(guò)實(shí)時(shí)數據庫下達到過(guò)程監控層。過(guò)程監控層完成過(guò)程監視、流程模擬、過(guò)程優(yōu)化、先進(jìn)控制、故障預測及診斷所需的信息處理。

圖2  系統信息集成總模型

2.2  系統接口設計
系統接口設計包括硬件接口、軟件接口和后續預留接口。硬件接口是CIMS 系統為獲取必要的運行基礎數據，而與硬件設備進(jìn)行交互的接口。系統中的各個(gè)工作站通過(guò)網(wǎng)卡或調制解調器與網(wǎng)絡(luò )相連，通過(guò)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)獲取數據?，F場(chǎng)DCS實(shí)時(shí)數據通過(guò)光纖及光纖連接設備與現場(chǎng)的小型機ALPHA 4710相連，小型機通過(guò)網(wǎng)卡和光纖與乙烯廠(chǎng)的企業(yè)內部網(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 系統與其它信息系統間進(jìn)行數據交換和功能集成的接口。相應的其它信息系統主要有財務(wù)管理系統、勞資管理系統、培訓管理系統、組織干部管理系統和實(shí)時(shí)數據庫系統等。
2.3  系統配置
(1)  網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器及工作站的配置
    DQE-CIMS系統的服務(wù)器應以中檔服務(wù)器為主。乙烯廠(chǎng)現有ALPHA 4710小型機一臺，作為實(shí)時(shí)數據庫服務(wù)器，為了保持企業(yè)內部計算機結構相同，系統的計算機服務(wù)器選用DEC公司的ALPHA系列機。微機服務(wù)器為兩臺HP雙CPU專(zhuān)用服務(wù)器，主頻300Hz，內存128M，硬盤(pán)18G，光驅24倍速。系統的操作系統軟件采用微軟公司的WINDOWS NT SERVER 4.0中文版，工作站操作系統選用WINDOWS95/WINDOWS98中文版。工作站配置為：操作系統為WINDOWS 95 或WINDOWS NT工作站，應用軟件為INTERNET EXPLORE 3.0以上的版本，主機為586以上的機器，內存16M以上，主頻90Hz以上，硬盤(pán)1.2G以上，彩色顯示器，網(wǎng)卡和打印機。
(2)  網(wǎng)絡(luò )管理軟件
網(wǎng)絡(luò )管理的任務(wù)是實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )設備（如交換機、集線(xiàn)器、路由器等）的管理及對連接設備的線(xiàn)纜的管理。該軟件應提供對簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議（SNMP）的支持及對遠程監控（RMON）的支持。通過(guò)SNMP協(xié)議，系統管理員可以利用管理信息庫（MTB）來(lái)存取SNMP設備的實(shí)際數據及數據說(shuō)明。從管理站獲取設備對象的信息，操縱對象產(chǎn)生特定的操作或修改設備的配置設定等。RMON則可以獲取流量的統計數據，并對網(wǎng)絡(luò )參數進(jìn)行調節，從而實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )的故障診斷、規劃和性能優(yōu)化。DQE-CIMS系統采用ACCTON網(wǎng)管軟件作為本系統的網(wǎng)絡(luò )管理軟件。
3  總體技術(shù)
CIMS是一項覆蓋企業(yè)全部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的系統工程，它必須具有高度的實(shí)用性和開(kāi)放性，并應考慮今后的擴展余地，同時(shí)要充分認識到實(shí)施CIMS工程所面臨的技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題。
3.1  接口技術(shù)
Aspen Plus是大型通用的流程模擬系統，它以嚴格的機理模型為基礎，對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行模擬，實(shí)時(shí)數據庫軟件把生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)數據及時(shí)送給Aspen Plus，并把計算結果返回數據庫供生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策使用。Aspen Online把實(shí)時(shí)數據庫的數據提供給Aspen Plus，并把其計算結果通過(guò)實(shí)時(shí)數據庫提供給DCS的操作員。
DCS需要把各種數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸到實(shí)時(shí)數據庫中，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DCS與實(shí)時(shí)數據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(shí)數據庫平臺ConRSDP，它是一個(gè)開(kāi)放式系統，為各個(gè)組成部分提供了相對獨立的用戶(hù)接口。
3.2  網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
網(wǎng)絡(luò )系統是所有應用系統能夠正常運行的關(guān)鍵，因此網(wǎng)絡(luò )技術(shù)成為CIMS系統實(shí)施過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)?；诮粨Q的體系結構是未來(lái)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展的方向，交換技術(shù)能夠滿(mǎn)足未來(lái)網(wǎng)絡(luò )容量增長(cháng)的需求，滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的快速增長(cháng)及對帶寬有很高要求的視頻和多媒體等應用的需要。目前，大慶石化總廠(chǎng)FDDI光纖主干網(wǎng)已經(jīng)建成使用，并連入Internet，同時(shí)提供遠程訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。乙烯廠(chǎng)以DEC Switch 900EF作為接入節點(diǎn)，已經(jīng)具備了連入總廠(chǎng)FDDI主干網(wǎng)的條件。DEChub 900是一個(gè)能同時(shí)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(guò)渡的升級能力，同時(shí)也是一個(gè)具有跨世紀實(shí)力的網(wǎng)絡(luò )互連設備。因此，在硬件方面使用了網(wǎng)絡(luò )監控站和各智能HUB的管理模塊；在軟件方面則使用了運行在網(wǎng)管工作站上的ACCTON網(wǎng)管應用軟件。
3.3  數據庫技術(shù)
乙烯廠(chǎng)有一定的計算機應用基礎，企業(yè)中現有的信息環(huán)境相當復雜，并存在著(zhù)多種數據環(huán)境，如關(guān)系數據庫Oracle、Sybase、Foxpro和SQL Server等；實(shí)時(shí)數據庫ConRTDB。為充分利用現有計算機軟硬件資源，保護已有軟件資源，實(shí)現企業(yè)信息的總體集成，并保證系統運行的平穩過(guò)渡，實(shí)現異構數據庫間的數據共享和數據一致是其中的關(guān)鍵。隨著(zhù)各種數據庫產(chǎn)品功能的日趨完善，均可進(jìn)行透明訪(fǎng)問(wèn)。
采用三層數據庫結構，即數據庫服務(wù)器――應用服務(wù)器――客戶(hù)工作站，應用服務(wù)器技術(shù)的使用，使客戶(hù)端無(wú)需安裝開(kāi)發(fā)環(huán)境和應用程序，整個(gè)應用系統采用B/S模式?；贗nternet瀏覽器技術(shù)的動(dòng)態(tài)交互，采用ActiveX控件方式，使WEB服務(wù)器從數據庫服務(wù)器中提取各種信息。
實(shí)時(shí)數據庫和關(guān)系數據庫的信息是實(shí)現企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)集成的關(guān)鍵。只有實(shí)現實(shí)時(shí)數據和關(guān)系數據的共享，才能使生產(chǎn)數據及時(shí)經(jīng)整合匯總處理，成為生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)決策的依據。在DQE-CIMS中采用了大慶金橋公司研制的ConRSDP實(shí)時(shí)數據庫平臺。該平臺不但提供了與關(guān)系數據庫的ODBC接口，而且提供了實(shí)時(shí)數據WEB接口ConWEB軟件。所以可以使用ODBC實(shí)現實(shí)時(shí)數據庫和關(guān)系數據庫的數據交換，同時(shí)可以實(shí)現實(shí)時(shí)數據的信息發(fā)布。
3.4  基于Internet的瀏覽器技術(shù)
實(shí)現WEB頁(yè)面更新的方式主要有ActiveX技術(shù)和JAVA動(dòng)態(tài)頁(yè)面技術(shù)兩種。ActiveX技術(shù)是通過(guò)下載ActiveX控件來(lái)實(shí)現與網(wǎng)上信息的動(dòng)態(tài)更新和交互，實(shí)現的信息表示和交互方式也更為靈活，并有豐富的開(kāi)發(fā)工具支持，但對客戶(hù)機的性能要求較高。動(dòng)態(tài)頁(yè)面技術(shù)則通過(guò)CGI、ASP編程或嵌入各種Script語(yǔ)言來(lái)實(shí)現。根據用戶(hù)的需求，以及與實(shí)時(shí)數據庫ConRTDB的接口，使用ActiveX技術(shù)來(lái)實(shí)現WEB頁(yè)面的動(dòng)態(tài)更新更為合理。
4  結語(yǔ)
本項目從1998年年初立項開(kāi)始進(jìn)行企業(yè)的需求調研分析、初步設計、詳細設計、程序編制、部分系統調試運行，證明了本文的設計方案、技術(shù)路線(xiàn)是正確的。大慶石化乙烯廠(chǎng)CIMS示范工程(DQE―CIMS)同時(shí)考慮了經(jīng)營(yíng)、物資供應、產(chǎn)品運輸儲存、新產(chǎn)品、加工方案、市場(chǎng)需求等企業(yè)活動(dòng)，根據企業(yè)原料的變化、市場(chǎng)對產(chǎn)品需求的變化，運用CIMS思想，在不同時(shí)空層次上，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)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(dòng)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(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)數據庫軟件平臺，開(kāi)創(chuàng )了在CIMS項目中使用國產(chǎn)軟件的先例，具有重大的經(jīng)濟和政治意義，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。