制浆造纸工业CIPS应用研究毕业论文.doc

1 绪论 1流程工业CIPS技术 1.1.1 流程工业CIPS的提出 1973年，美国的Joseph Harrington博士在Computer Integrated Manufacturing一书中提出了一种组织企业生产的理论——CIM，即计算机集成制造。其基本思想是借助计算机，对企业生产过程与生产管理进行优化，将企业中与制造有关的技术系统集成起来，进而提高企业的竞争力。CIM是一种组织管理和运行企业生产技术的新哲理。但是，这种理论当时并未引起人们的主意，直到1981年才被广泛接受，并被丰富、扩展作为制造业新一代生产方式来认识。 计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）是基于CIM哲理而组成的系统，即它是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息流与物质流有机集成并优化运行的复杂大系统。这一定义是针对离散型工业而言的。 1984年，欧共体提出了欧洲信息技术研究发展战略计划，其中一项为计算机集成化生产，到1986年，欧共体又及时的把CIMS概念扩展至流程工业，形成了CIPS，即流程工业计算机集成制造系统(CIMS in process industry) ，也可称计算机集成过程系统(Computer Integrated Process System)，并倡导在石油、化工、能源等连续型生产过程中实施CIPS计划。 1.1.2 流程工业综合自动化的发展 流程工业综合自动化是指产品设计、生产制造和生产管理等的全面自动化。综合自动化系统是通过将先进的制造技术与现代管理技术、信息技术、自动化技术、系统工程等有机结合，实现企业自动化方面的整体解决方案，即实现企业生产的各个环节。从市场分析、经营决策、管理、产品设计、加工制造、销售到售后服务等过程的全局的集成优化，是集控制、优化、调度、管理、经营于一体的自动化系统。 从20世纪50年代计算机开始应用于流程工业控制以来，流程工业综合自动化大致经历了以下五个发展阶段。 （1）早期的过程控制阶段； （2）70年代以前的计算机直接数字控制DDC (Direct Digit Control)； （3）70-80年代的集散控制阶段DCS (Distributed control system)； （4）80年代以后的DCS十优化阶段； （5）90年代开始将生产调度、计划优化、经营管理与决策等引入计算机控制系统，使市场意识与优化控制相结合，促使计算机控制系统走向更加完善的CIMS阶段，产生更大的经济效益与技术进步。可见，CIPS是流程工业自动化发展的必然趋势。 1.2 CIPS的功能结构 CIPS的功能模型如下图1.1所示，图中间部分是功能层次，它是一种递阶结构，共分为五层，层1为DCS系统，层2为过程监控系统，层3为生产调度系统，层4为管理信息系统，顶层为经营决策层。实现上述功能的两个支撑系统是数据库管理系统和计算机网络系统。图的左侧表示所需信息，右侧是支持信息集成的数据库管理系统[1]。 DCS实时系统实现对生产过程运行状态的检测、监视、常规控制和传统的先进控制。 过程监控系统根据调度指令实现生产过程操作优化、先进控制、故障诊断、过程仿真等功能。当调度指令变化时，使生产装置的过程操作在保证质量的前提下始终处于最佳工作点附近[1]。 生产调度系统完成生产计划分解，同时根据生产的实际情况形成调度指令，及时的指挥生产，组织日常均衡生产和处理异常事件。 管理信息系统功能，又可细分为经营管理、生产管理和人文管理，对厂级、车间、各科室的生产和业务信息实现集成管理，并依据经营决策指令制定和落实年、季、月综合计划。生产计划是综合计划的核心，管理信息系统将月计划指令下达给生产调度系统。 经营决策系统是顶层功能，它依据企业内部和外部信息对企业产品策略、中长远目标、发展规划和企业经营等提出决策支持。 从上述可知，功能结构模型体现了多级递阶控制思想和多层跨平台概念，各功能层次由于所涉及的内容、范围不同，因而执行的频率不同，赖于实现的系统平台亦不相同。 1.3流程工业CIPS国内外的发展 1.3.1 流程工业CIPS国外发展 由于CIM概念在20世纪80年代才被广泛接受，并随着引入了制造技术中的一些新概念，如并行过程、经济生产和敏捷制造等，因而，CIMS本身正趋于不断的改进和完善中，对CIMS体系结构的研究也不断地被赋予了新的内涵。 国外开展CIMS的研究与应用已有20多年的历史。世界各国十分重视CIM等制造系统集成技术的研究与开发，欧美等发达国家将CIM技术列入其高技术研究发展战略计划，给予重点支持。目前，国外关于CIM的研究和推广应用正向纵深发展。