生产信息管理系统

摘要：生产信息管理系统的应用是当今企业信息化的必由之路。本文详细介绍了综合生产信息管理系统的设计与实现，包含实时生产信息集成系统和生产管理报表等，并结合具体实例对系统的构建进行了详细的讲解。

关键词：生产信息管理系统生产管理报表 PIMS JSP

前言

随着市场竞争的日益加剧，各生产企业都在不断提高自身的核心竞争力，如何实现科学、高效、统一、灵活的生产管理成为企业管理者面临的主要问题之一。近年来，信息技术在生产管理中得到了广泛应用，利用这些技术构建的综合生产信息管理系统已在各生产企业中发挥了重要的作用，并越来越受到企业管理者的重视。

PIMS（Process Information Management System）生产信息管理系统是中控为新型的工业信息系统工程提供的完整解决方案。它能有效集成全厂生产信息，形成安全可靠的实时数据库，填补企业经营管理系统和控制系统之间的信息鸿沟，并实现了企业网络环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成、生产统计报表生成等功能，从而实现企业过程控制系统与信息系统的网络集成、综合管理，使管理层能够及时、准确地了解生产情况，发现生产中的问题，并为先进控制软件提供应用平台。它使得办公室和生产现场的信息沟通变得方便快捷，是企业信息化建设中不可缺少的组成部分。

下面以某化工企业PIMS项目的功能结构和具体实现为例，详细介绍生产信息管理系统的设计与实现。

系统功能结构

该化工企业属于流程工业行业。为了实现节能高效生产，同时加强企业内部管理，从建厂初期就十分注重企业信息化建设，准备组织实施多套计算机应用软件系统，包括生产信息管理、OA、ERP等。在生产信息管理应用上要求实现生产实时数据采集与发布、能源计量管理、设备管理、库存管理等功能，从而达到生产信息的综合处理，构成企业的综合生产信息管理系统。为此，该企业选择了中控的PIMS系统，并于2006年开始使用。

PIMS系统针对各生产车间和主要职能科室的不同应用需求及业务流程，分为实时生产信息集成系统和生产管理报表系统两大部分。

1.1实时生产信息集成系统

该企业设有13个生产车间，分别采用了中控的10套GCS-1作为能源计量采集站，另有中控的2套JX-300X DCS和1套JX-300XP DCS分别用于3个车间进行自动控制。PIMS作为能源计量中心服务器，它通过不同的通讯方式与各车间能源计量采集站和控制系统进行数据采集。同时，通过软件自带的Web Server，

可将所有流程画面、实时及历史趋势曲线、计量报表等发布到企业局域网中。具体结构如图1所示。

图1系统网络拓扑结构

PIMS系统主要实现了以下功能：

（1）数据采集功能

PIMS软件提供了多种通讯协议的数据接口和I/O设备驱动，支持目前主流的数据通信、数据交换标准，包括：DDE、OPC、ODBC等。可集成不同厂家的控制系统及智能设备，如HONEYWELL、YOKOGAWA、SIEMENS、AB等。

各能源计量采集站在地理位置上相对比较分散，且没有配置操作站。PIMS系统通过标准MODBUS通讯协议，以RS-485的通讯方式对各能源计量采集站进行一对多数据采集；对于3套DCS控制系统，以OPC方式进行通讯。

（2）实时数据、流程图画面浏览

基于PIMS开发系统制作的流程图能够较真实地反映工艺流程情况，所有画面具有实时、立体、动态效果，如液位升降、故障报警等。数据实时刷新，可达到0.5S的刷新速度。使企业管理层能够清晰地了解当前生产情况及设备运行状况。

（3）实时趋势、历史趋势的查询分析

实时趋势能够及时地反映当前时间段数据的变化情况，历史趋势可以选择查询时间进行历史数据查询，了解较长时间的生产情况。当发生生产事故时，可

以通过历史趋势查询进行事故追忆和原因分析。

（4）WEB功能

PIMS提供的WEB功能，可以使用户从IE浏览器上远程访问PIMS的流程图

画面、趋势图画面、实时数据画面、历史数据画面、报表画面，浏览的效果与

在PIMS运行系统中看到的画面完全相同，包含全部动态数据和动画效果。

（5）生产报表功能

PIMS软件提供了历史报表和万能报表。使用历史报表可根据生产数据形成

典型的班报、日报、月报、季报、年报。万能报表提供类似EXCEL的电子表格

功能，可以形成更为复杂的报表系统。

（6）历史数据存储

PIMS软件中的实时数据库可以连续压缩存储大量的历史数据。提供了变化

率保存和定时保存两种方式，利用强大的压缩和检索功能，保证对历史数据的

保存和追溯。根据保守计算平均1000点（500模拟量、500数字量），每天50M，每月1.5G，每年只需要18G的硬盘空间。

（7）二次计算功能

根据从各能源计量采集站中得到的一些过程量（流量、温度、压力等）在PIMS中进行二次计算和处理，最终可得到各车间的和总的耗能（用汽量、用水量等）情况。

此外，由于系统位于企业局域网与过程控制网之间，网络安全问题至关重要。在系统构建时我们配置了硬件防火墙，在PIMS服务器与局域网间进行安全隔离。同时PIMS服务器采用双网卡对企业局域网和过程控制网进行了网段隔离，并安装了杀毒软件进行定时查毒。

1.2生产管理报表系统

生产管理报表功能是生产信息管理系统的重要组成部分。为实现系统的集成统一，先将PIMS中WEB发布的实时信息流程引入了生产管理报表系统中；然后根据厂内8个主要生产职能科室的工作业务情况对每个生产职能科室开发了相

应的管理模块。同时，为了便于整个报表系统的管理还针对整个系统和各模块

的一些重要信息开发了后台管理模块。如图2所示。

图2报表系统主要结构

（一）各功能模块

由于这8个功能模块有一定的相同和相似性，因此这里简要列举几个重要且复杂和特殊的功能模块进行介绍。

（1）生产管理

各车间根据生产部下达的生产计划进行生产，并将每日生产信息录入系统，系统将所有车间信息汇总形成生产统计报表。生产部每月制订生产计划，通过查询各车间生产情况了解生产计划的执行情况，分析计划与实际差异原因，便于及时调整和处理。

（2）能源管理

系统将全厂各车间和单位的能耗情况（用水量、用电量、用汽量）进行汇总形成能源平衡报表，其中各车间的用水量和用汽量由PIMS软件根据采集到的实时数据进行二次计算后存入数据库，各单位能耗由设备能源部统一录入。设备能源部通过能源平衡报表对各车间和单位之间及各车间和单位不同时期内的能耗情况进行比较和分析，以便更有效地管理和控制各车间和单位的能耗。

（3）设备管理

设备能源部将全厂各类设备的相关信息进行记录，到了设备检修日期时系统会提示用户，每次检修后将设备检修记录填入系统。这样设备的状态信息就会更加及时地在系统中显示，大大提高了设备管理效率。

（4）库存管理

库存管理主要为原料和成品的库存。库管人员将每日的原料和成品的进出库情况进行记录，系统形成原料和成品的库存日报表和进出库累计表，并可比较库存量和设定的库容值（最高库存、最低库存）进行库容报警。管理人员可通过原料和成品库存情况及时安排采购和销售。

（5）质量分析

质量管理部对采购的原料及生产的产品进行质量检测并将原料、产品的检测报告进行记录，检测过程中的分析结果也进行记录形成分析汇总表。管理人员可及时了解产品质量情况。

（二）后台管理模块

后台管理模块主要为系统管理员提供一个系统管理的平台，管理一些系统重要信息。

（1）用户管理

主要负责添加、修改或删除某个用户，对用户进行用户名和密码的设定，对每个用户进行用户级别、用户对各功能模块的操作权限的设定，指定用户为相关部门。

（2）部门设定、产品设定、原料设定、供应商设定、电表设定、环保设定

主要负责添加、修改或删除某个部门、产品、原料、供应商、电表、废水或废物等与各功能模块相关联的信息，根据需要对某个信息指定所关联的模块，便于其他功能模块或表单引用。

系统实现

2.1 实时生产信息系统的实现

PIMS软件的组态程序提供了实时数据库组态、流程图组态、实时历史趋势组态、I/O设备通讯组态、动画及脚本组态等相应的组态功能。

（1）实时数据库组态

在数据库中建立各种类型（模拟、数字、累积等）的数据点，数据点以位号的形式表示。将预定义的位号名称和位号描述在实时数据库中建立，以便其他组态程序的引用。

（2）流程图组态

利用PIMS提供的绘图工具及图库中提供的子图绘制出流程图，同时在流程图上将实时数据库的数据位号引入。

（3）实时趋势、历史趋势组态

PIMS提供了实时趋势和历史趋势控件，利用已有的控件，填入每个趋势笔

对应的位号（一个趋势最多有8个趋势笔）。同时指定趋势图的数值范围、趋

势颜色、采样周期等参数。

（4）I/O设备通讯组态

PIMS提供了各种标准通讯协议的驱动程序，与中控GCS-1系统采用MODBUS

通讯协议。在MODBUS驱动下建立I/O设备，指定数据更新周期、通讯超时时间、

I/O设备地址、串口参数等信息。在实时数据库中通过I/O设备名称和寄存器

地址连接相应的数据信号。

（5）动画及脚本组态

现场采集的数据大多是原始值，而实际需要的数据是经过补偿或累积的数值。通过PIMS脚本功能对所需进行运算的位号进行脚本程序的编写，在运行中完成计算并赋值。

最后，利用PIMS软件中的Web Server程序将组态的流程画面、趋势等内容发布到局域网中。

2.2 生产管理报表系统的实现

为使生产管理报表系统部分基于B/S结构构建，根据对以下几种主要的技术实现方法的分析和比较，我们采用了JSP技术进行开发。

（1）JSP简介

JSP（Java Server Page）是一种用来开发含有动态内容的网页的技术。它

基于强大的Java语言，可以在Server let和JavaBean的支持下，完成功能强大的站点程序，具有良好的伸缩性。利用它可以很方便地在HTML页面（或其他标记语言，如XML）中生成动态内容，从而实现WEB动态交互。

JSP技术原理如下：首先由客户端向服务器发出页面请求，服务器收到请求后，由JSP引擎将页面代码转换为Java Servlet，然后由服务器上的Java编

译器对转化的Java Servlet代码进行编译，再由Java虚拟机执行编译后得到

的字节码，并将结果传回客户端。

（2）数据库设计

系统采用微软的SQL Server 2000标准版作为报表系统的核心数据库。根据对全厂各生产职能部门主要业务的调研和现存的纸质报表与执行性文档等进行

了分析和进一步提炼，在数据库中设计了相应的数据表。数据表按一定规则进

行命名，可以方便地找到模块中某张报表在数据库中对应的数据表。

（3）JSP开发

JSP开发工作是一个相对复杂的过程，需要对各部门不同的业务及相互关系进行了解和分析，每张表单都需编写较长代码，这也是采用这种开发方式的缺点之一。下面简要介绍其工作过程。

a.数据库连接

JSP通过SUN公司提供的JDBC驱动建立关系数据库SQL Server 2000的连接。

b.执行SQL语句

建立数据库连接后，可执行插入、查询、更新、删除等SQL语句。

c.显示

查询的结果以HTML格式显示。如图3所示。

图3报表显示

结束语

PIMS系统在该企业正式投运后，对企业生产的各个环节都起到了积极的促进作用。一方面，企业管理者无须到各个车间了解生产情况，而在办公室内就能完成对生产情况的全面了解，从而有效地进行调度管理、人员考核、成本核

算等工作；另一方面，各生产职能科室的工作人员通过本系统的使用，使得工作业务更加简单、高效、灵活。

对全厂综合信息的处理使得整个生产流程更加透明地展现在企业管理者面前，真正达到了生产管理与过程控制之间的有效沟通，从而大大提高了生产效率，产生了良好的经济效益。