1．项目背景
南通醋酸纤维有限公司（以下简称NCFC）是集热电、化工、轻纺为一体的大型工业企业，生产区域按其功能分为3块，即：丝束区域、醋片区域和公用工程区域，主要产品为烟用二醋酸纤维丝束及其原料二醋酸纤维素片。
2004年，NCFC开始四期扩建工程，扩建后的规模将是原来的一倍，丝束区域的扩建是四期工程的重要部分，总的I/O数约1万多点，其主控制系统为西门子PCS7。为了更好的提高产品质量提高生产效率，在丝束生产中集成应用西门子MES产品——SIMATIC IT HISTORIAN，它从提高车间生产的整体管理方面强化了PCS7控制系统的功能，它跟踪并参与了整条流水线上各个环节的生产控制，使原料的化工反应到半成品的质量控制再到成品的打包入库等整个产品形成过程实现了全集成自动化，同时将相关数据信息提交到ERP系统。
2．系统架构
丝束MES系统一方面通过OPC接口与PCS7系统通讯，获取实时过程数据并进行归档；另一方面控制业务流程的正确执行，保证生产效率和产品质量。
系统采用以下西门子MES软件产品：
实时工业关系数据库——IT Historian Standard Server - Small 6.0
实时工业关系数据库——IT Historian Standard Server -Power Pack
高性能客户端工具——IT Historian Lean client
综合报表软件平台——SIMATIC IT Report Manager
从功能上分，丝束MES系统包含工单管理、条码标签管理（用于对生产流程的跟踪和产品追溯）、物理化学检验、打包输送调度、成品检测入库、过程数据报表、质量数据统计分析、设备运转管理、人力资源管理、综合数据查询等子系统。系统结构图如下所示：
3．功能简介
3.1过程数据采集和归档
生产过程数据的采集是MES系统和厂级生产管理信息化系统（ERP/MIS）的信息来源和基础，在本项目中，实现了对丝束生产过程中的制浆、纺丝、卷曲、烘干、摆丝、打包、输送等完整的生产流程进行生产过程和工艺数据的采集（约3000点），对于无法从控制系统中直接获得的设备维修、质量抽检采样等信息，则通过人工录入方式，保证MES系统可以获得完整的生产管理信息。在数据实时交互、数据存储和后处理方面，丝束MES系统都有较高的要求：
·实时性
系统需要实时的与过程控制系统进行交互，例如：
1) 通过过程信号触发生成产品的流水包号（PackageID）。
2) 某些实验室数据需直接写入过程控制系统作为控制的参考值。
3) 需要根据生产情况对输送系统进行调度。
·海量数据存储和查询
1) 大量的过程数据需要压缩归档。
2) 用户可以在最短的时间内获得任意时间段的历史数据。
·需要对数据作进一步的分析处理
1) 对质量数据进行进一步的分析处理，如质量稳定性分析、SPC分析等。
2) 对设备的运行、备用和检修时间进行统计，分析设备绩效。
3) 根据产品序号和工艺单对问题产品进行追溯。
SIMATIC IT HISTORIAN是我们一开始就在寻找的解决方案，在四期项目中我们用它取代了以往自行开发以上功能的方式，得到了非常好的效果。
3.2生产管理
·工单管理
工单定义了某种产品的规格和相关的工艺参数。工单由工艺工程师制定并由管理人员批准。工单是针对某条生产线执行的，工单执行后相应工艺参数被下发到过程控制系统，产品的规格和批号也由工单中定义的数据取代。有时，重大的工艺调整需要停车执行，这时可以设置一个工单预执行时间，系统会根据这个时间自动的微调各个生产单位的生产周期，使得在预执行时间附近，大部分生产单元都能完成当前周期，从而可大大减少停车时间。
工单是联系PCS7过程控制系统和MES系统的重要环节，通过每一个产品的产品序号都能查询到所对应的工单从而获得当时重要设备控制参数的数据，为质量追溯提供了依据。
从工单管理系统可以实时查询各条生产线正在执行和将要执行的工单情况。
·条码标签管理（生产流程跟踪和产品追溯）
丝束的产品序号是以条码的方式在业务流程中流转的。条码信息中包含了产品规格、批号（在工单中定义）、生产流水号、班号和生产日期。在一个产品开始生产时系统自动生成条码并打印多份，一部分随产品取样送至实验室以便实验室系统读取样品的生产序号，一部分将随产品送至后面的打包、水份检测和入库环节。
生产序号具有唯一性，它贯穿了从半成品到成品入库的生产流程，是质量监控和跟踪的关键索引。
·质量检验
操作工可以事先定义好各种类型产品的检验项目和取样时间。当取样时间到达时系统会自动产生消息提示。实验室人员对样品进行检验后录入或系统自动从实验室设备采集试验数据，并根据条码扫描仪读取的产品序号生成检验记录。实验室最新生成的检验数据能立即在各个客户端上显示，同时系统能够自动判异，不合格的记录将会产生报警，这样处于生产一线的人员可以实时获得质量信息，以便对生产做出及时调整。
·打包输送
打包系统首先具有输送调度的功能，它需要根据各条生产线上的产品生产进度自动生成或手动建立行车调度任务信息并写入PCS7输送系统。输送系统将最先生产好或优先级最高的生产线成品送至指定打包机进行打包称重。打包系统自动从称重仪采集重量数据并根据条码扫描仪读取的产品序号生成产品出厂标签。
·设备运转管理
系统对重要设备的启停信号进行采集和归档，这样就可以统计出一段时间内设备的运行和备用时间。通过PPA（工厂绩效分析器）的集合操作还可以简单的获得最长停止时间、最长运行时间、停止次数、运行次数、累计停止时间和累计运行时间等数据。工程师可以设置设备运行累计时间的上限，当设备运行时间达到上限值时提醒操作人员对设备进行常规检修和维护。
·人力资源管理
丝束MES系统从区域（班组）和功能上定义人员的级别和权限。每个人员对象都有两个属性：区域（班组）和权限。这两个属性都是32位的整数，每一位代表一个区域或一种权限，管理员可以对每个用户的所属区域和权限进行设置。当用户执行某种操作时，系统首先将需要的权限与用户的权限进行“与”运算操作，若结果不为零则表示用户拥有足够的权限。
由于条码中包含了班号，所以系统自动记录并建立了操作人员和生产的关系，进而轻松获得这样的信息“什么产品在什么时间在哪条生产线由那个班组那些人员操作生产的”。
·事件管理
事件管理模块用于当事先定义的某一条件（时间、脚本）满足时，产生一个事件并触发相应的动作（运行一个程序、通知客户端、发送EMAIL等）。例如：
1. 在丝束生产过程中，来自PCS7的落丝信号代表着一个新的产品开始生产，MES根据这个事件触发，结束上一个产品的生产标志，生成一个新的产品序号。
2. 管理员事先定义了各个产品规格的取样周期表，当取样时间到达时，系统自动触发弹出消息对话框提示操作员进行取样。
·报警管理
报警管理模块用于收集、归档生产过程中产生的报警。在本系统中，我们针对实验室数据设置了报警上下限，当试验数据超出限制值时，将以不同颜色显示在客户端提醒操作员注意生产现场的状况。另外通过查询历史报警记录也可以将其他过程数据与之相关联综合判断各方面因素对产品质量的影响。
·质量及效率分析
基于完整的过程数据信息和标准开放的数据接口，我们以第三方软件的形式开发了一整套客户端查询和录入软件。通过这些客户端，用户可以进行各种自定义的查询，生成产量和质量报表，对质量数据进行SPC、CPK、质量稳定性分析等处理。此外，各个客户端被配置为SIMATIC IT HISTORAIN的LEAN CLIENT，可以运行HDD历史数据显示工具，HDD是一个客户端的应用程序或一个ACTIVEX控件，用于将数据以各种图表的方式反映出来，支持趋势、棒图、饼图和表格等图表类型，每个窗口最多支持8张表、64只笔。
·操作日志
日志模块能够自动记录操作员和系统的各类信息以及相关数据如：操作员的登录和注销、对数据记录的修改、对参数的设置等等，支持自定义查询功能。
·报表管理
丝束MES系统中的所有查询结果都可以直接打印或导出到Excel中。另外，SIMATCI HISTORIAN 的Excel插件提供了简单而丰富的报表制作功能。报表管理模块支持静态和动态单元格，动态单元格可直接链接到实时数据或历史数据，可以生成用户所需的各种表格样式。
4．现场效果
项目于2004年11月正式启动，由杭州傲能自动化科技有限公司负责实施。在实施过程中，通过NCFC四期丝束项目组和杭州傲能公司的共同努力，跟以往相比很短的时间内(从HISRORIAN产品到货至项目竣工仅3个月)即完成了客户化开发，于2005年6月9日投入正常运行。
SIMATIC IT HISTORIAN的稳定和高效使开发人员可以不再拘泥于具体的IT技术，而将精力集中于对业务流程的优化。它真正的像一座桥，衔接着管理层和控制层，第一时间接受管理层下达的生产指令并将过程数据报告第一时间反映到管理者的面前，大大提高了生产管理水平，提高了生产效率和产品质量。
SIMATIC IT HISTORIAN仅仅是SIEMENS MES软件家族的一个成员，SIMATIC IT 提供了一整套公司业务及生产流程的MES解决方案，我们相信SIMATIC IT MES一定会在中国制造型企业的信息化过程中占有一席之地，发挥其应有的作用
