专利名称：基于mes工作流的石化企业生产过程控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及流程工业生产过程控制领域，尤其涉及一种基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统及方法。
背景技术：
流程企业生产过程工作流技术要解决的是复杂流程生产过程中多个环节的生产协同问题。MES (manufacturing execution system,制造执行系统)是位于生产型企业上层的计划管理系统和现场层的工业控制系统之间的面向车间层的信息执行系统，对从生产订单下达到产品完成的整个生产过程进行生产信息管理及数据处理，包括订单数据下达、生产指令数据下达、生产过程执行监控、现场生产数据采集、数据统计处理及上报等内容。是复杂流程生产过程实现生产信息处理及人机交互的关键。虽然MES系统在石化企业的引入能够提高生产效率，但是，石化企业存在业务流程较长，各个业务环节前后逻辑关系明确以及业务执行者相对固定等特点，而目前的MSE系统基本上是按照功能模块进行设计的，因此会造成MES各业务流程环节在一定程度上孤立，各个业务环节前后逻辑关系不明确等问题，阻碍了 MES系统在石化企业的进一步推广应用。
发明内容
本发明提供了一种基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统及方法，将石化企业MES流程各个生产环节之间以明确的逻辑关系相关联，为各个生产环节操作工提供与MES生产流程信息数据库之间的实时生产信息交互。—种基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统,包括MES生产流程模型库，用于存储MES生产流程环节模型以及描述MES生产流程环节模型之间拓扑结构的MES整体生产流程模型；MES生产流程信息数据库，用于存储MES生产流程各个环节的生产执行数据；工作流服务器，调用所述MES生产流程模型库以及MES生产流程信息数据库，以执行MES工作流任务；生产控制端工作站，与所述工作流服务器交互通信，给生产流程中各个生产流程环节操作工提供生产实时信息，并通过人机界面反馈操作工执行信息；数据交互接口，用于使所述工作流服务器与外部应用系统进行数据交互传递。所述MES生产流程环节模型以信息描述表的方式呈现，针对每一个生产环节建立相应的信息描述表。所述MES整体生产流程模型是指以生产环节输入输出为库所，以生产环节的生产执行为变迁，以生产环节之间的连接关系为有向弧而构成的petri网库所-变迁模型。所述MES生产流程数据包括生产环节的活动信息、生产设备信息、生产环节的参考信息及生产环节的输出信息；
活动信息指生产环节的执行内容，例如在生产过程中，需要对A、B油品进行混合，针对这个生产环节，其内容可以包括混合操作的时间，混合时需要操作的储罐、泵、阀，以及A、B油品各自的用量等。生产设备信息指该生产设备的基本属性数据，例如对A、B油品进行混合时，需要操作的储罐的总容积、可用容积、管路连接关系等。参考信息指该生产环节的对生产具有指导意义的辅助信息，例如对A、B油品进行混合时，需要操作的储罐上一生产班次的储罐操作指令以及执行 结果。输出信息指生产环节完成执行情况，如在对A、B油品进行混合时，可随时向操作工显示油品混合的进度以及储罐、泵、阀等相关设备的即时状态信息等。在所述的信息描述表中存储了 MES生产流程环节模型与所述MES生产流程数据库中生产环节的活动信息的映射关系，根据该映射关系，MES生产流程环节模型可以从数据库中调用该生产环节的相关信息。所述工作流服务器包括MES生产流程加载模块，用于接收外部生产指令数据，根据该外部生产指令数据从MES生产流程模型库中取出相应MES生产流程环节模型以及MES整体生产流程模型；按用户初始化配置，进行实例化，并在MES生产流程信息数据库中保存实例化后的MES生产流程环节模型以及MES整体生产流程模型；MES生产流程解释模块，用于针对实例化后的MES生产流程环节模型，取出相应的生产环节的活动信息、生产设备信息、生产环节的参考信息及生产环节的输出信息；MES生产任务分配模块，在MES生产流程解释模块取出的信息中提取所涉及的操作岗位信息，根据岗位信息为相关的岗位配备操作工，并通过所述数据交互接口向操作工发送任务分配通知，以及接收该操作工的回复；在生产流程实际运行前，会根据MES生产流程数据库中存储的生产环节员工ID，在员工信息数据库中查询到员工通讯方式，向员工发送工作任务通知，并能够接收员工关于任务能否操作的回复，以此为依据做出安排。MES生产流程执行模块，接收操作工的输入指令，在生产流程信息数据库中保存或者查询生产流程信息；在当前生产环节结束时，进行生产环节跳转，开始执行下一生产环节的任务。所述查询生产流程信息是指查询已经完成的生产流程信息，进行生产环节跳转时，根据生产环节转换关系(即MES整体生产流程模型中描述的各个MES生产流程环节模型之间的拓扑结构)进行。在必要时，可以调用外部应用程序完成生产环节分析计算并接收反馈结果，例如使用外部数据库或辅助系统(例如生产计划的仿真优化系统等)。作为优选，所述工作流服务器还包括操作工信息管理模块，用于与现有的员工信息数据库进行交互，确定操作工并提供给所述的MES生产任务分配模块，同时更新操作工的信息。所述操作工信息管理模块对员工信息数据库进行访问，查询员工能否承担业务环节任务，即是否可以成为操作工。在员工能够承担任务时将员工ID返回给MES业务任务分配模块，将其确定为相应岗位的操作工，同时，对员工信息进行更新，使得员工在执行该任务时不接受其他任务安排。作为优选，所述的生产控制端工作站还包括生产流程进度展示模块，用于将生产流程中所有生产环节及各个生产环节之间的连接拓扑关系转化为图形界面，以图形化的方式展示相关生产流程的执行进度。作为优选，利用库表映射对MES生产流程环节模型、MES整体生产流程模型、工作流服务器以及MES生产流程信息数据库中的数据进行处理。利用库表映射的方法，可以实现MES生产流程环节模型、MES整体生产流程模型、工作流服务器以及MES生产流程信息数据库中的数据的实时性和一致性。通过数据交互接口与工作流服务器交互的外部数据一般包括I)用于触发生产流程的外部事件及该外部事件所触发的生产流程的执行结果；2)向操作工下达的生产任务指令及该操作工的回复；3)可能使用的外部数据库或辅助系统。本发明还提供了一种基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统的控制方法，包括以下步骤(I)接收外部生产指令数据，根据该外部生产指令数据从MES生产流程模型库中取出相应MES生产流程环节模型以及MES整体生产流程模型；按用户初始化配置，进行实例化，并在MES生产流程信息数据库中保存实例化后的MES生产流程环节模型以及MES整体生产流程模型；(2)针对实例化后的MES生产流程环节模型，取出相应的生产环节的活动信息、生产设备信息、生产环节的参考信息及生产环节的输出信息；(3)在步骤(2)得到的信息中提取所涉及的操作岗位信息，根据岗位信息为相关的岗位配备操作工，并通过所述数据交互接口向操作工发送任务分配通知，以及接收该操作工的回复；(4)在执行生产环节的活动时接收操作工的输入指令，在生产流程信息数据库中保存或者查询生产流程信息；在当前生产环节结束时，进行生产环节跳转，开始执行下一生产环节的任务。作为优选，步骤(3)中根据岗位信息为相关的岗位配备操作工时，与现有的员工信息数据库进行交互，在员工信息数据库中确定操作工，并更新操作者的信息。作为优选，在执行生产环节的活动时将生产流程中所有生产环节及各个生产环节之间的连接拓扑关系转化为图形界面，以图形化的方式展示相关生产流程的执行进度。本发明以图形化的方式为操作工提供全景式生产环节的活动执行信息，能够实现对生产流程进度的实时控制，提高生产效率。
图I所示是本发明基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统的系统框架；图2所示是本发明基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统的MES生产流程数据库方案图；图3所示是本发明基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统中的模型-数据映射关系图4所示是本发明基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统中的生产过程运行流程图；图5所示是本发明基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统的生产过程流程进度展示示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体事例对本发明进行详细描述。首先，建立一套本发明提出的基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统需要首先建立MES生产流程模型库以及MES生产流程数据库。 建立MES生产流程模型库是指依据企业MES生产流程，建立用于存储各MES生产流程环节模型及MES整体生产流程模型的模型库。本发明中采用petri网库所-变迁模型对MES生产流程进行描述。矩形是变迁，圆形是库所，连接线是有向弧，变迁表示的是活动即生产环节要执行的任务，库所表示的是生产环节的活动信息、生产设备信息、生产环节的参考信息及生产环节的输出信息，有向弧表示的是库所和变迁之间的连接关系。此外，还需依据实际生产对各MES生产流程环节的生产执行类别进行描述。生产活动主要分为两种类型人工执行活动和自动执行活动。人工执行活动是指在该系统提供参考信息和生产设备信息的情况下，主要依靠操作工完成的活动。在MES生产流程模型库建立阶段，人工执行活动的描述表(如表I)需要填写的内容包括活动ID,活动名称,活动类型,操作工岗位,操作工ID,活动内容描述,活动内容代码，生产设备信息，活动参考信息，参考信息ID，输出信息表单，转换环节ID，转换条件，开始时间和结束时间。表I
权利要求
1.一种基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统，其特征在于，包括 MES生产流程模型库，用于存储MES生产流程环节模型以及描述MES生产流程环节模型之间拓扑结构的MES整体生产流程模型； MES生产流程信息数据库，用于存储MES生产流程各个环节的生产执行数据； 工作流服务器，调用所述MES生产流程模型库以及MES生产流程信息数据库，以执行MES工作流任务； 生产控制端工作站，与所述工作流服务器交互通信，给生产流程中各个生产流程环节操作工提供生产实时信息，并通过人机界面反馈操作工执行信息； 数据交互接口，用于使所述工作流服务器与外部应用系统进行数据交互传递。
2.如权利要求I所述的基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统，其特征在于，所述工作流服务器包括 MES生产流程加载模块，用于接收外部生产指令数据，根据该外部生产指令数据从MES生产流程模型库中取出相应MES生产流程环节模型以及MES整体生产流程模型；按用户初始化配置，进行实例化，并在MES生产流程信息数据库中保存实例化后的MES生产流程环节模型以及MES整体生产流程模型； MES生产流程解释模块，用于针对实例化后的MES生产流程环节模型，取出相应的生产环节的活动信息、生产设备信息、生产环节的参考信息及生产环节的输出信息； MES生产任务分配模块，在MES生产流程解释模块取出的信息中提取所涉及的操作岗位信息，根据岗位信息为相关的岗位配备操作工，并通过所述数据交互接口向操作工发送任务分配通知，以及接收该操作工的回复； MES生产流程执行模块，接收操作工的输入指令，在生产流程信息数据库中保存或者查询生产流程信息；在当前生产环节结束时，进行生产环节跳转，开始执行下一生产环节的任务。
3.如权利要求2所述的基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统，其特征在于，所述工作流服务器还包括操作工信息管理模块，用于与现有的员工信息数据库进行交互，确定操作工并提供给所述的MES生产任务分配模块，同时更新操作工的信息。
4.如权利要求3所述的基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统，其特征在于，所述的生产控制端工作站还包括生产流程进度展示模块，用于将生产流程中所有生产环节及各个生产环节之间的连接拓扑关系转化为图形界面，以图形化的方式展示相关生产流程的执行进度。
5.如权利要求4所述的基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统，其特征在于，利用库表映射对MES生产流程环节模型、MES整体生产流程模型、工作流服务器以及MES生产流程信息数据库中的数据进行处理。
6.如权利要求I 5任一所述的基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 (I)接收外部生产指令数据,根据该外部生产指令数据从MES生产流程模型库中取出相应MES生产流程环节模型以及MES整体生产流程模型；按用户初始化配置，进行实例化，并在MES生产流程信息数据库中保存实例化后的MES生产流程环节模型以及MES整体生产流程模型；(2)针对实例化后的MES生产流程环节模型，取出相应的生产环节的活动信息、生产设备信息、生产环节的参考信息及生产环节的输出信息； (3)在步骤(2)得到的信息中提取所涉及的操作岗位信息，根据岗位信息为相关的岗位配备操作工，并通过所述数据交互接口向操作工发送任务分配通知，以及接收该操作工的回复； (4)在执行生产环节的活动时接收操作工的输入指令，在生产流程信息数据库中保存或者查询生产流程信息；在当前生产环节结束时，进行生产环节跳转，开始执行下一生产环节的任务。
7.如权利要求6所述的基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统的控制方法，其特征在于，步骤(3)中根据岗位信息为相关的岗位配备操作工时，与现有的员工信息数据库进行交互，在员工信息数据库中确定操作工，并更新操作者的信息。
8.如权利要求7所述的基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统的控制方法，其特征在于，在执行生产环节的活动时将生产流程中所有生产环节及各个生产环节之间的连接拓扑关系转化为图形界面，以图形化的方式展示相关生产流程的执行进度。
全文摘要
本发明公开了一种基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统，包括MES生产流程模型库，用于存储MES生产流程环节模型以及描述MES生产流程环节模型之间拓扑结构的MES整体生产流程模型；MES生产流程信息数据库，用于存储MES生产流程各个环节的生产执行数据；工作流服务器，调用所述MES生产流程模型库以及MES生产流程信息数据库，以执行MES工作流任务；生产控制端工作站以及数据交互接口。本发明还公开了该基于MES工作流的石化企业生产过程控制系统的控制方法。本发明以图形化的方式为操作工提供全景式生产环节的活动执行信息，能够实现对生产流程进度的实时控制，提高生产效率。
文档编号G05B19/418GK102880123SQ20121030899
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者荣冈, 李 诚, 冯毅萍, 苏宏业, 褚健 申请人:浙江大学