魏凱鋒，劉偉何，盛建村，李荻妍，蔡昊天

（1.金川集團(tuán)股份有限公司數(shù)字中心，甘肅 金昌；2.金川集團(tuán)信息與自動化工程有限公司，甘肅 金昌）

在流程行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中，存在大量與生產(chǎn)、能耗、化驗(yàn)等相關(guān)的數(shù)據(jù)均由人工記錄、分析與存檔，大批量的Excel 報(bào)表設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)錄入、統(tǒng)計(jì)分析給崗位人員和企業(yè)管理人員在企業(yè)生產(chǎn)和管理過程中帶來了極大的不便。本研究以某集團(tuán)公司熔煉分廠為背景，以FineReport 報(bào)表工具為基礎(chǔ)，提出一套基于工業(yè)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫和關(guān)系庫的生產(chǎn)報(bào)表自動化實(shí)現(xiàn)方案。通過生產(chǎn)報(bào)表的自動化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，有助于提高崗位人員工作素養(yǎng)及工作質(zhì)量，加強(qiáng)企業(yè)管理人員對企業(yè)生產(chǎn)的管理，進(jìn)一步提高企業(yè)信息化水平。

1 需求及建設(shè)目標(biāo)

某集團(tuán)熔煉分廠各工序存在大批量的日報(bào)、月報(bào)等由人工編制的Excel 統(tǒng)計(jì)報(bào)表，通常由崗位人員對分廠各工序生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)按小時(shí)進(jìn)行記錄并分析，管理和技術(shù)人員通過分析結(jié)果對其生產(chǎn)采取相應(yīng)的管控措施。然而，各種復(fù)雜報(bào)表的編制及大量數(shù)據(jù)的記錄給崗位人員工作造成沉重的負(fù)擔(dān)，同時(shí)人為因素引起的數(shù)據(jù)記錄不準(zhǔn)確以及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的滯后性導(dǎo)致管理和技術(shù)人員無法對生產(chǎn)做到精準(zhǔn)、及時(shí)的管控[1]。因此，建立一套生產(chǎn)報(bào)表自動化系統(tǒng)，可規(guī)范數(shù)據(jù)采集及錄入標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工作、提高工作效率，強(qiáng)化企業(yè)生產(chǎn)管理。

結(jié)合熔煉分廠各工序?qū)嶋H業(yè)務(wù)需求，生產(chǎn)報(bào)表自動化系統(tǒng)涵蓋DCS/PLC、無線終端設(shè)備、能源、檢化驗(yàn)等數(shù)據(jù)的自動采集與存儲，生產(chǎn)報(bào)表按時(shí)間自動生成并記錄數(shù)據(jù)，對關(guān)鍵三區(qū)指標(biāo)數(shù)據(jù)可進(jìn)行紅、黃、綠三區(qū)報(bào)警和批注，同時(shí)可對日數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析形成相應(yīng)的分析結(jié)果。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表自動化系統(tǒng)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)架構(gòu)見圖1，總體可分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層以及用戶層。

圖1 熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表自動化系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)層主要為報(bào)表業(yè)務(wù)提供多源數(shù)據(jù)源，通過工業(yè)隔離網(wǎng)閘PSL-A1081 對現(xiàn)場DCS/PLC、DTU/RTU、智能裝備等設(shè)備采用相應(yīng)的通信協(xié)議將所需數(shù)據(jù)采集至隔離網(wǎng)關(guān)，并通過Modbus、CommServer 等協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至工業(yè)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫pSpace 進(jìn)行存儲。通過ODBC Router 轉(zhuǎn)儲工具可將實(shí)時(shí)庫數(shù)據(jù)按需轉(zhuǎn)儲至關(guān)系庫，從而為后續(xù)業(yè)務(wù)的開展提供數(shù)據(jù)保障。

業(yè)務(wù)層主要為業(yè)務(wù)報(bào)表的開發(fā)，包括生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)報(bào)表、關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)報(bào)表、能源報(bào)表、關(guān)鍵三區(qū)報(bào)表、檢化驗(yàn)報(bào)表等生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

用戶層主要為用戶開放，完成對系統(tǒng)參數(shù)、用戶及用戶權(quán)限等參數(shù)進(jìn)行配置，同時(shí)給用戶提供報(bào)表操作及展示的平臺。

3 關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)采集與存儲 依據(jù)熔煉分廠業(yè)務(wù)需求，需對現(xiàn)場不同品牌的DCS/PLC、大量的能源計(jì)量儀表以及智能裝備等相關(guān)數(shù)據(jù)按需采集并存儲。工業(yè)隔離網(wǎng)閘PSL-A1081 支持多種品牌DCS/PLC 以及各種無線儀器儀表數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)發(fā)，對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)起到“防火墻”的作用，可確保工控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。工業(yè)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫pSpace 可對網(wǎng)閘采集與轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，存儲周期按需可達(dá)5-10 年。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲 為便于生產(chǎn)報(bào)表自動化系統(tǒng)對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，需將采集存儲在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)移到關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲，形成結(jié)構(gòu)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[2-3]。ODBCRouter 是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace 與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的銜接組件，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)的交互。按熔煉分廠報(bào)表業(yè)務(wù)需求，需確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲頻率；對照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲標(biāo)準(zhǔn)，對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲。為方便報(bào)表開發(fā)及后續(xù)修改，在Postgresql 中轉(zhuǎn)儲生成的結(jié)構(gòu)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表與業(yè)務(wù)關(guān)系表之間需建立insert觸發(fā)器和觸發(fā)函數(shù)。

3.3 表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表以前一天20 點(diǎn)開始，當(dāng)天20 點(diǎn)結(jié)束為當(dāng)天報(bào)表數(shù)據(jù)，因此需對當(dāng)天20點(diǎn)后數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間邏輯處理以滿足報(bào)表需求。建立select_year()、select_month_day()等函數(shù)對數(shù)據(jù)采集時(shí)間處理，select_month_day()部分實(shí)現(xiàn)邏輯如下：

熔煉分廠銅合成爐中央控制室生產(chǎn)原始記錄表結(jié)構(gòu)見表1。

表1 銅合成爐中央控制室生產(chǎn)原始記錄表結(jié)構(gòu)

3.4 生產(chǎn)報(bào)表開發(fā)與實(shí)現(xiàn) FineReport 是由帆軟自主研發(fā)的一款用于報(bào)表制作、分析和展示的報(bào)表開發(fā)工具，秉持零編碼的理念，易學(xué)易用，功能強(qiáng)大，以“專業(yè)、簡捷、靈活”著稱，僅通過簡單的拖拽操作便可制作中國式復(fù)雜報(bào)表，輕松實(shí)現(xiàn)報(bào)表的多樣化展示、交互分析、數(shù)據(jù)錄入、權(quán)限管理、定時(shí)調(diào)度、打印輸出、門戶管理和移動應(yīng)用等需求[4-5]。

熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表種類繁多，格式復(fù)雜，通過FineReport 報(bào)表開發(fā)工具可簡化報(bào)表開發(fā)流程，縮短報(bào)表設(shè)計(jì)與開發(fā)時(shí)間。FineReport 報(bào)表開發(fā)界面見圖2。

圖2 FineReport 報(bào)表開發(fā)界面

熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表主要包括生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)報(bào)表、關(guān)鍵三區(qū)報(bào)表、關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)報(bào)表、能源報(bào)表以及檢化驗(yàn)分析報(bào)表，除檢化驗(yàn)分析報(bào)表數(shù)據(jù)來源于第三方LIMS 系統(tǒng)外，其余報(bào)表數(shù)據(jù)均來自現(xiàn)場設(shè)備或系統(tǒng)，因現(xiàn)場原因無法采集的數(shù)據(jù)，將以人工錄入方式錄入。

熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表一般按照每小時(shí)記錄一次的方式定時(shí)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲至關(guān)系庫并在報(bào)表中展示，同時(shí)根據(jù)不同時(shí)間維度，自動生成相關(guān)數(shù)據(jù)的日報(bào)、月報(bào)、季報(bào)以及年報(bào)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并以圖形的形式進(jìn)行展示。通過超鏈接的方式可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵三區(qū)報(bào)表異常數(shù)據(jù)的報(bào)警與批注，但需對數(shù)據(jù)提前設(shè)定相應(yīng)的三區(qū)范圍。

熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表開發(fā)完成后，通過鏈接的方式可嵌入FinforWorx信息化生產(chǎn)管控平臺，相關(guān)人員可在平臺上對報(bào)表執(zhí)行相應(yīng)的操作，也可對熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表設(shè)置對應(yīng)的權(quán)限，按實(shí)際需求設(shè)置熔煉分廠報(bào)表填報(bào)權(quán)限和熔煉分廠報(bào)表只讀權(quán)限即可。圖3 為熔煉分廠銅合成爐中央控制室生產(chǎn)原始記錄。

圖3 熔煉分廠銅合成爐中央控制室生產(chǎn)原始記錄

合成爐生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控大屏主要對當(dāng)日和當(dāng)月數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后以圖形的形式直觀展示分廠生產(chǎn)運(yùn)行情況，主要對合成爐作業(yè)率、負(fù)荷率、電單耗、氧單耗、能源（電耗、風(fēng)、氧）以及生產(chǎn)（干/濕精礦處理量、放銅/渣量）等數(shù)據(jù)進(jìn)行日數(shù)據(jù)和月數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果展示。

4 系統(tǒng)應(yīng)用效果

4.1 多源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享 熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表自動化系統(tǒng)的開發(fā)打破了分廠各工序生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)“信息孤島”現(xiàn)象，打通分廠內(nèi)部上下游數(shù)據(jù)共享通道，通過分廠多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集與存儲，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的長期存儲，為將來分廠數(shù)字化業(yè)務(wù)的開展提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

4.2 生產(chǎn)報(bào)表自動生成 通過FineReport 報(bào)表開發(fā)工具完成各種報(bào)表的開發(fā)，可根據(jù)日期自動生成相關(guān)內(nèi)容，避免了報(bào)表“月月做，天天改”的現(xiàn)象。通過報(bào)表與關(guān)系庫的實(shí)時(shí)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)定時(shí)自動上傳，較之前紙質(zhì)報(bào)表人工錄入而言，最大限度地提高了數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，同時(shí)數(shù)據(jù)錄入更加快捷、方便，崗位人員由原來4 人縮減至1 人即可完成現(xiàn)有數(shù)據(jù)錄入工作，進(jìn)一步降低了分廠人工成本。

4.3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動分析 根據(jù)熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表需求開發(fā)對應(yīng)的日報(bào)、月報(bào)、年報(bào)，對于分廠產(chǎn)量或能耗等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析可通過系統(tǒng)后臺算法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，并將分析結(jié)果以圖形的方式直觀地展示。生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動分析提高了工作人員的工作效率，減少了勞動強(qiáng)度，對熔煉分廠日常生產(chǎn)起到輔助決策的作用。

4.4 生產(chǎn)管理精準(zhǔn)及時(shí) 通過熔煉分廠生產(chǎn)報(bào)表自動化系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，打通了分廠內(nèi)部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享通道，通過生產(chǎn)報(bào)表自動生成與生產(chǎn)情況實(shí)時(shí)分析，分廠管理和技術(shù)人員對生產(chǎn)的管控更加精準(zhǔn)、高效，生產(chǎn)匹配化更加完善。

5 結(jié)論

基于FineReport 開發(fā)的生產(chǎn)報(bào)表自動化系統(tǒng)在熔煉分廠的成功建設(shè)與應(yīng)用，改變了分廠原有生產(chǎn)和管理模式，對生產(chǎn)管理更加精細(xì)化，生產(chǎn)過程參數(shù)調(diào)整更加及時(shí)，數(shù)據(jù)共享更加準(zhǔn)確、高效，提高了熔煉分廠整體信息化生產(chǎn)和管理水平，已在集團(tuán)公司內(nèi)部樹立了信息化建設(shè)的典范，起到了標(biāo)桿示范作用，下一步將在現(xiàn)有報(bào)表數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，深入挖掘生產(chǎn)數(shù)據(jù)的價(jià)值，幫助企業(yè)管理人員對企業(yè)生產(chǎn)做出更精準(zhǔn)的管理。