魏西宁 张玉梅

1  前言
随着国际市场竞争加剧，世界能源紧缺，采用信息技术改造传统企业已成为必然的趋势。从CIMS实施的情况看，其经济效益十分显著，一般达到几千万美元的年增经济效益，回收期为一年到两年。大庆石化乙烯厂属国家大型企业（Ⅱ），是“三烯”、“三苯”等化工基础原料的主要生产厂。从目前乙烯厂生产和管理的现状来看，生产过程中控制较低、能耗较大、运行不够稳定、质量波动幅度大，影响了企业的竞争能力；生产管理处于半手工阶段，各管理分系统孤立运行，不能有效地进行科学管理。这些因素成为进一步发展的障碍。为了克服这些瓶颈，实现该厂的长远发展目标，实施CIMS工程成为必由之路。
2  总体设计
2.1  DQE-CIMS体系结构
(1)  系统参考体系结构
根据生产经营具体情况，选择可以适用于流程行业的Purdue企业参考体系结构（PERA）为指导和基础，建立系统各层次间的递阶控制关系，明确各子系统间的数据连接，综合考虑人和组织的行为因素，并将DQE-CIMS的生命周期分为：概念阶段、定义阶段、初步设计阶段（说明阶段）、详细设计阶段、分步实施、安装阶段及运行维护阶段，以保证CIMS项目的顺利实施，并能融入未来企业的运行中去。DQE-CIMS采用了总体集成层次模型，如图1所示。
 

图1  DQE-CIMS总体集成层次模型

2)  系统信息集成模型
根据大庆石化乙烯厂的需求，及现有计算机应用和资金条件确定DQE-CIMS系统的信息集成模型，如图2所示。空心双箭头线表示数据的存储和来源空间，单实线表示数据信息间的关联。其中，经营决策层根据生产状况以及上级指令等信息，作出企业经营决策，从而形成生产计划、财务计划、物资供应计划、能源计划、检修计划等。管理信息层收集处理企业管理方面的信息，包括计划、财务、供应、质量、安全、技术等。调度层综合企业管理信息和生产信息对生产综合计划进行分解，生成短期作业计划，并进行日调度，直接给过程监控层下达生产指令。车间管理层在信息处理过程中起衔接实时数据库和关系数据库的作用，它把实时数据经过加工处理，提供给辅助决策、经营管理和生产调度使用，同时把决策和调度指令通过实时数据库下达到过程监控层。过程监控层完成过程监视、流程模拟、过程优化、先进控制、故障预测及诊断所需的信息处理。

图2  系统信息集成总模型

2.2  系统接口设计
系统接口设计包括硬件接口、软件接口和后续预留接口。硬件接口是CIMS 系统为获取必要的运行基础数据，而与硬件设备进行交互的接口。系统中的各个工作站通过网卡或调制解调器与网络相连，通过局域网或广域网获取数据。现场DCS实时数据通过光纤及光纤连接设备与现场的小型机ALPHA 4710相连，小型机通过网卡和光纤与乙烯厂的企业内部网相连。
    DQE-CIMS的软件接口主要是外部软件接口。外部软件接口是指CIMS 系统与其它信息系统间进行数据交换和功能集成的接口。相应的其它信息系统主要有财务管理系统、劳资管理系统、培训管理系统、组织干部管理系统和实时数据库系统等。
2.3  系统配置
(1)  网络服务器及工作站的配置
    DQE-CIMS系统的服务器应以中档服务器为主。乙烯厂现有ALPHA 4710小型机一台，作为实时数据库服务器，为了保持企业内部计算机结构相同，系统的计算机服务器选用DEC公司的ALPHA系列机。微机服务器为两台HP双CPU专用服务器，主频300Hz，内存128M，硬盘18G，光驱24倍速。系统的操作系统软件采用微软公司的WINDOWS NT SERVER 4.0中文版，工作站操作系统选用WINDOWS95/WINDOWS98中文版。工作站配置为：操作系统为WINDOWS 95 或WINDOWS NT工作站，应用软件为INTERNET EXPLORE 3.0以上的版本，主机为586以上的机器，内存16M以上，主频90Hz以上，硬盘1.2G以上，彩色显示器，网卡和打印机。
(2)  网络管理软件
网络管理的任务是实现对网络设备（如交换机、集线器、路由器等）的管理及对连接设备的线缆的管理。该软件应提供对简单网络管理协议（SNMP）的支持及对远程监控（RMON）的支持。通过SNMP协议，系统管理员可以利用管理信息库（MTB）来存取SNMP设备的实际数据及数据说明。从管理站获取设备对象的信息，操纵对象产生特定的操作或修改设备的配置设定等。RMON则可以获取流量的统计数据，并对网络参数进行调节，从而实现对网络的故障诊断、规划和性能优化。DQE-CIMS系统采用ACCTON网管软件作为本系统的网络管理软件。
3  总体技术
CIMS是一项覆盖企业全部生产经营活动的系统工程，它必须具有高度的实用性和开放性，并应考虑今后的扩展余地，同时要充分认识到实施CIMS工程所面临的技术关键问题。
3.1  接口技术
Aspen Plus是大型通用的流程模拟系统，它以严格的机理模型为基础，对生产过程进行模拟，实时数据库软件把生产装置实时数据及时送给Aspen Plus，并把计算结果返回数据库供生产经营决策使用。Aspen Online把实时数据库的数据提供给Aspen Plus，并把其计算结果通过实时数据库提供给DCS的操作员。
DCS需要把各种数据通过网络传输到实时数据库中，但不同型号的DCS使用的接口和通讯协议均不一样，实现DCS与实时数据库的接口是信息集成的关键。在DQE-CIMS中选用了大庆金桥信息技术工程有限公司自行研制的实时数据库平台ConRSDP，它是一个开放式系统，为各个组成部分提供了相对独立的用户接口。
3.2  网络技术
网络系统是所有应用系统能够正常运行的关键，因此网络技术成为CIMS系统实施过程中的关键技术。基于交换的体系结构是未来网络技术发展的方向，交换技术能够满足未来网络容量增长的需求，满足网络节点的快速增长及对带宽有很高要求的视频和多媒体等应用的需要。目前，大庆石化总厂FDDI光纤主干网已经建成使用，并连入Internet，同时提供远程访问服务。乙烯厂以DEC Switch 900EF作为接入节点，已经具备了连入总厂FDDI主干网的条件。DEChub 900是一个能同时支持FDDI、令牌环网、Ethernet等多种网络互连技术的多通道智能HUB，它既具有向ATM过渡的升级能力，同时也是一个具有跨世纪实力的网络互连设备。因此，在硬件方面使用了网络监控站和各智能HUB的管理模块；在软件方面则使用了运行在网管工作站上的ACCTON网管应用软件。
3.3  数据库技术
乙烯厂有一定的计算机应用基础，企业中现有的信息环境相当复杂，并存在着多种数据环境，如关系数据库Oracle、Sybase、Foxpro和SQL Server等；实时数据库ConRTDB。为充分利用现有计算机软硬件资源，保护已有软件资源，实现企业信息的总体集成，并保证系统运行的平稳过渡，实现异构数据库间的数据共享和数据一致是其中的关键。随着各种数据库产品功能的日趋完善，均可进行透明访问。
采用三层数据库结构，即数据库服务器――应用服务器――客户工作站，应用服务器技术的使用，使客户端无需安装开发环境和应用程序，整个应用系统采用B/S模式。基于Internet浏览器技术的动态交互，采用ActiveX控件方式，使WEB服务器从数据库服务器中提取各种信息。
实时数据库和关系数据库的信息是实现企业生产经营集成的关键。只有实现实时数据和关系数据的共享，才能使生产数据及时经整合汇总处理，成为生产管理和经营决策的依据。在DQE-CIMS中采用了大庆金桥公司研制的ConRSDP实时数据库平台。该平台不但提供了与关系数据库的ODBC接口，而且提供了实时数据WEB接口ConWEB软件。所以可以使用ODBC实现实时数据库和关系数据库的数据交换，同时可以实现实时数据的信息发布。
3.4  基于Internet的浏览器技术
实现WEB页面更新的方式主要有ActiveX技术和JAVA动态页面技术两种。ActiveX技术是通过下载ActiveX控件来实现与网上信息的动态更新和交互，实现的信息表示和交互方式也更为灵活，并有丰富的开发工具支持，但对客户机的性能要求较高。动态页面技术则通过CGI、ASP编程或嵌入各种Script语言来实现。根据用户的需求，以及与实时数据库ConRTDB的接口，使用ActiveX技术来实现WEB页面的动态更新更为合理。
4  结语
本项目从1998年年初立项开始进行企业的需求调研分析、初步设计、详细设计、程序编制、部分系统调试运行，证明了本文的设计方案、技术路线是正确的。大庆石化乙烯厂CIMS示范工程(DQE―CIMS)同时考虑了经营、物资供应、产品运输储存、新产品、加工方案、市场需求等企业活动，根据企业原料的变化、市场对产品需求的变化，运用CIMS思想，在不同时空层次上，实现生产过程物资流和信息流的综合控制和管理，使企业更具有柔性，推动企业管理上水平。DQE-CIMS是我国化工行业的第一家的“863计划”CIMS示范工程，并且采用自行研制开发的实时数据库软件平台，开创了在CIMS项目中使用国产软件的先例，具有重大的经济和政治意义，为民族软件工业的发展，为国产化软件的推广创造了条件。