自动化生产线

目录1 S95和S88 (2)1.1 什么是S95? (2)1.2 为什么要S95? (2)1.3 S95模型概述 (2)2 常用词语解释 (5)3 生产线过程 (6)4 ERP系统 (8)1 S95和S881.1 什么是S95?解释什么是S95，先看一下什么是SP95。

SP95是仪表、系统和自动化协会(ISA)的一个委员会。

我们用SP95代表这个委员会，SP表示标准项目，而95代表ISA 的第95个标准项目，而且最巧合的是委员会的第一次会议在1995年召开。

此委员会开发一系列标准称作SP-95“企业控制系统集成”标准，包括以下部分：●ANSI/ISA-95.00.01-2000“企业-控制系统集成-第一部分：模型和术语(ModelsandTerminology)”，此部分2000年7月15日通过；●ANSI/ISA-95.00.02-2001“企业-控制系统集成-第二部分：数据结构和属性”，此部分2001年10月17日通过；●ISA-95.00.03“企业-控制系统集成-第三部分：制造业运作模型”，此部分正在委员会讨论；●ISAS95WG1“事务处理技术报告”，此部分正在委员会讨论。

综上所述，S95模型是这一系列标准中的部分，SP95的国际化版本称为ISO/IEC62246，由IEC/SC65第15联合工作组共同工作。

1.2 为什么要S95?S95企业控制集成标准的产生是来源于实际应用集成的需要。

在实际应用集成中，不管是最终用户还是集成商都面临着一些问题，如集成没有公共模型、不同厂商的产品十分困难，与最终用户的需求之间沟通有问题，人们将时间花在统一技术术语上而不是解决问题上，集成的系统难于维护等。

为了解决相应的问题，国际上前几年不同的组织和用户一起做了大量的工作。

20世纪80年代末期，一些用户、厂商和学术机构的团体在Pursue大学开发了计算机集成制造，即著名的CIM标准。

而1988年发起的SP88委员会则负责批次控制部分的标准建立。

1.3 S95模型概述S95标准定义了企业商业系统和控制系统之间的集成，可分成三个层次，即企业功能部分，信息流部分和控制功能部分。

企业功能基于Pursue大学当初建立的CIM功能模型；信息流部分基于Pursue大学的数据流模型图和S88批次标准；而其控制功能则基于Pursue和MESA的功能模型。

图1为一个简单的表述。

图1 S95模型示意图SP95的不同部分对不同层次的功能分别定义，第一层企业级的控制域定义在S95的第一部分，第二层次信息交换方面，4种信息流交换的分类和对象模型也定义在第一部分，而对象模型的属性定义在第二部分，而底层的生产制造和控制层的域也定义在第一部分。

S95的第三、四部分定义了制造车间（第3层）中的8类活动模型：定义管理、资源管理、详细计划、调度、执行、数据收集、分析与追踪，以及这些活动模型之间的数据流。

这些活动模型主要用于生产控制、设备维护、质最保证、库存管理等业务管理。

从原材料、能源和信息到产品的转换过程中，这些活动对成本、数量、安全和时间等参数进行协调、指导和追踪。

图2是生产控制业务的管理活动模型。

图2 生产业务管理活动模型1.4 S95模型与S88的定义关系以上定义与S88的批次规范标准的内容也有很好的结合，在以下几个方面均各司其职，互相融合。

总体来说，S88仅对批次过程进行定义，范围较小，而S95中定义的标准同时适用于批次、离散和连续过程，具有广泛实用性。

1.产品定义S88批次配方管理包括通用配方管理和现场配方管理均融合在产品生命周期管理部分，其主配方和控制配方的管理由图2的定义管理部分实现，而两者之间的信息交换则遵循S95的生产规则标准。

2.资源管理S88中的批次材料的存储和移动位于图2中的资源管理部分，而S95则描述了资源的可用性，确认的资源能力和无法达到的能力，以及对上层商业系统关于资源能力的信息交换定义。

3.生产计划S88的批次计划着重于批次列表的执行，位于图2最底层的执行部分，而S95则对三方面的活动进行定义：与商业系统生产信息的交换、生产厂和生产区域的细化的生产能力计划，以及在生产部署部分定义的生产流程定义。

4.生产执行生产执行在不同的标准中侧重面不一样，S88着眼于批次过程管理和单位设备的监督，偏重于过程和批次单元设备资源的管理。

S95则关注于生产部署的工作列表的执行情况。

5.生产信息S88只定义批次历史，需要批次的事件记录。

S95则广泛定义了以下4个方面的内容：生产性能的信息；产品和资源跟踪，跟踪生产的产品和消耗的资源，分析成本和生产性能，材料移动和产品谱系跟踪；产品和过程分析，包括生产约束分析，生产关键指标分析，SPC/SQC以及质量测试；数据采集，包括对所有生产相关的数据的搜集和存储。

6.物理模型在S88中必须定义的最高层是过程单元，然后下层是设备单元，而S95的物理模型则包含更全面的内容：从最上层的企业开始，到下一层的生产厂→生产区域→制造线→工作单元，其中的制造线对应于S88中的过程单元，工作单元或称生产单元对应于S88中的设备单元Unit，而在此之下，双方均根据不同的流程特点定义相应的设备对象。

2 常用词语解释集成（integration）就是一些孤立的事物或元素通过某种方式集中在一起，产生联系，从而构成一个有机整体的过程。

系统泛指由一群有关连的个体组成，根据预先编排好的规则工作，能完成个别元件不能单独完成的工作的群体。

所谓系统集成（SI，SystemIntegration），就是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备(如个人电脑)、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。

系统集成应采用功能集成、网络集成、软件界面集成等多种集成技术。

系统集成实现的关键在于解决系统之间的互连和互操作性问题，它是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构。

这需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、建筑环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题。

工艺（Craft）是劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行增值加工或处理，最终使之成为制成品的方法与过程。

架构：人们对一个结构内的元素及元素间关系的一种主观映射的产物。

优化是科学研究、工程技术和经济管理等领域的重要研究工具。

它所研究的问题是讨论在众多的方案中寻找最优方案。

例如，工程设计中怎样选择设计参数，使设计方案既满足设计要求又能降低成本；资源分配中，怎样分配有限资源，使分配方案既能满足各方面的基本要求，又能获得好的经济效益；在人类活动的各个领域中，诸如此类，不胜枚举。

优化这一技术，正是为这些问题的解决，提供理论基础和求解方法，它是一门应用广泛、实用性很强的科学。

优化包括寻找最小值和最大值两种情况。

寻找函数f的最大值等价于－f最小值寻优，所以两种情况可归结到一起研究。

生产流程：通俗解释中，生产流程又叫工艺流程或加工流程，是指在生产工艺中，从原料投入到成品产出，通过一定的设备按顺序连续地进行加工的过程。

也指产品从原材料到成品的制作过程中要素的组合。

生产设备指在工业企业中直接参加生产过程或直接为生产服务的机器设备，主要包括机械、动力及传导设备等。

在设计领域，构成，指将一定的形态元素，按照视觉规律、力学原理、心理特性、审美法则进行的创造性的组合。

生产线：产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动所构成的路线。

狭义的生产线是按对象原则组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则，配备生产某种产品（零、部件）所需要的各种设备和各工种的工人，负责完成某种产品（零、部件）的全部制造工作，对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。

3 生产线过程链接 链接图3 生产线构成简图设计电气自动控制系统时不仅要考虑设备本身的运转条件，而且要考虑在什么条件下转、怎么转、什么时候转、故障状态下停了怎么办、生产故障停怎么办等等。

工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。

什么是程序控制法就一般而言，管理中采取的控制可以在行动开始之前、进行之中或结束之后进行，称为三种控制模型。

第一种称为前馈控制或预先控制；第二种称为过程控制或同期控制；第三种称为反馈控制或事后控制。

当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。

反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。

测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。

这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。

PID （比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。

PID 控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

设备1 设备2 设备3 电气 回路 自动化 监测诊断 仪表 阀门 优化 控制过程 控制图4 PID原理图4 ERP系统ERP系统是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。

它是从MRP(物料需求计划)发展而来的新一代集成化管理信息系统，它扩展了MRP的功能，其核心思想是供应链管理。

它跳出了传统企业边界，从供应链范围去优化企业的资源。

ERP系统集信息技术与先进管理思想于一身，成为现代企业的运行模式，反映时代对企业合理调配资源，最大化地创造社会财富的要求，成为企业在信息时代生存、发展的基石。

它对于改善企业业务流程、提高企业核心竞争力具有显著作用。

图5 某企业集成模型我们举个现实例子来说明一下什么是ERP。

一天中午，丈夫在外给家里打电话：“亲爱的老婆，晚上我想带几个同事回家吃饭可以吗？”（订货意向）妻子：“当然可以，来几个人，几点来，想吃什么菜？”丈夫：“6个人，我们7点左右回来，准备些酒，烤鸭，番茄炒蛋，凉菜，蛋花汤……。

你看可以吗？”（商务沟通）妻子：“没问题，我会准备好的。

”（订单确认）妻子记录下需要做的菜单（mps计划），具体要准备的东西：鸭，酒，番茄，鸡蛋，调料……（bom物料清单），发现需要：1只鸭蛋，5瓶酒，4个鸡蛋……（bom展开），炒蛋需要6个鸡蛋，蛋花汤需要4个鸡蛋（共用物料）。

打开冰箱一看（库房），只剩下2个鸡蛋（缺料）。

来到自由市场，妻子：“请问鸡蛋怎么卖？”（采购询价）小贩：“1个1元，半打5元，1打9。

5元。

”妻子：“我只需要8个，但这次买1打。

”（经济批量采购）妻子：“这有一个坏的，换一个。

”（验收，退料，换料）回到家中，准备洗采，切菜，炒菜……（工艺线路），厨房中有燃气灶，微波炉，电饭煲……（工作中心）。