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铸造行业是一个离散性行业,属于热加工,主要是一个毛坯生产的过程,具有生产周期长、工艺过程复杂、材料利用率低、能源消耗大等特点,特别是能源消耗占铸件生产成本的比例相当大,光材料和能源的投入占产值的55%-70%。而我国铸造行业的能源利用率仅为17%,铸造生产综合能耗是发达国家的两倍。铸造生产能耗高现状除了我国产业结构不合理、工艺装备落后等客观原因外,还有一个重要原因就是由于铸造行业“重技术,轻管理”的粗放管理模式,导致了在实际生产中企业的各生产单位只为完成生产计划而不重产品单耗的现象长期存在,之所以有这样的现象发生主要是因为大多数铸造企业无法对各生产单位能耗情况进行监控,缺乏准确及时的能耗数据,无法形成一种有效的能耗考核管理机制。此外,铸造企业的大量能耗高的重点设备和大型变压器,由于缺乏有效的监控手段,也无端得浪费了大量能耗。总之,铸造行业的能源管理十分重要,但又存在大量问题。
在企业加装二级、三级仪表计量点并联网,将仪表的能耗信息采集上来,建立企业的能源信息数据库,并以实际的能耗数据为基础对企业内部生产单位进行计量考核、对重点设备进行监控、建立产品的能耗标准,在此基础上分析设备状态、由生产计划预测各生产流程的能耗情况,使能源管理和设备管理、生产管理相结合,最终建立起一套有效的能源管理考核机制。建立企业的能源管理信息系统可以有效的解决以上问题。所以在信息化、全球化大发展的今天,设计与开发一套适合铸造行业特点的能源管理信息软件系统大力促进企业降能节耗以提高产品竞争力很有必要,特别是对立足于参与国际竞争的大型铸造企业来说不但具有重要意义,还有紧迫性。
能源管理信息系统是一个涉及多种技术的复杂系统。本文以在铸造行业具有代表性的一汽铸造一厂的能源管理信息系统的设计与开发为主要研究对象,力求开发出在铸造行业公用性比较强的能源管理信息系统。
通过能源管理信息系统的研究与开发,主要取得了以下成果:
1.由于现场数据采集点多具有很大的分散性,本文提出在铸造行业应采用性能可靠稳定的远方数据采集终端的方式。远方数据采集终端对各种类型的仪表有良好的兼容性,可缩短开发周期。并且在分析了各种可行的通讯方式的基础上,提出采用高效的基于TCP/IP协议通讯的光纤连接方式。实践证明这种方式稳定可靠。
2.在软件工程方面,本文在分析了当前比较流行的生命周期法、原型法、面向对象的开发方法的基础上,提出应采用适合铸造行业能源管理信息系统开发的在不同阶段采用不同软件开发方法的三种方法结合的一种实用的综合开发方法。实践证明这种开发方法在保证软件的正确开发方面起到了良好的作用。
3.在软件体系结构方面,本文在比较分析了当前开发管理信息系统流行的C/S、B/S结构的基础上,根据铸造行业能源管理信息系统具体需求,提出了应采用基于C/S和B/S结构的混合型结构,对数据采集、数据统计和报表等只需后台运行的功能采用C/S结构,而面向用户的基于WEB的分析和预测系统以及系统维护等功能采用B/s结构,以充分发挥两种结构的特点。
4.在系统软件结构的基础上,本文又提出了一种适合管理信息系统开发的具有四层结构的一般开发模型,该模型自下向上将整个系统分为数据组织层、数据访问层、业务规则层、表示层四层,每一层为上一层提供服务,并作为下一层的客户,内部的层只对相邻的层可见,这样四层相互独立而又相互协调构成了一个有机的整体。在实际开发中,应用这个开发模型,使得系统高效、层次清楚、扩展性和可维护性好,取得了良好的效果。
5.一汽铸造一厂2005年单耗为609.51标煤/吨,2006年在能源管理信息系统的部门功能实施的基础上单耗降低为592标煤/吨,2007年在能源管理信息系统完善的基础上一汽铸造一厂的能源管理人员预计可以达到570标煤/吨。可见系统的实施可以大大降低产品的单耗。
一汽铸造一厂的能源管理信息系统的设计与开发就是在利用以上成果的基础上取得了良好的开发效果,系统的实施大大降低了能源管理人员的工作强度,给能源分析人员提供了完备的数据,实现了现阶段条件运行的各种分析功能,并在此基础上建立了公司的产品单耗标准,初步形成了能源管理和生产管理、设备管理相结合的能源管理模式,这为实现以最小的能源消耗取得最大的生产效果的目标奠定了良好的基础。由于一汽铸造一厂的行业地位,为系统在铸造行业的其它企业应用实施起到了良好的推动作用。