胶类中药MES系统及关键技术研究

发布时间：2020-07-15 11:35

【摘要】：随着新一代信息通信技术与制造业的深度融合,全球范围内新一轮产业变革蓬勃兴起。2015年,国务院发布“中国制造2025”规划,明确将智能制造作为制造业发展的主要方向。制造执行系统(Manufacturing Execution System,简称MES)位于智能制造信息化系统的中间层,其重要性不言而喻。在此背景下,课题以某企业胶类中药生产线为研究对象。针对产线存在的自动化水平低下、信息化管理落后等问题,在实地调研基础上,对管理现状与设备自动化需求进行分析,设计了基于MES的网络架构与数据管理平台,并对水含量软测量进行建模。其中,工厂网络采用标准工业以太网,保证网络的适用性和可拓展性,四个生产车间采用冗余环网进行连接,为数据的自动采集和分析奠定网络基础;数据管理平台分为采集层、存储层、分析层、应用层,每相邻两层可进行数据交互,形成数据驱动下的“感知-分析-决策-执行-反馈”闭环,重点对生产全过程的数据进行了详细分析,提出数据采集整体方案,避免了数据多采或采集不够造成的问题;利用灰色关联度算法,筛选出8个与水含量关联度较高的辅助变量,建立基于支持向量回归(Support Vector Regression,简称SVR)算法的水含量软测量模型。实验结果显示均方差为0.016,平方相关系数为0.9098,最大绝对误差为0.3149%,模型具有良好的预测性能。最后,分析胶类中药的业务流程,设计MES系统的用例图,开发系统原型,并对其功能模块进行说明。总体而言,国内胶类中药的智能化生产水平处于初级阶段。课题关于MES系统及关键技术的应用研究,对胶类中药企业及其他中药企业的智能化改造均具有一定的实践指导意义。
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;R288
【图文】：

信息化体系,三层

2ES 系统的定义，其重要功能包括 11 个模员管理、数据采集、设备管理、质量管控追溯、生产单元分配以及性能分析[9]。由发，最初实施时没有必要不加分析的增加功能扩展。这些功能的实现离不开信息的业提供上层的管理服务，不对现场生产提控服务，通过 HMI 等方式向管理人员提的管理。这样，ERP 和 PCS 之间就出现了决 ERP 与 PCS 之间的“断层”问题，使得也是 MES 在整体信息化系统中重要作用系统间交互的信息，虚线框上半部分是从半部分信息流向相反，保证了数据的有效

近三十年,制造企业,信息交换,三层

图 1.2 三层系统间的信息交换经过近三十年发展，MES 系统得到制造企业的普遍重视，智能化应用的需求越来越广。美、德、日等制造强国对 MES 系统的研究和应用已经很深入，应用领域覆盖离散与流程制造各个行业[10,11]。在中药制药行业中，左苏平提出基于贝加莱的制药智能工厂解决方案，在某制药企业得以验证，得到了良好的应用效果，解决方案对其他中药企业的智能化改造具有一定的适用性，但是方案未针对生产过程中需要采集哪些参数做分析[12]。李亚凯等介绍了 MES 系统在制药行业中的应用，通过 PharmaSuite 软件仿真，验证了制药行业应用 MES 系统相较于传统生产模式有较大优势[13]；陈艳霞提出基于中药制造提取车间各类状态数据的在线采集和实时控制方案，构建了提取车间智能制造体系,但对数据采集方式、工厂网络架构以及信息化系统的实现未进行设计[14]；姜健等建立了生产制造网络系统平台，实现计划层与执行层的集成[15]；罗宪礼提出中药制药企业信息化集成模型以及中药行业 MES 系统架构，主要内容是软件架构和工厂网络设计，对数据采集讨论较少[16]。

工艺流程图,工艺流程图

图 2.1 工艺流程图：预处理。预处理包括浸泡、切块、洗皮三个工序，所用到示，目前基本是人工操作。其中，浸泡一般泡 7 天，干皮需的夏天，长时间的浸泡会产生腐味，浸泡过的污水对环境影水，造成水资源的浪费。目前市面上的智能泡药池可将泡药水次数减少且不需要人工操作，应选用智能浸泡机，缩短泡以适应绿色制造、敏捷制造的要求。浸泡后有刮毛去腐肉的些半自动化设备，但是效果不理想，需要厂家衡量是否选用刮毛去腐肉后的皮进行切割，大小 12~15 厘米左右。人工切块，可以选用自动化切块机，切块大小和速率均可以调节，能前用的洗皮机都是依靠技术工人启动、停止，冲水以及加入掌控，不能达到统一标准，相关数据不能采集。应采购成熟需人工干预，可设定工艺参数，便于制定统一的工艺标准。

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