MES系統(tǒng)在安鋼煉鋼及爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線上的應(yīng)用*

劉佩卿 劉鵬鳳 孫莉莉 宋九梅 劉力源

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

MES系統(tǒng)在安鋼煉鋼及爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線上的應(yīng)用*

劉佩卿 劉鵬鳳 孫莉莉 宋九梅 劉力源

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

介紹了MES系統(tǒng)的主要功能，MES系統(tǒng)在安鋼爐卷生產(chǎn)線上的實(shí)際應(yīng)用及功能擴(kuò)展。通過(guò)實(shí)施MES系統(tǒng)，提高了訂單一次完成率，縮短了交貨期，降低了中間庫(kù)存，減少了產(chǎn)品質(zhì)量異議。同時(shí)，也為其它信息系統(tǒng)做了數(shù)據(jù)支撐。

MES ERP 冶金 應(yīng)用

0 前言

安鋼煉鋼和爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線是安鋼“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，對(duì)安鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整具有舉足輕重的作用。該生產(chǎn)線的生產(chǎn)組織和管理必須貫穿煉鋼、軋鋼區(qū)域的所有工序，能夠?qū)嵭幸惑w化的生產(chǎn)管理和一貫制的質(zhì)量控制，并能合理調(diào)控各工序的生產(chǎn)作業(yè)。為此，安鋼在實(shí)施信息化建設(shè)的時(shí)候，在該生產(chǎn)線上采用了MES系統(tǒng)來(lái)完成上述功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)組織和數(shù)據(jù)采集、精細(xì)的生產(chǎn)控制和物流跟蹤、各級(jí)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的綜合集成，保證物流和信息流的高度一致，為生產(chǎn)和質(zhì)量管理提供了有效、快捷的手段，為生產(chǎn)管控水平和實(shí)物質(zhì)量水平的持續(xù)改進(jìn)和提高提供強(qiáng)有力的支撐，也有助于最大限度地發(fā)揮設(shè)備能力，取得最佳的效益。

1 系統(tǒng)概述

安鋼煉鋼及爐卷MES系統(tǒng)是安鋼信息化建設(shè)的主要組成部分，作為公司ERP系統(tǒng)的重要支撐，上下聯(lián)通現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備與企業(yè)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)縫連接與信息共享，起到承上啟下的重要作用，為提高銷售訂單的一次完成率、縮短交貨期、加快資金周轉(zhuǎn)、降低生產(chǎn)成本、提升企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

MES系統(tǒng)可覆蓋煉鋼、連鑄、爐卷軋機(jī)區(qū)域，管理和跟蹤的物料包括鐵水、鋼水、板坯、鋼板;自鐵水運(yùn)至混鐵爐開始，經(jīng)過(guò)煉鋼各工序和爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線，直至鋼板質(zhì)量判定合格后發(fā)貨出庫(kù)為止。其中:①煉鋼區(qū)域覆蓋從高爐鐵水進(jìn)入混鐵爐開始，經(jīng)脫硫、轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄、板坯切割，板坯出庫(kù);②爐卷軋機(jī)區(qū)域覆蓋從板坯入庫(kù)，經(jīng)加熱、軋制、鋼板剪切、冷矯直，直至最終成品發(fā)貨。

其功能范圍從接收ERP系統(tǒng)下發(fā)的銷售訂單開始，直至產(chǎn)出的板坯出庫(kù)、鋼板發(fā)貨為止，管理著煉鋼、爐卷區(qū)域的所有生產(chǎn)、質(zhì)量、物流等業(yè)務(wù)。系統(tǒng)采用三層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，前臺(tái)使用.net平臺(tái)開發(fā)，后臺(tái)使用PRO C。通過(guò)面向?qū)ο蠹夹g(shù)、組件技術(shù)的應(yīng)用，大大增強(qiáng)鋼鐵企業(yè)MES的可裁減性與適應(yīng)性［1］。

2 系統(tǒng)應(yīng)用

安鋼煉鋼爐卷MES系統(tǒng)面向具體生產(chǎn)單元，關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)和各種生產(chǎn)物料的具體數(shù)量和狀態(tài)，對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，及時(shí)響應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的各種異動(dòng)。系統(tǒng)作為煉鋼和爐卷產(chǎn)線管理生產(chǎn)、質(zhì)量相關(guān)業(yè)務(wù)及現(xiàn)場(chǎng)操作的信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線的銷產(chǎn)轉(zhuǎn)換、質(zhì)量設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、合同跟蹤、質(zhì)量判定、實(shí)物跟蹤、和發(fā)貨作業(yè)等功能。

2.1 銷產(chǎn)轉(zhuǎn)換和自動(dòng)質(zhì)量設(shè)計(jì)

系統(tǒng)自動(dòng)接收ERP系統(tǒng)下傳的銷售訂單，接收后由專職人員對(duì)訂單進(jìn)行初步審核，然后由系統(tǒng)對(duì)訂單進(jìn)行質(zhì)量設(shè)計(jì)，并轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)合同。質(zhì)量設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)生產(chǎn)合同的工藝路徑及從備料、生產(chǎn)、檢驗(yàn)到發(fā)貨出廠各工序的工藝參數(shù)、檢化驗(yàn)要求，還有各種作業(yè)指令以及各工序的物料重量和件數(shù)等，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的合同處理功能。為應(yīng)對(duì)不同的市場(chǎng)行情和銷售模式，系統(tǒng)提供期貨合同、現(xiàn)貨合同、預(yù)合同、內(nèi)部合同等多種合同類型，既可以按訂單生產(chǎn)，也可以按計(jì)劃生產(chǎn)，使產(chǎn)銷模式靈活化。

2.2 合同全程跟蹤

對(duì)銷產(chǎn)轉(zhuǎn)換后的生產(chǎn)合同進(jìn)行合并、排產(chǎn)，并對(duì)合同所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)流程進(jìn)行跟蹤管理。系統(tǒng)充分貫徹“按合同組織生產(chǎn)”的原則:整個(gè)生產(chǎn)組織緊密圍繞生產(chǎn)合同而進(jìn)行，生產(chǎn)計(jì)劃必須按照合同編制，或根據(jù)生產(chǎn)合同數(shù)量期限合理動(dòng)態(tài)優(yōu)化排產(chǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)跟蹤合同、材料信息，做到跟蹤準(zhǔn)確、查詢方便，為縮短生產(chǎn)周期、提高合同完成率和保證交貨期提供方便。通過(guò)合同跟蹤功能，可以查詢合同各工序明細(xì)信息，以及合同生產(chǎn)履歷信息。

2.3 計(jì)劃合理有效排定

計(jì)劃排定主要是根據(jù)生產(chǎn)管理模塊制定的生產(chǎn)命令，以爐為單位來(lái)組織煉鋼區(qū)域各主要工藝設(shè)備進(jìn)行協(xié)作生產(chǎn)，冶煉出符合合同要求的鋼水和板坯。同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)合同編制各個(gè)具體的爐卷軋機(jī)軋制作業(yè)計(jì)劃，并將軋制計(jì)劃下達(dá)至生產(chǎn)線各個(gè)二級(jí)系統(tǒng)。計(jì)劃管理以物料管理作為基準(zhǔn)，也就是說(shuō)計(jì)劃要管理到每個(gè)物料單位，其次是管理該物料在生產(chǎn)過(guò)程中占用的設(shè)備(即工藝路徑)和處理時(shí)間。計(jì)劃管理包括煉鋼計(jì)劃和軋制計(jì)劃。

煉鋼計(jì)劃是以爐次為單位進(jìn)行編制的，爐次信息中包含了所需經(jīng)過(guò)的各關(guān)鍵工序的作業(yè)要求。煉鋼計(jì)劃管理的起始點(diǎn)是轉(zhuǎn)爐裝入，終點(diǎn)是連鑄鋼包澆注完。管理過(guò)程是先設(shè)置連鑄預(yù)計(jì)劃，再排出鋼計(jì)劃，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)績(jī)，對(duì)轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄的生產(chǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序的全過(guò)程的管理。使系統(tǒng)能真實(shí)反映煉鋼區(qū)的各個(gè)工藝進(jìn)程，動(dòng)態(tài)刷新爐次制造命令狀態(tài)(即計(jì)劃狀態(tài))。

連鑄預(yù)計(jì)劃編制是針對(duì)整個(gè)連鑄生產(chǎn)過(guò)程而言的，功能包括煉鋼廠生產(chǎn)單元(含連鑄)的日分班生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的編制和下達(dá)。在煉鋼連鑄預(yù)計(jì)劃功能中，系統(tǒng)采用人機(jī)對(duì)話方式將材料申請(qǐng)?zhí)峤坏闹圃烀詈蜐泊芜M(jìn)行整理、排序、合并，并進(jìn)行計(jì)劃規(guī)程的自動(dòng)檢查、確定開澆時(shí)間和作業(yè)班次，然后以日分班計(jì)劃形式確定。

出鋼計(jì)劃是按煉鋼連鑄預(yù)計(jì)劃排定的澆注順序編制的，排出爐次在煉鋼各工序上的節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，并保證計(jì)算出的每爐次加工時(shí)間最短，各爐次之間在同一工序上時(shí)間不沖突。必要時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況和質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，對(duì)出鋼計(jì)劃作出適應(yīng)性調(diào)整。

軋鋼計(jì)劃是按照最終產(chǎn)品的組距和性能參數(shù)為依據(jù)編制的，根據(jù)指定條件對(duì)可以編入計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)的物料進(jìn)行篩選，對(duì)其進(jìn)行規(guī)程檢查，不滿足條件的物料置違規(guī)標(biāo)記。形成正式計(jì)劃后進(jìn)行釋放再生成作業(yè)命令(控制機(jī)組作業(yè)的命令順序及命令數(shù)據(jù))，下傳二級(jí)組織生產(chǎn);在計(jì)劃形成過(guò)程中涉及到一些機(jī)組的限制條件及軋制規(guī)程，這些條件作為靜態(tài)表存在，可對(duì)其查詢與維護(hù)。

2.4 實(shí)時(shí)物流跟蹤

物流跟蹤根據(jù)生產(chǎn)合同和二級(jí)上傳的生產(chǎn)實(shí)績(jī)，對(duì)合同各工序生產(chǎn)欠量進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)時(shí)監(jiān)控合同進(jìn)度，動(dòng)態(tài)反映合同的欠量、通過(guò)量，物流管理從銷售、質(zhì)量、生產(chǎn)、出廠直到財(cái)務(wù)結(jié)算為止，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤。

二級(jí)系統(tǒng)根據(jù)軋制計(jì)劃執(zhí)行生產(chǎn)，并將生產(chǎn)實(shí)績(jī)上傳給MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)根據(jù)上傳電文數(shù)據(jù)，及時(shí)更新計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)和物料狀態(tài)，并對(duì)生產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)，通過(guò)處理各種實(shí)績(jī)信息形成各種物料信息實(shí)現(xiàn)全程跟蹤管理，而且以物料狀態(tài)作為物料的進(jìn)程控制代碼，通過(guò)物料狀態(tài)實(shí)時(shí)反映物料的當(dāng)前狀況。實(shí)績(jī)信息和產(chǎn)品綜合信息可成生產(chǎn)報(bào)表供用戶查閱。

2.5 產(chǎn)品規(guī)范和冶金規(guī)范質(zhì)量管理

為貫徹一貫制質(zhì)量管理理念，在MES系統(tǒng)中建立了產(chǎn)品規(guī)范管理體系及冶金規(guī)范管理體系。產(chǎn)品規(guī)范支持銷售訂單處理，并規(guī)范產(chǎn)品的品名、標(biāo)準(zhǔn)、牌號(hào)、表面特性等，確保從合同到噴印、質(zhì)保書的統(tǒng)一。冶金規(guī)范對(duì)于產(chǎn)品的最終放行條件作了規(guī)定，對(duì)于同一種產(chǎn)品，可以針對(duì)不同的用戶、不同的用途分別制定不同的放行條件，真正體現(xiàn)了按用戶進(jìn)行質(zhì)量管理的理念。根據(jù)質(zhì)量設(shè)計(jì)的放行標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)產(chǎn)品的檢化驗(yàn)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品實(shí)物的自動(dòng)質(zhì)量判定。企業(yè)產(chǎn)品規(guī)范管理體系及冶金規(guī)范管理體系的建立，是實(shí)現(xiàn)一貫制質(zhì)量管理的關(guān)鍵技術(shù)。

MES系統(tǒng)以冶金規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范為基準(zhǔn)對(duì)各產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行控制，并且可以根據(jù)性判結(jié)果對(duì)不合格產(chǎn)品進(jìn)行在線封鎖。系統(tǒng)根據(jù)訂單的需求，以合同為主線，對(duì)產(chǎn)線涉及的加熱、軋制、平整及包裝等各工序進(jìn)行一貫制質(zhì)量設(shè)計(jì)，與訂單、生產(chǎn)管理系統(tǒng)密切配合，全程跟蹤產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從原料到成品的全面質(zhì)量控制。并在產(chǎn)品出廠時(shí)為用戶提供質(zhì)保書。

2.6 關(guān)鍵工器具壽命跟蹤

系統(tǒng)對(duì)煉鋼爐卷產(chǎn)線的煉鋼、連鑄、軋鋼過(guò)程中的重要工器具使用情況進(jìn)行跟蹤管理。在生產(chǎn)過(guò)程中鋼包、中間包、鐵水罐、結(jié)晶器、氧槍、軋輥等關(guān)鍵器具的使用直接影響到設(shè)備壽命以及生產(chǎn)成本。所以系統(tǒng)采集這些工器具的基本信息，跟蹤、管理當(dāng)前狀態(tài)和狀況，并建立相應(yīng)的使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.7 動(dòng)態(tài)庫(kù)存監(jiān)控

倉(cāng)庫(kù)管理對(duì)產(chǎn)線及銷售庫(kù)房的庫(kù)存信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。提供物料實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的庫(kù)位信息。物料按一定的原則最優(yōu)堆放，減少倒垛量。以生產(chǎn)計(jì)劃、物料實(shí)績(jī)?yōu)橹笇?dǎo)，產(chǎn)生物料的吊運(yùn)指令，與吊車無(wú)線終端一起實(shí)現(xiàn)物料庫(kù)位的跟蹤，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全局管理。其范圍從板坯進(jìn)入熱軋板坯庫(kù)開始，到板坯軋制成鋼板出廠為止的全過(guò)程跟蹤，并提供實(shí)時(shí)庫(kù)圖供用戶查閱。

2.8 及時(shí)高效發(fā)貨

庫(kù)房發(fā)貨以成品庫(kù)信息為依據(jù)，及時(shí)將合格品組織發(fā)貨，既保證了交貨期又合理控制庫(kù)存。依據(jù)銷售訂單和產(chǎn)成品資源情況，通過(guò)數(shù)據(jù)共享和采用一貫制管理方法，有效組織車輛，合理優(yōu)化揀配，提高出廠發(fā)貨精度，減少各部門間冗余的信息傳遞過(guò)程，縮短出廠周期，嚴(yán)格履行合同的執(zhí)行。

3 系統(tǒng)擴(kuò)展

在系統(tǒng)原有功能的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)安鋼的實(shí)際生產(chǎn)需求，還開發(fā)了一些新的功能。包括定重切割流程、試樣同委托流程、板坯套切外發(fā)流程等。

定重切割流程是根據(jù)新的生產(chǎn)需求開發(fā)的一套新流程。以往的生產(chǎn)模式是定尺切割方式，連鑄二級(jí)嚴(yán)格按照系統(tǒng)下發(fā)的尺寸進(jìn)行切割。這種方式在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在坯料不足或過(guò)多的情況，這樣就需要再次對(duì)板坯進(jìn)行組織生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)改造，將接收到的短坯的坯料需求重新計(jì)算轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)坯信息下發(fā)給二級(jí)生產(chǎn)，這樣產(chǎn)出的長(zhǎng)坯更符合實(shí)際需求，切割出的短坯也更符合實(shí)際需求，減少了帶出品，提高了軋成率，進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本。

試樣同委托流程也是分別根據(jù)質(zhì)量管理部門提出的需求進(jìn)行的二次開發(fā)，由于產(chǎn)線生產(chǎn)的部分特殊鋼種在做式樣委托時(shí)，需要針對(duì)個(gè)別試驗(yàn)項(xiàng)目做不同要求的試驗(yàn)，所以在取樣、委托、結(jié)果錄入方面有特殊的要求。根據(jù)需求開發(fā)了相應(yīng)的委托流程，實(shí)現(xiàn)了這一功能。

板坯套切外發(fā)流程是應(yīng)生產(chǎn)管理部門要求，對(duì)原有流程進(jìn)行了改造，突破了系統(tǒng)原有流程對(duì)不同爐板坯和套切板坯外發(fā)的限制，使得不同爐次的板坯和套切的板坯可以同車發(fā)送，并修改了接口，將坯料需求、爐次成分和套切信息傳送至計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)。

另外，通過(guò)MES系統(tǒng)，還為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廠實(shí)時(shí)成本和動(dòng)態(tài)成本分析、煉鋼及軋鋼生產(chǎn)時(shí)刻表、生產(chǎn)設(shè)備管理以及銷售部門的質(zhì)保書遠(yuǎn)程查詢等系統(tǒng)提供了接口和數(shù)據(jù)。

4 應(yīng)用效果

MES系統(tǒng)在安鋼煉鋼及爐卷軋機(jī)產(chǎn)線的應(yīng)用后，滿足了為公司四級(jí)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐的需要，同時(shí)為公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)搭建了一個(gè)快捷、高效的生產(chǎn)、質(zhì)量、銷售管理平臺(tái)。使得銷售、計(jì)劃、質(zhì)量、生產(chǎn)部門的工作更加規(guī)范，在銷售方面，實(shí)現(xiàn)了訂單、發(fā)貨、結(jié)算的閉環(huán)管理，縮短了交貨期，減少了中間庫(kù)存，業(yè)務(wù)可追溯性增強(qiáng);在計(jì)劃方面，實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃的垂直、扁平化的一級(jí)計(jì)劃管理、將繁瑣的工作簡(jiǎn)化、實(shí)現(xiàn)了合同跟蹤、提高了訂單一次完成率;在生產(chǎn)方面起到了嚴(yán)格管理、規(guī)范操作、監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程、加快生產(chǎn)節(jié)奏的作用;在質(zhì)量方面，實(shí)現(xiàn)鋼板判定自動(dòng)化，在縮短成品判定時(shí)間的同時(shí)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，保障了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了產(chǎn)品質(zhì)量異議。質(zhì)量數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)布到質(zhì)保書遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)，方便了客戶遠(yuǎn)程、及時(shí)查詢產(chǎn)品質(zhì)量信息。

2009年以來(lái)爐卷產(chǎn)線帶出品比例實(shí)現(xiàn)了持續(xù)降低，2010年1～10月份累計(jì)5.57%，比2008年22.90%降低了17.33%。生產(chǎn)運(yùn)行質(zhì)量的改善，促進(jìn)了爐卷訂單保障能力的同步提高。2010年1～10月份，爐卷一次訂單完成率由2009年的87.07%提高到90.36%，提升了安鋼交貨保證能力，增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

［1］畢英杰.鋼鐵企業(yè)MES的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)制造業(yè)信息化:學(xué)術(shù)，2005，34(4):40－42.

APPLICATION OF MES SYSTEM IN STEELMAKING AND STECKEL MILL PRODUCTION LINE

Liu Peiqing Liu Pengfeng Sun Lili Song Jiumei Liu Liyuan
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

The paper introduces the main functions of MES system，its actual application and function expansion in Steckel line.The implementation of the MES system improves order primary accomplishing ratio，shortens the delivery time，decreases intermediate inventory and product quality objection.At the same time it provides data support for other information systems

MES ERP metallurgyapplication

2011—9—27