安鋼信息化系統(tǒng)的研究與集成

安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司 計(jì)控處 許 峰 杜麗娜 王 振 李棟國(guó) 劉 帥

安鋼信息化系統(tǒng)的研究與集成

安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司 計(jì)控處 許 峰 杜麗娜 王 振 李棟國(guó) 劉 帥

自2007年3月28日，安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱安鋼）信息化建設(shè)指揮部正式開(kāi)始實(shí)施信息化系統(tǒng)建設(shè)工作以來(lái)，安鋼信息化系統(tǒng)建設(shè)本著“總體規(guī)劃、分步驟實(shí)施”的方法進(jìn)行。2008年8月1日，安鋼的ERP（企業(yè)資源管理系統(tǒng)）和計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)開(kāi)始同步上線。同年11月1日，2個(gè)MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）也實(shí)現(xiàn)了同步上線。隨著實(shí)際應(yīng)用的逐步展開(kāi)，各系統(tǒng)仍在進(jìn)一步地完善優(yōu)化中。

一、系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.系統(tǒng)總體架構(gòu)。鋼鐵企業(yè)是流程型企業(yè)，鋼鐵生產(chǎn)是物理變化和化學(xué)變化混合的過(guò)程，其工藝復(fù)雜、生產(chǎn)條件嚴(yán)格，并且由多廠聯(lián)合生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備多、自動(dòng)化程度高，擁有大量的自動(dòng)化設(shè)備。鋼鐵企業(yè)的這些特點(diǎn)決定了鋼鐵企業(yè)信息化具有其自身的特點(diǎn)，不僅要進(jìn)行業(yè)務(wù)層的系統(tǒng)建設(shè)，還要考慮底層設(shè)備的控制和生產(chǎn)的管理。安鋼信息化系統(tǒng)由以下4級(jí)架構(gòu)組成：企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)、各鋼軋廠MES系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

2.ERP（企業(yè)資源管理系統(tǒng)）。安鋼ERP系統(tǒng)引進(jìn)了SAP（System Aplications and Products in Data Procssing）系統(tǒng)和商業(yè)集成化ERP套裝軟件，并采用了鋼鐵行業(yè)的通用解決方案，實(shí)施了模塊涉及銷(xiāo)售管理（SD）、生產(chǎn)管理（PP）、質(zhì)量管理（QM）、物料管理（MM）、財(cái)務(wù)管理（FI）、成本控制（CO）和商務(wù)智能（BI）等。ERP面向公司層面的管理活動(dòng)，關(guān)注企業(yè)的整體資源平衡和戰(zhàn)略計(jì)劃，屬于宏觀層面的內(nèi)容，但實(shí)時(shí)性相對(duì)較低。銷(xiāo)售、采購(gòu)、財(cái)務(wù)、運(yùn)輸?shù)葮I(yè)務(wù)實(shí)行一體化集中管理是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，ERP就是公司執(zhí)行的這些業(yè)務(wù)的統(tǒng)一平臺(tái)，承擔(dān)著銷(xiāo)售管理和財(cái)務(wù)管理、成本管理、運(yùn)輸管理、發(fā)貨管理等功能。

3.MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）。MES面向具體的生產(chǎn)單元（或區(qū)域），根據(jù)公司ERP下達(dá)的生產(chǎn)訂單編制各個(gè)工序作業(yè)計(jì)劃并組織生產(chǎn)，它關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)和各種實(shí)物精細(xì)的狀態(tài)，并對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行動(dòng)態(tài)地跟蹤，及時(shí)響應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的各種異?；顒?dòng)，因此它的實(shí)時(shí)性非常高。MES是生產(chǎn)線執(zhí)行生產(chǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)操作的平臺(tái)，承擔(dān)著生產(chǎn)線的規(guī)范管理、質(zhì)量控制、具體生產(chǎn)組織、合同跟蹤、質(zhì)量判定、質(zhì)保書(shū)管理、物料跟蹤和發(fā)貨作業(yè)等功能。

3.計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)。計(jì)質(zhì)量物流模塊信息系統(tǒng)涵蓋的領(lǐng)域十分寬廣，包括物流（進(jìn)廠物流、出廠物流、燒結(jié)物流、焦化物流、煉鐵物流、煉鋼物流、軋鋼物流）、生產(chǎn)管理（鐵前生產(chǎn)、煉鋼生產(chǎn)、軋鋼生產(chǎn)）、庫(kù)存（原料庫(kù)存、中間產(chǎn)品庫(kù)存、成品庫(kù)存）、檢化驗(yàn)（原料檢化驗(yàn)、各分廠過(guò)程檢驗(yàn)）、儲(chǔ)運(yùn)運(yùn)輸（進(jìn)廠運(yùn)輸、廠內(nèi)運(yùn)輸、出廠運(yùn)輸、汽車(chē)運(yùn)輸、火車(chē)運(yùn)輸）、儲(chǔ)計(jì)質(zhì)量設(shè)備（汽車(chē)衡、軌道衡、皮帶秤、鋼材秤）等方方面面，包含了安鋼供、產(chǎn)、銷(xiāo)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

二、系統(tǒng)功能的劃分

1.ERP與MES的分工。ERP面向公司層面的管理活動(dòng)，關(guān)注企業(yè)的整體資源平衡、戰(zhàn)略規(guī)劃和財(cái)務(wù)信息管理，屬于宏觀層面的范疇，實(shí)時(shí)性相對(duì)較低。MES針對(duì)各個(gè)生產(chǎn)廠，更關(guān)注于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)資源，即設(shè)備、工藝和物料等方面。相對(duì)于整個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，MES只提供了1個(gè)局部的信息。ERP的核心管理思想就是對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行管理，主要體現(xiàn)在精益生產(chǎn)、敏捷制造、事先計(jì)劃與事中控制，它強(qiáng)調(diào)計(jì)劃（銷(xiāo)售計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、采購(gòu)計(jì)劃等）的協(xié)調(diào)和控制。MES主要進(jìn)行管理生產(chǎn)的執(zhí)行，包括生產(chǎn)質(zhì)量控制、生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度、生產(chǎn)實(shí)績(jī)反饋等內(nèi)容?；趯?duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管控的需要，MES的管理更加細(xì)致。在ERP生產(chǎn)的長(zhǎng)期計(jì)劃指導(dǎo)下，MES根據(jù)底層控制系統(tǒng)采集的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行短期生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化等工作。

2.系統(tǒng)功能劃分。ERP與MES本著一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行劃分，應(yīng)保證系統(tǒng)業(yè)務(wù)的邏輯清晰，盡量減少數(shù)據(jù)傳輸量，避免1個(gè)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)邏輯在SAP和MES之間多次來(lái)回傳輸，減少SAP的計(jì)算量，在保證業(yè)務(wù)順暢、部門(mén)和崗位職責(zé)清晰、且能有效生成管理和分析報(bào)表數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行ERP與MES的功能劃分。

三、系統(tǒng)集成方案

1.整體集成方案。安鋼信息化系統(tǒng)構(gòu)成主要包括SAP ECC6.0、各鋼軋廠的MES和計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)。MES與各生產(chǎn)線的PCS/DCS之間相互通訊。各個(gè)MES之間也在傳遞數(shù)據(jù)，如煉軋中板MES向1780 MES傳遞要料計(jì)劃，計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收MES的檢驗(yàn)委托和檢驗(yàn)計(jì)劃，并將檢驗(yàn)結(jié)果返回相應(yīng)的MES。計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)向MES發(fā)送鐵水和原輔料的質(zhì)量信息，同時(shí)接收MES發(fā)送的計(jì)量委托。MES向PCS/DCS下達(dá)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃并接收生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)。計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)從PCS/DCS接收生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)。安鋼信息化系統(tǒng)整體集成關(guān)系如圖1所示。

2.ERP與MES的集成。根據(jù)產(chǎn)銷(xiāo)一體化的思想，ERP從接收銷(xiāo)售訂單開(kāi)始，根據(jù)合同要求和圖像標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后制訂工序計(jì)劃，生成作業(yè)指示，并在調(diào)度系統(tǒng)確認(rèn)后將其傳給作業(yè)管理系統(tǒng)。作業(yè)管理系統(tǒng)將其下發(fā)PCS（過(guò)程控制系統(tǒng)），PCS根據(jù)作業(yè)指示進(jìn)行生產(chǎn)，并將作業(yè)實(shí)績(jī)返回作業(yè)管理系統(tǒng)（包含質(zhì)量實(shí)績(jī)和消耗實(shí)績(jī)）。作業(yè)管理系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)實(shí)績(jī)進(jìn)行質(zhì)量管理和進(jìn)程管理，作業(yè)完畢后進(jìn)行入庫(kù)管理。最后由生產(chǎn)廠根據(jù)銷(xiāo)售發(fā)貨計(jì)劃，進(jìn)行成品發(fā)貨出廠。系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流集成如圖2所示。

3.ERP與計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)的集成。計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)根據(jù)采購(gòu)訂單進(jìn)行原、輔料的入廠收貨，并將產(chǎn)生的計(jì)量和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)上傳ERP進(jìn)行采購(gòu)結(jié)算。計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)根據(jù)下達(dá)的生產(chǎn)訂單進(jìn)行各生產(chǎn)單元的生產(chǎn)，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)和物料調(diào)撥數(shù)據(jù)上傳ERP進(jìn)行成本核算。計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)從接收交貨單開(kāi)始，經(jīng)過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)揀配，最后由發(fā)貨單位員工將發(fā)貨信息和銷(xiāo)售過(guò)賬信息上傳ERP。計(jì)質(zhì)量購(gòu)進(jìn)廠的業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流如圖3所示。

4.系統(tǒng)通訊技術(shù)的集成。ERP與MES間的通訊采用XI作為集成通訊平臺(tái)，MES與XI之間采用Web Service協(xié)議，通過(guò)SOAP message進(jìn)行通訊。XI與SAP之間采用XI協(xié)議，通過(guò)ABAP Proxy進(jìn)行通訊。MES和計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)之間采用Web Service進(jìn)行通訊。MES與PCS之間的通訊采用TCP/IP Socket協(xié)議。

三、系統(tǒng)集成產(chǎn)生的問(wèn)題與解決方案

1.ERP成本核算方式對(duì)生產(chǎn)的影響。目前，在采用SAP作為平臺(tái)實(shí)施ERP的鋼鐵企業(yè)中，對(duì)于主要產(chǎn)品成本的核算均采用基于生產(chǎn)訂單的成本核算。生產(chǎn)訂單是產(chǎn)品成本核算的載體，因此對(duì)于生產(chǎn)訂單的收貨和發(fā)料信息的處理，將決定計(jì)算出來(lái)的產(chǎn)品成本能否滿足管理的要求。鋼鐵企業(yè)鐵前的產(chǎn)品品種單一，不需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量判定處理，但生產(chǎn)中的帶出品比較多；鋼后產(chǎn)品品種復(fù)雜多樣，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量管理要求很高?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，鐵前產(chǎn)品采用多版本混合成本的核算方式，生產(chǎn)訂單主要針對(duì)不同的產(chǎn)品采用了多版本生產(chǎn)訂單。生產(chǎn)訂單的收貨與發(fā)貨只需滿足在會(huì)計(jì)期間（按月組織核算成本）內(nèi)，對(duì)帶出品的處理采用聯(lián)產(chǎn)品或者副產(chǎn)品的處理方式。但對(duì)于鋼后，MES根據(jù)ERP下達(dá)的生產(chǎn)訂單組織生產(chǎn)，鋼軋產(chǎn)品下線后需要根據(jù)其物理性能、化學(xué)成分和表面質(zhì)量狀況進(jìn)行質(zhì)量判定，因?yàn)殇撥埉a(chǎn)品的生產(chǎn)周期較短，因此鋼鐵企業(yè)的ERP大都沒(méi)有采用在制品的核算方案，通常采用2步移動(dòng)的方式來(lái)處理，即先按原物料確認(rèn)收貨，如有改變則改判后調(diào)撥入銷(xiāo)售庫(kù)房，否則直接調(diào)撥入銷(xiāo)售庫(kù)房。

2.物流信息的實(shí)時(shí)性。物流信息是信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，物流信息除了要滿足財(cái)務(wù)成本核算和生產(chǎn)的需求外，還要盡可能保證生產(chǎn)物流與系統(tǒng)信息的同步，盡可能保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)庫(kù)存的準(zhǔn)確。鋼鐵企業(yè)的很多大宗原燃料是含水物料，含水物料在ERP中一般按干基進(jìn)行收發(fā)存管理，而大宗原燃料的現(xiàn)場(chǎng)庫(kù)存管理和出入庫(kù)計(jì)量都是按濕基進(jìn)行管理，濕基的含水量很難在短時(shí)間內(nèi)測(cè)出。因此，為了能夠?qū)崟r(shí)地更新ERP庫(kù)存，需要對(duì)濕基量進(jìn)行系統(tǒng)庫(kù)存評(píng)估。

3.系統(tǒng)產(chǎn)量的問(wèn)題。在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，涉及對(duì)各單位的效益評(píng)價(jià)以及公司各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的持續(xù)優(yōu)化，產(chǎn)量指標(biāo)的計(jì)算和應(yīng)用是其中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)管理指標(biāo)。ERP產(chǎn)量可分為訂單產(chǎn)量和報(bào)工確認(rèn)量。訂單產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)以生產(chǎn)訂單的收貨量為基礎(chǔ)，根據(jù)合格品的計(jì)產(chǎn)原則進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；報(bào)工確認(rèn)量是按照產(chǎn)出的計(jì)產(chǎn)原則來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在確定系統(tǒng)計(jì)產(chǎn)原則時(shí)應(yīng)充分明確兩者之間的關(guān)系，最理想的方案是能夠?qū)烧叩慕y(tǒng)計(jì)結(jié)果統(tǒng)一起來(lái)。報(bào)工確認(rèn)量真實(shí)地反映了當(dāng)期投入和產(chǎn)出的實(shí)際情況，可作為公司成本核算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算的重點(diǎn)依據(jù)；訂單產(chǎn)量符合合格品計(jì)產(chǎn)原則，可作為質(zhì)量分析和行業(yè)報(bào)表的統(tǒng)計(jì)依據(jù)。

安鋼信息化系統(tǒng)項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中吸收了大量先進(jìn)的管理理念，同時(shí)，緊密結(jié)合安鋼的實(shí)際情況，突出實(shí)用效果，實(shí)現(xiàn)了“集中管理、協(xié)同作業(yè)、產(chǎn)銷(xiāo)一體、管控銜接、三流同步”的管理模式。隨著系統(tǒng)的投入運(yùn)行，安鋼又逐步規(guī)范了生產(chǎn)管理方式，建立了面向流程的集成化管理運(yùn)行機(jī)制，并且制定了“一級(jí)核算、集中管理、分層控制”的財(cái)務(wù)管理模式。