馬鋼車輪MES原料管理模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉 磊

（安徽馬鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司，安徽馬鞍山 243000）

1 系統(tǒng)建設(shè)背景

車輪現(xiàn)有MES系統(tǒng)由于建設(shè)的時(shí)間較早，越來越不能滿足公司的管理理念和要求,與SAP的接口和公司的結(jié)算體系也存在差異，因此為降低系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜性，減少系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互，保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行，并降低系統(tǒng)運(yùn)維成本，將對(duì)目前車輪公司MES系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)車輪MES系統(tǒng)與QMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合及MES與各工序控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互功能。通過建立一套全新的車輪MES系統(tǒng)，以滿足公司整體信息化和車輪產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量管理的需求。

原料管理作為馬鋼車輪MES系統(tǒng)的重要功能模塊之一,以原料及其相關(guān)的信息為管理對(duì)象,從SAP、特鋼三級(jí)系統(tǒng)以及檢化驗(yàn)系統(tǒng)等外部系統(tǒng)獲取相關(guān)訂單、批次、檢驗(yàn)等信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)原料庫(kù)存的自動(dòng)化和精細(xì)化管理。同時(shí),向其他外部系統(tǒng)提供原料對(duì)應(yīng)的庫(kù)存、質(zhì)量等信息,保證企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的順暢運(yùn)行。

2 MES系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 MES系統(tǒng)架構(gòu)

MES系統(tǒng)存在于企業(yè)在過程控制與企業(yè)ERP之間的車間作業(yè)調(diào)度和控制管理系統(tǒng)之間，它主要解決生產(chǎn)作業(yè)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度和排序、物流生產(chǎn)和質(zhì)量信息的在線跟蹤以及對(duì)突發(fā)事件的處理、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視及故障診斷、運(yùn)輸調(diào)度等功能。本系統(tǒng)基于Proficy軟件平臺(tái)進(jìn)行定制開發(fā)。Proficy的獨(dú)特性在于它的高度模塊化并且能方便升級(jí)。Proficy構(gòu)筑了通用的系統(tǒng)基礎(chǔ)，它擁有一個(gè)開放的分層結(jié)構(gòu)，能保護(hù)現(xiàn)有的信息技術(shù)投資，并能方便地被使用和配置。其主要的組件包括Proficy企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和Proficy MES應(yīng)用模塊,見圖1。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

圖1 MES系統(tǒng)架構(gòu)圖

原料管理模塊是在引進(jìn)MES平臺(tái)的基礎(chǔ)上,借鑒車輪公司原有MES的優(yōu)點(diǎn)，緊密結(jié)合車輪公司當(dāng)前的具體需求，并統(tǒng)籌現(xiàn)有的SAP、QMS、PDM、特鋼MES等系統(tǒng),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一套滿足該公司原料庫(kù)存管理業(yè)務(wù)需求的離散型MES管理模塊。原料管理子系統(tǒng)從MES中的物料跟蹤系統(tǒng)取得產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從外部的檢化驗(yàn)系統(tǒng)取得產(chǎn)品的質(zhì)檢數(shù)據(jù)，向公司級(jí)的銷售管理系統(tǒng)提供入庫(kù)數(shù)據(jù)和出庫(kù)數(shù)據(jù)以及實(shí)際的庫(kù)存信息，向下游生產(chǎn)線的MES提供相關(guān)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。通過這些外部接口，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與車輪MES系統(tǒng)中其他子系統(tǒng)的信息共享，與公司級(jí)銷售管理系統(tǒng)以及下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)MES等外部系統(tǒng)的銜接。

根據(jù)需求和MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，車輪MES原料管理系統(tǒng)劃分為以下幾個(gè)功能模塊：系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、檢驗(yàn)管理、原料出入庫(kù)管理、退貨判廢管理、切割計(jì)劃管理、分析查詢統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。由于篇幅限制，本文僅對(duì)重點(diǎn)功能模塊功能進(jìn)行描述。

2.2.1 原料質(zhì)量管理

主要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤、檢驗(yàn)指令管理、質(zhì)量主數(shù)據(jù)維護(hù)、原料送樣管理、檢驗(yàn)結(jié)果管理、質(zhì)量判定管理、原料判廢等功能。由于多種原因當(dāng)某鋼錠庫(kù)存超過三個(gè)月并經(jīng)過評(píng)審后需要判廢時(shí)，可對(duì)此類鋼錠按支判廢，系統(tǒng)將變更庫(kù)存信息表并上傳MM001接口相關(guān)鋼錠信息。不同的車輪產(chǎn)品對(duì)原料的力學(xué)以及化學(xué)性能會(huì)有不同的要求，因此在鋼錠出庫(kù)投料之前需要對(duì)原料的性能再做一次檢測(cè)。研發(fā)部按照產(chǎn)品的性能屬性維護(hù)原料的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)、鋼種、檢測(cè)依據(jù)等。同時(shí)維護(hù)產(chǎn)品的檢測(cè)項(xiàng)目，其內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)、鋼種、檢測(cè)要求等。原料業(yè)務(wù)組會(huì)根據(jù)配置好的檢驗(yàn)規(guī)則對(duì)原料送檢。系統(tǒng)內(nèi)記錄檢驗(yàn)計(jì)劃并通過接口送至檢化驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)會(huì)定時(shí)掃描檢化驗(yàn)接口表，當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生后及時(shí)接收、記錄檢驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行判定。根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果，系統(tǒng)將在生產(chǎn)工藝初始段對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行詳細(xì)的跟蹤，即從切錠開始的生產(chǎn)過程信息，質(zhì)量信息，物料流轉(zhuǎn)信息等，最終形成基于件次號(hào)的全生產(chǎn)過程譜系跟蹤。

2.2.2 入庫(kù)管理

在入庫(kù)操作前，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接收來自于ERP系統(tǒng)通過MM003轉(zhuǎn)儲(chǔ)訂單接口下傳車輪公司的轉(zhuǎn)儲(chǔ)訂單，并作為未接收訂單保存。系統(tǒng)還會(huì)接收來自于MM018轉(zhuǎn)儲(chǔ)訂單發(fā)貨和入庫(kù)沖銷信息接口下傳的鋼錠來料信息，并將其寫入本系統(tǒng)的原料批次信息表。系統(tǒng)通過電爐三級(jí)接收其他來料信息包括爐次信息、化學(xué)成份、檢驗(yàn)力學(xué)信息、低倍信息、原料規(guī)格等寫入來料信息表和化學(xué)成分表。當(dāng)來自于特鋼的原料鋼錠到達(dá)車輪原料庫(kù)后，原料業(yè)務(wù)組會(huì)根據(jù)來料的質(zhì)保書和系統(tǒng)收到的轉(zhuǎn)儲(chǔ)信息進(jìn)行比對(duì)，之后對(duì)實(shí)物鋼錠再做確認(rèn)，信息無誤后在系統(tǒng)中進(jìn)行入庫(kù)操作，此時(shí)會(huì)更改批次信息表的入庫(kù)狀態(tài)同時(shí)在庫(kù)存表中增加此批次下的鋼坯信息，最后將確認(rèn)入庫(kù)的批次信息回傳至ERP系統(tǒng)。當(dāng)來料的質(zhì)保書信息和系統(tǒng)收到的轉(zhuǎn)儲(chǔ)信息存在差異或者超出上下限范圍時(shí)，需要將此爐號(hào)提交至研發(fā)部進(jìn)行審核，如果可以讓步接收則正常入庫(kù)反之進(jìn)入退庫(kù)程序。系統(tǒng)可按爐次號(hào)、轉(zhuǎn)儲(chǔ)單號(hào)篩選并顯示來料的鋼種、長(zhǎng)度、重量、支號(hào)、來料的低倍、熔煉成分等相關(guān)信息。

2.2.3 出庫(kù)管理

原料業(yè)務(wù)組首先根據(jù)生產(chǎn)日期選擇切割計(jì)劃，查看切割計(jì)劃信息，及需要出庫(kù)的鋼錠信息，包括材質(zhì)、鋼種、直徑、定尺等原料信息以及鋼錠數(shù)、切割類型、切割數(shù)量、切割組等切割計(jì)劃信息。當(dāng)確認(rèn)本次出庫(kù)的信息無誤后點(diǎn)擊出庫(kù)按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)生成作業(yè)調(diào)度，如果生產(chǎn)指令指定外委，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建外委作業(yè)調(diào)度。對(duì)于生產(chǎn)過程中需要對(duì)作業(yè)調(diào)度進(jìn)行分卡操作的，先按時(shí)間、產(chǎn)線選擇需要分卡的作業(yè)調(diào)度，根據(jù)廠內(nèi)碼選擇已有的生產(chǎn)指令，指令確認(rèn)后選擇開始分卡的工序及分卡的數(shù)量。

2.2.4 生產(chǎn)管理

主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)原料配尺、生產(chǎn)指令管理、生產(chǎn)過程管理、維修管理、工序查詢管理等功能。生產(chǎn)工序?qū)⒉捎美鋰姟⒋蛴l碼等方式進(jìn)行跟蹤，并通過單件跟蹤二級(jí)系統(tǒng)把生產(chǎn)實(shí)時(shí)跟蹤數(shù)據(jù)傳送到本系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程件次號(hào)跟蹤，準(zhǔn)確記錄每個(gè)產(chǎn)品的的生產(chǎn)中的位置、順序，確保跟蹤無誤。

2.2.5 原料退貨管理

有三種情況會(huì)觸發(fā)退貨程序。（1）當(dāng)來料的質(zhì)保書信息和系統(tǒng)收到的轉(zhuǎn)儲(chǔ)信息進(jìn)行比對(duì)，存在差異且無法通過研發(fā)部審核時(shí)，說明來料不符合入庫(kù)要求需要退貨，此時(shí)一般進(jìn)入整爐退貨流程，即此爐整體返回到特鋼公司，系統(tǒng)將在mm018表上做一次對(duì)此需退貨批次的Z02沖銷動(dòng)作；（2）入庫(kù)后，低倍信息不合格需要立即退貨，流程同（1）；（3）有些殘留庫(kù)存因?yàn)楦鞣N原因需要退回時(shí)，也需要退貨，此時(shí)不能對(duì)整爐批量退貨只可對(duì)現(xiàn)有需退貨的支做Z02退庫(kù)操作。

2.2.6 切割計(jì)劃管理

由計(jì)劃員根據(jù)SAP訂單創(chuàng)建切割計(jì)劃，原料業(yè)務(wù)組在執(zhí)行切割計(jì)劃過程中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)優(yōu)化算法計(jì)算出理論切割塊數(shù)，這樣操作人員可以依據(jù)理論的切割塊數(shù)進(jìn)行組坯切割，盡量減少尾料，以減少切割損耗。切割計(jì)劃主要針對(duì)于模鑄錠的切割。依據(jù)切頭、切尾、切縫計(jì)算單支原料可切鋼錠數(shù)量，計(jì)算需要原料數(shù)量。首先是重量的配切，其次是順序計(jì)算切割長(zhǎng)度，最后一塊需要標(biāo)記"A"用于取樣。根據(jù)模鑄配切的基本原則，總長(zhǎng)等于計(jì)算出的鋼錠長(zhǎng)度之和+切縫長(zhǎng)度5.5*切割次數(shù)+45，總長(zhǎng)必須小于等于模鑄錠型對(duì)應(yīng)的最大長(zhǎng)度。單切時(shí)，首先計(jì)算需要多少模鑄錠,每支模鑄錠切割的鋼錠數(shù)量及最后一支切割的數(shù)量。單支原料的可切割的鋼錠的數(shù)量=（鑄坯重量-切頭-切尾+切縫）/鋼錠單重。當(dāng)兩個(gè)及以上規(guī)格進(jìn)行配切時(shí)，首先計(jì)算需要多少模鑄錠,再計(jì)算每支模鑄錠切割的鋼錠數(shù)量：

（1）若切割數(shù)量=0，則原料量為一支模鑄錠,計(jì)算的結(jié)果是一支鑄坯最優(yōu)切割(余量最少)兩個(gè)規(guī)格的數(shù)量；

（2）若切割數(shù)量＞0，首先計(jì)算一支模鑄錠最優(yōu)切割(余量最少)兩個(gè)規(guī)格的數(shù)量，

根據(jù)上述結(jié)果產(chǎn)生切割計(jì)劃，然后計(jì)算剩余的兩個(gè)規(guī)格的成品，再次尋找最優(yōu)切割量。

操作人員根據(jù)得到的理論切割數(shù)量進(jìn)行切割操作，特殊情況下，可在系統(tǒng)內(nèi)手動(dòng)更改切割數(shù)量。

2.2.7 查詢及報(bào)表平臺(tái)

對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總、分析。

2.3 通訊接口設(shè)計(jì)

通訊接口采用SQLNET方式通訊。系統(tǒng)間接口通信要求具有數(shù)據(jù)緩沖功能，即在MES接口系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的情況下，通信數(shù)據(jù)發(fā)送方將始終保持將相關(guān)數(shù)據(jù)保存在本系統(tǒng)中，待通信網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)，雙方系統(tǒng)自動(dòng)將所有沒有發(fā)送的數(shù)據(jù)補(bǔ)充發(fā)送到對(duì)方系統(tǒng)中為了便于事后追溯通信數(shù)據(jù)的正確性，雙方系統(tǒng)都需將本系統(tǒng)最近（如一個(gè)月）主要的接受和發(fā)送的通信數(shù)據(jù)保存在本系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)履歷表中，同時(shí)需要保存每條通信數(shù)據(jù)的產(chǎn)生時(shí)間、發(fā)送時(shí)間、接受時(shí)間等時(shí)間信息。

3 結(jié)語(yǔ)

原料管理系統(tǒng)是MES系統(tǒng)中的核心模塊，為生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制、發(fā)貨、全線物料跟蹤，制定客觀、合理、精準(zhǔn)生產(chǎn)計(jì)劃奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也滿足了生產(chǎn)過程的實(shí)際需要。原料庫(kù)管理也是生產(chǎn)質(zhì)量追溯的源頭，通過對(duì)原料庫(kù)的管理，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量事中控制，降低了質(zhì)量成本和質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，減少了切割損耗，降低了生產(chǎn)成本。