煉鐵生產(chǎn)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐

王福新 王瑩(天津市大象信息系統(tǒng)有限公司，天津 300384)

煉鐵生產(chǎn)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐

王福新 王瑩(天津市大象信息系統(tǒng)有限公司，天津 300384)

介紹了天鐵煉鐵生產(chǎn)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的情況，該系統(tǒng)采用ERP、MeS、PcS三層之間的數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)了煉鐵生產(chǎn)物料跟蹤，生產(chǎn)計(jì)劃和配料管理及動(dòng)態(tài)調(diào)整。提高了煉鐵生產(chǎn)效率和鐵水質(zhì)量，降低了原、燃料消耗，達(dá)到煉鐵生產(chǎn)管控一體化與生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化。

煉鐵 生產(chǎn) 計(jì)劃 質(zhì)量 管理 成本 系統(tǒng)

1 引言

鋼鐵企業(yè)鐵區(qū)原材料與能源消耗占企業(yè)總成本70%以上,為了減少鋼鐵料及能源消耗,降低生產(chǎn)成本,我們?yōu)樘旖蛱扈F集團(tuán)開(kāi)發(fā)了煉鐵生產(chǎn)管理系統(tǒng)項(xiàng)目，重點(diǎn)對(duì)鐵區(qū)各高爐物流進(jìn)行跟蹤管理與控制。項(xiàng)目實(shí)施后保證了煉鐵生產(chǎn)穩(wěn)定,提高了了鐵水質(zhì)量,節(jié)約了原材料與能源消耗，降低了生產(chǎn)成本。

2 系統(tǒng)的主要功能

2.1 物流管理

對(duì)用于生產(chǎn)的各種物資的領(lǐng)用、消耗及庫(kù)存物資的統(tǒng)計(jì)、查詢等功能。生產(chǎn)物資管理主要包括：各種原料、燃料和各種輔料，水、電、汽、油等能源。

物流管理主要包括物資領(lǐng)用、入庫(kù)、在各工位的消耗、貯存跟蹤等。

2.2 生產(chǎn)計(jì)劃管理

2.2.1 接收ERP系統(tǒng)下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃

接收來(lái)自公司ERP系統(tǒng)下達(dá)的月生產(chǎn)計(jì)劃，月生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃包括：生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃（月計(jì)劃—計(jì)劃指標(biāo)、升級(jí)指標(biāo)；日產(chǎn)定額—計(jì)劃指標(biāo)、升級(jí)指標(biāo)）、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（計(jì)劃指標(biāo)、升級(jí)指標(biāo)）、原燃料及運(yùn)力平衡計(jì)劃、外發(fā)產(chǎn)品計(jì)劃、鋼坯帶鋼銷售合同品種與規(guī)格計(jì)劃。

2.2.1 煉鐵廠月生產(chǎn)計(jì)劃制定

（1）煉鐵廠每月生產(chǎn)計(jì)劃由煉鐵廠技術(shù)科制訂，綜合考慮各高爐利用系數(shù)，接收下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃（生產(chǎn)訂單）分解到各個(gè)高爐（車間），確保公司煉鐵計(jì)劃（考核計(jì)劃、增產(chǎn)計(jì)劃）的完成。高爐考核時(shí)，除利用系數(shù)外的其它主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的考核要求相同，風(fēng)溫為主要作業(yè)參數(shù)，風(fēng)溫升高100℃,產(chǎn)量增加3%，主要考核風(fēng)溫。

（2）5個(gè)高爐利用系數(shù)用η1、η2、η3、η4、η5表示，日歷作業(yè)日用d表示，公司下達(dá)的總產(chǎn)量計(jì)劃用P表示，各高爐的容積為V1=700、V2=700、V3=600、V4= 700、V5=600。平衡關(guān)系如下：

煉鐵廠每月通過(guò)反復(fù)調(diào)整ηi、并用Pi=ηiVid反推算的方法分配各高爐生產(chǎn)任務(wù)。

（3）煉鐵廠生產(chǎn)計(jì)劃主要參數(shù)由公司生產(chǎn)計(jì)劃讀取，排產(chǎn)時(shí)不考慮非計(jì)劃休風(fēng)。各高爐的利用系數(shù)確定后，由系統(tǒng)自動(dòng)編排各高爐（車間）的生產(chǎn)計(jì)劃。公司下達(dá)的月生產(chǎn)計(jì)劃P分解到各個(gè)高爐后的高爐月作業(yè)計(jì)劃為：

2.2.3 日作業(yè)計(jì)劃

各個(gè)高爐的日作業(yè)計(jì)劃為：

公司下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃分為考核指標(biāo)、奮斗指標(biāo)，兩個(gè)指標(biāo)的分解方式相同。由此可得到的煉鐵廠生產(chǎn)計(jì)劃。作為生產(chǎn)計(jì)劃附件的原燃料條件，可接收原燃料管理系統(tǒng)信息或由人工錄入[1]。

2.2.4 煉鐵各高爐日作業(yè)計(jì)劃的動(dòng)態(tài)調(diào)整

由于計(jì)劃產(chǎn)量與實(shí)際完成的產(chǎn)量會(huì)有一定的出入，為此必須對(duì)日作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

以1#高爐的考核計(jì)劃為例，用P1表示1#高爐的本月生產(chǎn)計(jì)劃總量，用d表示本月日歷作業(yè)天數(shù)、用i表示日期、用P1i表示1#高爐第i日考核計(jì)劃（可用P1i′表示第i日奮斗目標(biāo)）、Q1i表示本月第i日完成的產(chǎn)量，則當(dāng)日作業(yè)計(jì)劃等于本月計(jì)劃量減本月已完成量，再除以剩余日歷作業(yè)天數(shù)?？捎孟率奖硎荆?/p>

式中：當(dāng)i=1時(shí)，Q10=0

每天的作業(yè)計(jì)劃可分解如下：

2.3 生產(chǎn)管理

2.3.1 生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控

將每個(gè)高爐的重要生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)都以動(dòng)態(tài)畫(huà)面圖象加以顯示，便于現(xiàn)場(chǎng)操作者進(jìn)行科學(xué)操作，生產(chǎn)指揮者進(jìn)行合理調(diào)度對(duì)原料場(chǎng)、燒結(jié)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)，當(dāng)出現(xiàn)影響高爐生產(chǎn)的設(shè)備故障時(shí)，及時(shí)采取調(diào)度措施。

2.3.2 生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)提供高爐、熱風(fēng)爐、煤氣清洗、水渣處理生產(chǎn)線上設(shè)備管理功能，為生產(chǎn)計(jì)劃的動(dòng)態(tài)編制提供實(shí)時(shí)依據(jù)。同時(shí)，在線跟蹤各個(gè)主要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和生產(chǎn)進(jìn)程，確保作業(yè)計(jì)劃得以執(zhí)行，一旦出現(xiàn)了設(shè)備故障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

2.3.3 生產(chǎn)節(jié)奏管理

將生產(chǎn)過(guò)程劃分成工作節(jié)點(diǎn)，然后對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的工作時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、管理，保證高爐均衡生產(chǎn)、穩(wěn)定順行，不產(chǎn)生異?，F(xiàn)象[4]。

2.3.4 生產(chǎn)實(shí)績(jī)收集及生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在線收集和回報(bào)前工序?yàn)楦郀t生產(chǎn)的備料情況以及本工序各高爐生產(chǎn)情況、原料消耗情況，主要包括：原料場(chǎng)到各用戶的物料輸送量；混勻礦產(chǎn)量；在庫(kù)量；燒結(jié)礦產(chǎn)量；在庫(kù)量；輸送到高爐的燒結(jié)礦量；焦炭輸送量；每座鐵水產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)；每座高爐能源消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。

2.4 配料計(jì)算

按鐵水的堿度標(biāo)準(zhǔn)，燒結(jié)礦和焦煤的品位、成分，以及配料規(guī)范進(jìn)行配料計(jì)算，包括高爐的年、月、日配料比計(jì)算與料批變更計(jì)算等。

2.5 工藝與質(zhì)量規(guī)范管理

2.5.1 工藝規(guī)范管理

建立煉鐵所需原燃料標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)出各種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工序各節(jié)點(diǎn)工藝規(guī)程與技術(shù)要求，并下達(dá)到各個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

2.5.2 檢驗(yàn)規(guī)范管理

檢驗(yàn)規(guī)范主要包括煉鐵工序各節(jié)點(diǎn)需檢驗(yàn)物料取制樣要求、檢化驗(yàn)規(guī)范、質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)和檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行管理。

2.5.3 鐵水質(zhì)量管理

系統(tǒng)在線收集入爐原燃料質(zhì)量檢驗(yàn)信息和出爐鐵水、鐵渣、煤氣等質(zhì)量檢驗(yàn)信息并與檢驗(yàn)規(guī)范比較對(duì)照，實(shí)現(xiàn)入爐燒結(jié)礦、焦炭等原燃料質(zhì)量與出爐鐵水質(zhì)量在線跟蹤判定與追溯管理。

2.6 成本核算

系統(tǒng)根據(jù)高爐工序的產(chǎn)出，主要包括：鐵水、鐵渣、焦丁、高爐煤氣、返礦等產(chǎn)量以及工序消耗，主要包括：燒結(jié)礦、塊礦石、各種合金礦等原輔料消耗和焦炭、噴吹煤、煤氣、氧氣、水電等能源消耗，在線計(jì)算工序作業(yè)成本。同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)能源消耗的分?jǐn)偅潭ㄙY產(chǎn)折舊的分?jǐn)?，人工費(fèi)用、管理費(fèi)用的分?jǐn)傊С謽?biāo)準(zhǔn)成本核算。

成本核算可以動(dòng)態(tài)地了解高爐的作業(yè)成本。高爐成本核算中物流數(shù)據(jù)直接從生產(chǎn)線PCS層中讀取，備件消耗數(shù)據(jù)從ERP系統(tǒng)讀取，人工與制造費(fèi)用通過(guò)分?jǐn)偡绞戒浫氲较到y(tǒng)。高爐成本核算與生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)圖如圖1所示。

成本報(bào)表管理系統(tǒng)可自定義報(bào)表格式，打印財(cái)務(wù)所需的各種分析報(bào)表。

可按煉鐵工序的生產(chǎn)實(shí)際對(duì)燒結(jié)礦、塊礦石、各種合金礦硅石等原輔料消耗和焦炭、噴吹煤、煤氣、氧氣、水電等能源消耗和各種產(chǎn)品：鐵水、鐵渣、煤氣等的產(chǎn)出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核算并生成所需報(bào)表。

2.7 產(chǎn)成品管理

主要對(duì)鐵水進(jìn)行管理，從高爐出鐵開(kāi)始直到鐵水送煉鋼混鐵爐或鑄鐵庫(kù)、鐵渣庫(kù)為止。

產(chǎn)成品管理主要解決煉鐵和煉鋼的生產(chǎn)匹配問(wèn)題，因此須管理下列信息：鐵罐車的使用狀態(tài)和位置、鐵水量；鐵水的狀態(tài)；鑄鐵庫(kù)信息；鐵渣罐的數(shù)量、狀態(tài)、位置；鐵渣庫(kù)存信息。

系統(tǒng)接收從煉鐵化驗(yàn)室送來(lái)渣、鐵成分?jǐn)?shù)據(jù)；從高爐主控室送來(lái)鐵水溫度、魚(yú)雷罐車號(hào)、受鐵開(kāi)始時(shí)間、受鐵終了時(shí)間、罐車皮重、裝重、液位等數(shù)據(jù)，用來(lái)計(jì)算平均出鐵速度、爐內(nèi)渣、鐵存量和混鐵爐液位等。

見(jiàn)圖1。

2.8 生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)在收集、儲(chǔ)存、處理大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了以下統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、分析功能。

2.8.1 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比對(duì)分析

通過(guò)對(duì)過(guò)程控制層3 000余個(gè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、整理，統(tǒng)計(jì)計(jì)算、分析，以統(tǒng)計(jì)報(bào)表的形式加以體現(xiàn)，自動(dòng)生成各種類型的日?qǐng)?bào)、旬報(bào)、月報(bào)、季度報(bào)表、年報(bào)等。同時(shí)利用本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與其他鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，找出存在的差距，便于改進(jìn)和提高。

2.8.2 配料方式對(duì)成本影響分析

通過(guò)配料管理模塊實(shí)時(shí)對(duì)即將入爐的各種原輔料化學(xué)成分、酸堿度以及當(dāng)前爐內(nèi)情況、在線分析噸鐵成本最低的配料方式，同時(shí)分析出鐵量最高的配料方式，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)配料操作，投入使用后可大幅度降低生鐵成本，提高生鐵質(zhì)量。

2.8.3 高爐爐溫對(duì)鐵水成分、出鐵量的影響分析

通過(guò)高爐爐溫對(duì)冶煉過(guò)程影響、對(duì)鐵水成分影響、出鐵量影響的分析，可優(yōu)化冶煉操作規(guī)程，使現(xiàn)場(chǎng)操作人員更好地控制高爐的溫度。同時(shí)根據(jù)所查詢到的爐溫?cái)?shù)據(jù)，分析高爐生產(chǎn)具體情況，及時(shí)通過(guò)優(yōu)化操作提高生產(chǎn)率，減少焦炭消耗，提高鐵水的質(zhì)量和產(chǎn)量。

2.8.4 成本分析

通過(guò)成本管理模塊，實(shí)時(shí)對(duì)各高爐可控成本項(xiàng)，如：原料實(shí)際消耗、各高爐燃料實(shí)際消耗、各高爐設(shè)備材料的消耗、各高爐人工費(fèi)用等，進(jìn)行在線跟蹤核算、分析和考核。使生產(chǎn)管理人員和現(xiàn)場(chǎng)操作者更好更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)制造費(fèi)用，降低作業(yè)成本。

3 系統(tǒng)集成

系統(tǒng)遵循TCP/IP、XML通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)交互規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了采用ERP、MES與PCS三層之間的數(shù)據(jù)集成。

采用InSQL實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和工業(yè)以太網(wǎng)建立了現(xiàn)場(chǎng)工藝數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，完成生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的收集、高效壓縮和安全存儲(chǔ)。通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息；需要人工錄入的信息直接存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)集成平臺(tái)為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程管理奠定了基礎(chǔ)。

開(kāi)發(fā)了與各種光譜儀、熒光分析儀等鋼鐵化學(xué)成分分析設(shè)備、材力試驗(yàn)機(jī)等鋼材力學(xué)性能檢測(cè)設(shè)備及焦炭、煤的性能分析設(shè)備等數(shù)十種質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備的接口軟件，實(shí)現(xiàn)了從原燃輔料、半成品、副產(chǎn)品到產(chǎn)成品的質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。從而為產(chǎn)品質(zhì)量在線跟蹤判定分析奠定了基礎(chǔ)。

4 煉鐵生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用效果

系統(tǒng)自入運(yùn)行兩年多來(lái)，實(shí)現(xiàn)了某公司5座高爐煉鐵生產(chǎn)計(jì)劃的一級(jí)管理和生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的動(dòng)態(tài)調(diào)整，并對(duì)煉鐵生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行管理，提高了生產(chǎn)作業(yè)率和生產(chǎn)效率，生鐵產(chǎn)量提高了3%。實(shí)現(xiàn)煉鐵工序生產(chǎn)過(guò)程控制，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，節(jié)約了能耗，綜合焦比平均下降10 kg/t，提高了鐵水的質(zhì)量和煉鐵工序的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)煉鐵工序物料消耗、能源消耗高的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了高爐優(yōu)化配料與鐵區(qū)物流跟蹤管理與控制，明顯降低鋼鐵料與焦炭消耗。通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃管理與動(dòng)態(tài)調(diào)整，保證了煉鐵工序高效穩(wěn)定生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)煉鐵工序質(zhì)量控制，提高了鐵水質(zhì)量。該煉鐵生產(chǎn)管理系統(tǒng)的實(shí)施對(duì)鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗起到重要作用。

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Development and Practice of Production Management System of Iron-making Subsidiary

Wang Fuxin,Wang Ying

The paper introduces the development of production management system of Tiantie Iron-making Subsidiary,which achieved material tracking,production planning,blending management and dynamic adjustment with the data integration of ERP,MeS and PcS layers.Both production efficiency and hot metal quality were improved,and raw material and fuel consumption was reduced.Management and control integration and production process optimization of Iron-making Subsidiary were achieved.

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（收稿 2011－03－04責(zé)編崔建華）