天鋼中厚板產銷一體化管理系統(tǒng)的建設

段舒婭 張歡 （天津鋼鐵集團有限公司自動化部，天津 300301)

天鋼中厚板產銷一體化管理系統(tǒng)的建設

段舒婭 張歡 （天津鋼鐵集團有限公司自動化部，天津 300301)

天鋼（L3)生產數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與生產過程基礎自動化（L1)和過程自動化系統(tǒng)（L2)不匹配。傳統(tǒng)的管理模式不能滿足生產組織、質量控制及交貨期要求，實施中厚板產銷一體化MES系統(tǒng)勢在必行。通過MES選型，主機、網絡構架、系統(tǒng)安全、應用功能設計和投入運行，使天鋼中厚板生產管理得到很大提升。

中厚板 產銷 一體化 管理系統(tǒng) 設計 功能

1 項目背景

天鋼中厚板生產線具有完善的生產過程基礎自動化系統(tǒng)（L1)和過程自動化系統(tǒng)（L2)，自動化水平較高。但全線生產協(xié)調控制、生產計劃調度仍然依賴人工完成，信息傳遞靠人工報表，各個L1/L2級子系統(tǒng)所需制造命令、規(guī)程等L3級數(shù)據(jù)由人工輸入，效率低，規(guī)范性差，與完善的L1/L2自動化系統(tǒng)不相匹配，也制約了中厚板廠生產效率的提高。面對國、內外鋼鐵市場的激烈競爭，如何快速滿足市場用戶對鋼材的品種、規(guī)格（如板材的寬度、厚度、機械性能指標等)需求的多樣化，提高產品質量，提升企業(yè)市場價值空間，天鋼領導決定實施《中厚板產銷一體化MES管理系統(tǒng)項目》，該項目2009年實施上線。

2 需求分析和項目范圍

2.1 天鋼煉鋼區(qū)域采用國外先進的工藝技術和技術裝備水平，主要設備包括：混鐵爐、三座120 t轉爐，三座 LF精煉爐、一座 VD、四臺連鑄機：第一臺為方圓坯連鑄機、第二臺為方坯連鑄機、第三臺為小板坯連鑄機、第四臺為大板坯連鑄機。

2.2 中厚板軋鋼區(qū)域具有國外先進的工藝技術和技術裝備水平，配備二座步進式加熱爐、高壓水除鱗裝置、3 800 mm粗軋機、3 800 mm精軋機、層流冷卻裝置、熱矯直機、兩座冷床、翻板裝置、切頭剪、切尾剪、定尺剪、火焰切割機、熱處理爐、探傷儀等主要設備。主要由板加區(qū)（板坯庫及加熱爐)、軋機區(qū)、冷床區(qū)、剪切線區(qū)、精整區(qū)、熱處理線、軋輥間、成品庫等部分組成。

2.3 根據(jù)中厚板產品生產特性：小批量、多品種;合同變更機會少、轉用充當次數(shù)少;軋制控制要求多、軋制方式多;工序多，追加工序的發(fā)生概率大，上線、下線位置多;厚板庫倒垛耗時、占地等諸多因素，傳統(tǒng)的管理模式已不能滿足生產組織、質量控制及交貨期的要求，實施信息化項目MES顯得格外重要，精細化管理是大勢所趨。MES信息系統(tǒng)為精細化管理提供強有力的支撐，建設中厚板產銷一體化MES系統(tǒng)，實現(xiàn)與過程控制系統(tǒng)的有機集成，實現(xiàn)生產管理、成本核算、銷售出廠信息的全面一體化管理，以提升生產過程的控制質量和運行質量。

2.4 天鋼中厚板產銷一體化管理系統(tǒng)覆蓋煉鋼區(qū)域、

圖1 中厚板產銷一體化管理系統(tǒng)邏輯架構圖中厚板軋鋼區(qū)域所有的工序以及公司銷售業(yè)務。業(yè)務范圍包括從銷售合同的接收、評審、確認和下發(fā)、合同處理、原料申請、作業(yè)計劃編制、現(xiàn)場作業(yè)、質檢判定、成品發(fā)貨、合同結算開票，直至合同結案為止完整的中厚板產銷業(yè)務流程。其本質是由銷售管理系統(tǒng)、出廠管理系統(tǒng)、成本管理系統(tǒng)、煉鋼軋鋼檢化驗系統(tǒng)、煉鋼MES系統(tǒng)、中厚板軋鋼MES系統(tǒng)組成的，綜合性的中厚板產銷一體化管理系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)設計

3.1 主機系統(tǒng)設計

中厚板產銷一體化管理系統(tǒng)邏輯架構見圖1。

3.1.1 中厚板產銷一體化管理系統(tǒng)的在線主機平臺采用2臺IBM P55A小型機，組成集群（Cluster)結構的高可用硬件平臺，一臺作為數(shù)據(jù)庫服務器，另一臺作為應用服務器。每臺服務器配置4路2.1GHz POWER5＋CPU，8GB DDR2 內存，2 臺服務器安裝64位的AIX5.3操作系統(tǒng)，采用HACMP軟件組成集群，互為備份，當任一服務器故障時另一服務器可自動接管故障服務器，保證應用持續(xù)運行。

3.1.2 存儲系統(tǒng)采用存儲區(qū)域網絡（SAN)架構，通過2臺16口的SAN光纖交換機，分別與DS4700磁盤陣列、TS3100磁帶機、兩臺P55A主機上的各2塊光纖卡實現(xiàn)光纖冗余連接;磁盤陣列配置雙Raid控制器，配置8塊15000RPM的146G容量的磁盤，通過設置Hot Spare Disk和RAID技術，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全提供充分保障。

3.1.3 備份系統(tǒng)采用DELL PE2950 PC服務器和IBM TS3100磁帶庫作為備份管理服務器和備份設備。在備份管理服務器上安裝Symentic Veritas Netbackup 6.0 MASTER SERVER，在2臺在線服務器上安裝VERITAS backup agent，同時數(shù)據(jù)庫服務器上還安裝了oracle backup agent進行數(shù)據(jù)庫在線備份，備份方式采用LAN-FREE與LAN相結合的方式。

3.1.4 為了便于系統(tǒng)上線后對新增功能和流程的測試，配置一臺IBM p5 52 A作為開發(fā)測試服務器。

3.1.5 數(shù)據(jù)庫采用ORACLE公司最新的10 G數(shù)據(jù)庫。MES系統(tǒng)中間件軟件采用BEA公司TUXEDO 8.1交易中間件。MES系統(tǒng)與L2等其它系統(tǒng)通信采用基于TCP/IP SOCKET協(xié)議的通訊中間件進行電文通訊。

3.2 網絡架構設計

圖2 天鋼中厚板產銷一體化網絡系統(tǒng)

3.2.1 天鋼中厚板產銷一體化網絡系統(tǒng)見圖2。生產主干網采用層次化設計，分為核心層、匯聚層和接入層。核心節(jié)點設置于天鋼網絡中心機房，是整個MES網絡系統(tǒng)的核心部分。核心層網絡設備選用2臺思科三層網絡核心路由交換機WS-C4506，通過2條千兆多模光纖互相連接，互為冗余熱備，保證數(shù)據(jù)快速交換。核心交換機配置增強型路由軟件，通過OSPF路由協(xié)議和將來其它區(qū)域MES網絡系統(tǒng)進行無縫連接。在煉鋼區(qū)域和中厚板區(qū)域分別設置一個匯聚節(jié)點，匯聚層設備選用思科WSC3750-24FS-S交換機，為煉鋼區(qū)域和中厚板區(qū)域的接入層交換機提供接入，匯聚節(jié)點交換機通過2條千兆單模光纖鏈路與中心機房的核心交換機冗余鏈接，核心層與匯聚層之間配置生成樹協(xié)議和熱備份路由器協(xié)議，保證鏈路和網關的冗余。接入層網絡設備選用思科WS-C2940和WS-C2960交換機，接入用戶為產線操作室及相關業(yè)務部門崗位，負責為終端用戶提供網絡接口，實現(xiàn)信息采集。整套網絡采用樹型拓撲結構，在關鍵節(jié)點使用雙鏈路冗余鏈接，確保了物理和邏輯上的鏈路冗余。

3.2.2 L2過程控制網包括厚板區(qū)域L2過程控制系統(tǒng)、煉鋼連鑄區(qū)域L2過程控制系統(tǒng)。L2過程控制系統(tǒng)網絡，通過中厚板產銷一體化MES系統(tǒng)服務器和MES生產主干網物理隔離，保證煉鋼連鑄和中厚板L2級系統(tǒng)與MES系統(tǒng)主機之間安全受控的數(shù)據(jù)交換。

3.3 系統(tǒng)安全設計

從天鋼中厚板產銷一體化網絡系統(tǒng)實際需求出發(fā)，對涉及到的網絡區(qū)域及其所屬的安全層次進行明確定位，通過部署防火墻系統(tǒng)實現(xiàn)網絡區(qū)域間的訪問控制，新增一套防病毒系統(tǒng)實現(xiàn)內網防病毒的集中控制和管理，部署一套補丁升級系統(tǒng)，為所有網內的微軟操作系統(tǒng)提供快捷的補丁下載和安裝，有效地降低系統(tǒng)的安全風險。

安全系統(tǒng)部署見圖3。

圖3 安全系統(tǒng)部署圖

3.4 應用功能設計特點

該系統(tǒng)包括功能模塊有銷售管理、成本管理、生產管理、質量管理、計劃管理、實績管理、倉庫管理、出廠管理、工器具及軋輥管理、檢化驗系統(tǒng)。

3.4.1 質量管理設計

（1) 建立了產品規(guī)范和冶金規(guī)范質量技術基礎體系，對質量技術數(shù)據(jù)進行收集整理分析，保證數(shù)據(jù)維護的準確、及時。

（2) 對每一個合同進行質量設計，實現(xiàn)標準+α的個

性化定制，滿足客戶個性化需求。

（3) 合同處理的代碼化，將作業(yè)標準以作業(yè)命令方

式下發(fā)給L2執(zhí)行，產品質量實時監(jiān)控。

（4) 實現(xiàn)了板坯質量的自動判定功能。

3.4.2 生產管理設計方面

（1) 通過動態(tài)評估工序能力負荷來安排合同投料量與合同計劃日期;通過自動和手動方式，對出鋼材、板坯、鋼板（大板、小板)進行組板設計。

（2) 按爐次內鋼種生產構成，最大化進行組爐設計，按短坯和長坯組合，下達煉鋼計劃;成品余材與合同直接進行條件比對，使成品余材直接掛上合同。

（3) 對成品進行信息和實物核對，編制準發(fā)計劃;向銷售申報現(xiàn)貨余材;組織材料轉庫;對合同全過程實時跟蹤;工序生產拖期報警;自動合同補投料;生產履歷查詢;自動生產結案。

（4) 采用“逆向材料設計”組板模型,提高成材率：寬厚板的生產工藝特點為劃線裁板，也就是說將不同訂單、不同尺寸規(guī)格的鋼板組合到一張鋼板（母板)上進行生產，即組板設計。組板設計為厚板生產管理的核心技術，如何將不同訂單、不同尺寸規(guī)格的鋼板最佳地組合到一張鋼板（母板)上進行生產，以獲取最大的成材率，便成為系統(tǒng)設計的關鍵技術之一。

（5) 實現(xiàn)合同全程工序進度跟蹤，確保按期交貨。

3.4.3 計劃管理設計

（1) 高效的煉鋼計劃排程，精確的出鋼計劃模型支撐。

（2) 實時動態(tài)的設備運轉狀況跟蹤。

（3) MES直接將作業(yè)命令下發(fā)給L2進行執(zhí)行。

3.4.4 實績管理設計

（1) 實現(xiàn)了信息化和自動化技術和裝備技術的融合，體現(xiàn)了真正意義上的“管控一體化”。（2) 精細的過程物料跟蹤。

（3) 行車無線終端管理：采用先進的通信方式，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性、穩(wěn)定性;專門定制的全向天線保證數(shù)據(jù)的發(fā)送不受行車方位的限制，提高抗干擾性。

2.4.5 倉庫管理設計

（1) 將現(xiàn)場操作工從廠房內拉回到操作室工作，降低了勞動成本，提高了操作工生產安全系數(shù)。

（2) 提高了庫場的管理精度，為生產計劃的編制、備料、上料提供了力的支持。

（3) 物料堆垛指標模型技術:堆垛指標模型主要用于實現(xiàn)對板材類倉庫的有效管理，蘊含了庫管理思想的精髓，通過它一方面提高庫管理效率，降低倒垛量，另一方面與生產作業(yè)計劃、發(fā)貨計劃匹配在一起，加快生產節(jié)奏，提高物流周轉速度。4 結束語

天鋼中厚板產銷一體化管理系統(tǒng)的投運，以及隨著系統(tǒng)運用水平的提高和功能的不斷完善，使得天鋼中厚板廠生產管理得到很大提升，主要體現(xiàn)在：加強了生產的計劃性，減少了非計劃的生產，降低了余材的產出;優(yōu)化生產調度，加快在制品庫存周轉的時間;實現(xiàn)產品質量的在線判定，提高實物質量，大幅度的增加了產品成材率;實現(xiàn)了材料的全面跟蹤，使得材料的管理做到明確細致;提高管理效率和效能，提高了交貨期準確度。

Selection and Construction of Integrated Management System of Production and Marketing at TISCO Plate Rolling Mill

Duan Shuya,Zhang Huan

TISCO production data management system(L3)and process basic automation system (L1)didn’t match with process automation system (L2).Traditional management mode could not meet the demand by production organization,quality control and delivery,which posed that a MES system which integrated production and marketing was imperative.The production management for Plate Rolling Mill was significantly improved through EMS selection and the design and operation of host,network architecture,system safety and application functions.

Plate Rolling Mill,production and marketing,integration,management system,design,function

（收稿 2011－07－13 責編 崔建華)

段舒婭，畢業(yè)于天津冶金職大自動化專業(yè)，現(xiàn)為天鋼信息化部高級工程師。