基于事務(wù)處理中間件的寬厚板MES系統(tǒng)的分析

李 倩 饒若楠 尹承俊

1在寬厚板的生產(chǎn)過程中，由于寬厚板的鋼種繁多，尺寸等方面定制程度高，工藝路徑臨時(shí)調(diào)整余地大，潛在的瓶頸很多，與眾不同的生產(chǎn)特點(diǎn)決定了他獨(dú)特的業(yè)務(wù)功能和管理方式，從下發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃到生產(chǎn)過程控制再到成品入庫和發(fā)貨都需要各部門的密切協(xié)作，所以對(duì)寬厚板MES系統(tǒng)中各個(gè)模塊之間數(shù)據(jù)的完整、實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確要求很高，保證各模塊之間的數(shù)據(jù)完整性和一致性的是系統(tǒng)面臨的關(guān)鍵問題，事務(wù)處理中間件提供了一個(gè)支持大規(guī)模事務(wù)處理的可靠運(yùn)行環(huán)境，可以有效的采集和傳遞實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，監(jiān)督生產(chǎn)過程，并及時(shí)改正生產(chǎn)過程的錯(cuò)誤，記錄生產(chǎn)中的各種數(shù)據(jù)包括出現(xiàn)問題的數(shù)據(jù)，透明地在異構(gòu)的分布計(jì)算環(huán)境中傳遞對(duì)象請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性和一致性，從而構(gòu)造成真正具有生命力的大型應(yīng)用系統(tǒng)。

2系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容

本文以寬厚板生產(chǎn)中的鋼種繁多，尺寸等方面定制程度高，工藝路徑臨時(shí)調(diào)整余地大的問題為背景，以事務(wù)處理中間件為一個(gè)可靠的運(yùn)行環(huán)境，解決由于寬厚板在生產(chǎn)過程中對(duì)系統(tǒng)的通信機(jī)制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的瓶頸問題，透明地在異構(gòu)的分布計(jì)算環(huán)境中傳遞對(duì)象請(qǐng)求，保證在寬厚板MES系統(tǒng)中各個(gè)模塊之間數(shù)據(jù)的完整和一致。

（1）分析和研究寬厚板的生產(chǎn)組織特點(diǎn)和生產(chǎn)過程中存在的需要解決的問題，并提出相應(yīng)的解決方案。

（2）分析寬厚板MES系統(tǒng)的需求，分析了各種中間件的特點(diǎn)，擬采用基于事務(wù)處理中間件的三層系統(tǒng)架構(gòu)。

（3）研究寬厚板MES系統(tǒng)各個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，擬建立在tuxedo提供的可靠運(yùn)行環(huán)境中各模塊之間準(zhǔn)確實(shí)施的數(shù)據(jù)通訊機(jī)制。

（4）采用實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)基于事務(wù)處理中間件的寬厚板MES系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，并在一個(gè)國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)中進(jìn)行試用。

寬厚板MES系統(tǒng)是根據(jù)企業(yè)實(shí)際狀況,為以后ERP實(shí)施奠定基礎(chǔ)，以及生產(chǎn)管理需要訂制開發(fā)的一套系統(tǒng)，包括整條生產(chǎn)線的計(jì)劃下達(dá)、信息收集、質(zhì)量跟蹤及在線質(zhì)量判定、流程優(yōu)化等，解決了上下工序間協(xié)調(diào)運(yùn)作、生產(chǎn)信息及時(shí)傳遞、質(zhì)量信息與生產(chǎn)緊密結(jié)合、成本分析細(xì)化的問題，有利于生產(chǎn)管理綜合平衡職能的發(fā)揮，建立了一個(gè)有集中、共享、統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的生產(chǎn)線管理體系。系統(tǒng)投入運(yùn)行，提高了全線的生產(chǎn)作業(yè)率，規(guī)范了生產(chǎn)管理方式，改善了生產(chǎn)決策環(huán)境，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定均衡生產(chǎn)。

3系統(tǒng)功能描述

寬厚板工程MES系統(tǒng)覆蓋的業(yè)務(wù)范圍包括從生產(chǎn)訂單接收、訂單檢查與確認(rèn)、合同處理、原料申請(qǐng)、作業(yè)計(jì)劃編制、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、質(zhì)檢判定、成品發(fā)貨，直至合同結(jié)案為止完整的業(yè)務(wù)流程。具體描述如下：

寬厚板MES系統(tǒng)接收從上位機(jī)系統(tǒng)（銷售系統(tǒng)）下達(dá)寬厚板成品生產(chǎn)訂單（正式的銷售合同），或者銷售人員通過寬厚板工程MES系統(tǒng)錄入寬厚板成品生產(chǎn)訂單（正式的銷售合同）（含熱處理產(chǎn)品）。

業(yè)務(wù)人員對(duì)接收或錄入的生產(chǎn)訂單（正式的銷售合同）進(jìn)行檢查、確認(rèn)；對(duì)確認(rèn)后的合同進(jìn)行合同處理，將用戶合同轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)合同，同時(shí)設(shè)計(jì)出生產(chǎn)合同的加工路徑、工藝控制參數(shù)、質(zhì)量控制參數(shù)、檢化驗(yàn)要求等；對(duì)每一份生產(chǎn)合同編制合同計(jì)劃，確定各生產(chǎn)合同所需經(jīng)過每道工序的計(jì)劃生產(chǎn)日期；合同計(jì)劃完成后再根據(jù)每份合同的成品訂貨要求，進(jìn)行組板、組爐、組CAST等材料設(shè)計(jì)；根據(jù)材料設(shè)計(jì)的結(jié)果向煉鋼提出材料申請(qǐng)；對(duì)于非供厚板的原料申請(qǐng)（大型H型鋼及寬帶軋線的原料申請(qǐng)），在本系統(tǒng)外進(jìn)行，然后人工輸入原料申請(qǐng)需求。

煉鋼工序根據(jù)材料申請(qǐng)結(jié)果編制煉鋼作業(yè)計(jì)劃，計(jì)劃下達(dá)煉鋼工序（包括轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄），煉鋼根據(jù)作業(yè)計(jì)劃組織生產(chǎn)；板坯產(chǎn)出后，根據(jù)板坯供料去向，分別向下游機(jī)組（大型H型鋼、寬帶軋線、寬厚板軋機(jī)）供料；對(duì)厚板向的板坯，編制加熱軋制作業(yè)計(jì)劃，并下達(dá)到加熱、軋制工序，并根據(jù)作業(yè)計(jì)劃組織生產(chǎn)，板坯經(jīng)過加熱、軋制后產(chǎn)出鋼板；對(duì)鋼板編制鋼板作業(yè)計(jì)劃（剪切、精整、熱處理等），并根據(jù)作業(yè)計(jì)劃組織生產(chǎn)，直至厚板成品產(chǎn)出入庫；成品產(chǎn)出經(jīng)終判合格后可進(jìn)行準(zhǔn)發(fā)作業(yè)；編制出廠計(jì)劃，執(zhí)行發(fā)貨作業(yè)；合同完成后，進(jìn)行合同結(jié)案。

4系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和整體架構(gòu)

針對(duì)寬厚板軋鋼MES系統(tǒng)平臺(tái)采用業(yè)界流行、符合技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的三層架構(gòu)技術(shù)，由后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和中間應(yīng)用服務(wù)器及其相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫軟件和中間件軟件組成高可靠、高性能和擴(kuò)展性強(qiáng)的系統(tǒng)，以確保MES系統(tǒng)大用戶量訪問下系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)。

MES系統(tǒng)應(yīng)用要滿足前后工序順序、連續(xù)生產(chǎn)的需要，實(shí)時(shí)性要求非常強(qiáng)，在中間應(yīng)用服務(wù)器層選用適合大型關(guān)鍵OLTP應(yīng)用的交易中間件平臺(tái)TUXEDO，后臺(tái)采用Oracle企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫軟件。MES系統(tǒng)的前端采用GUI圖形界面，界面友好，操作方便。采用交易中間件TUXEDO的C/S三層體系架構(gòu)非常適合鋼鐵企業(yè)24小時(shí)連續(xù)化、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特殊生產(chǎn)需要，可保證大用戶量訪問下系統(tǒng)的可用性、穩(wěn)定性及響應(yīng)速度。在鋼鐵企業(yè)信息化體系中各系統(tǒng)間存在數(shù)據(jù)交換，寬厚板軋鋼MES系統(tǒng)與ERP、L2等其它系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換實(shí)時(shí)性強(qiáng)，交換頻繁，電文傳送的可靠性要求高，針對(duì)這種需求，采用基于TCP/IP Socket通訊協(xié)議上的數(shù)據(jù)交換通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。在備份服務(wù)器上安裝了VERITAS NBU 6.5 MASTER SERVER，在兩臺(tái)在線服務(wù)器上安裝VERITAS backup agent，其中數(shù)據(jù)庫服務(wù)器還安裝oracle backup agent進(jìn)行數(shù)據(jù)庫在線備份。整個(gè)煉鋼MES及寬厚板軋鋼MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)備份方式完成自動(dòng)備份工作。

5運(yùn)行效果

寬厚板MES系統(tǒng)經(jīng)過近一年的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、設(shè)備安裝調(diào)試、測(cè)試和試運(yùn)行。系統(tǒng)試運(yùn)行以來，運(yùn)行穩(wěn)定、高效，為寬厚板的生產(chǎn)到銷售的整個(gè)流程提供了高速、安全、穩(wěn)定的信息傳輸和交換通道，也為以后ERP項(xiàng)目的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)從整體經(jīng)濟(jì)效益上看，MES有效的管理了生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高了生產(chǎn)管理水平，改善了運(yùn)行設(shè)備回報(bào)，降低了不良產(chǎn)品，使得交貨期也大大加快了，從而大大提高了企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)率。MES強(qiáng)調(diào)計(jì)劃在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行時(shí)的柔性、現(xiàn)場(chǎng)績(jī)效考核的可操作性以及能源消耗、工序成本的動(dòng)態(tài)可控性。通過強(qiáng)調(diào)工序間的銜接，監(jiān)控和預(yù)測(cè)生產(chǎn)中的異常情況和瓶頸所在，達(dá)到按需使用能源、分析能源的成本，科學(xué)和循環(huán)地利用能源，將生產(chǎn)的成本控制在生產(chǎn)的過程中，也實(shí)現(xiàn)了整體節(jié)能降耗，降低成本的目標(biāo)。MES平均減少制造周期時(shí)間45%；一般減少數(shù)據(jù)輸入時(shí)間為75%以上；平均減少半成品24%；平均減少為交班而準(zhǔn)備的紙面工作61%；平均減少引導(dǎo)時(shí)間27%；平均減少紙面工作和設(shè)計(jì)藍(lán)圖所帶來的損失56%；平均減少產(chǎn)品缺陷18%。由上可見，使用MES所帶來的效益是很可觀的。

[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].中國制造業(yè)信息，2005(4):40-42.

[2]洪佩軍.當(dāng)前鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)分析[J].中國計(jì)算機(jī)報(bào)，2002，16.

[3]劉艷，朱燦焰.中間件Tuxedo的應(yīng)用研究[J].微型電腦應(yīng)用，2003，19（5）.