八鋼中厚板廠MES系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

王　偉　陳　錦　趙　虎 / 寶鋼集團(tuán)八鋼公司軋鋼廠

八鋼中厚板廠MES系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

王偉陳錦趙虎 / 寶鋼集團(tuán)八鋼公司軋鋼廠

本文論述了八鋼中厚板廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（M ES）的模式和總體架構(gòu)，以及主要功能模塊的系統(tǒng)的架構(gòu)及具體功能進(jìn)行了介紹。

中厚板；M ES；自動(dòng)化

前言

八鋼中厚板MES系統(tǒng)以滿足用戶合同和實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)為核心，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控和診斷，進(jìn)而完成系統(tǒng)管理整合和流程優(yōu)化，并在生產(chǎn)管理過(guò)程中提高了資源配置效率，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量設(shè)計(jì)及管控、生產(chǎn)計(jì)劃編制、生產(chǎn)物流管理、銷售和合同管理等功能。

1.八鋼中厚板MES系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

將MES應(yīng)用到八鋼整體產(chǎn)銷管理系統(tǒng)中，擴(kuò)充中厚板產(chǎn)線的銷售管理、質(zhì)量管理、合同管理、計(jì)劃管理、物料跟蹤與實(shí)績(jī)管理、出廠管理、財(cái)務(wù)管理的相應(yīng)功能，以支持八鋼制造部、財(cái)務(wù)部、銷售部、物流部等部門的日常業(yè)務(wù)運(yùn)作，提高企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)效率。

MES系統(tǒng)的主要功能是各作業(yè)線指令的做成，操作及作業(yè)實(shí)績(jī)的收集，離線區(qū)域的管理，物料出入廠/庫(kù)管理，在線質(zhì)量管理等等，MES在L2異常時(shí)，對(duì)在線完成的一些作業(yè)指令可以進(jìn)行后備輸入，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，對(duì)與離線區(qū)域的管理，包括指令和實(shí)績(jī)一般都由MES完成。覆蓋區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)煉鋼軋鋼工廠所有工序、所有區(qū)域。

在MES與L2通訊故障時(shí)，提前由MES做成并下達(dá)的生產(chǎn)指令可以保證生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行，不至于由于系統(tǒng)原因造成停止生產(chǎn)，通訊正常后進(jìn)行實(shí)績(jī)信息的再送。

2.過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)適應(yīng)性功能設(shè)計(jì)

為適應(yīng)MES系統(tǒng)構(gòu)架及功能實(shí)現(xiàn)，需要在八鋼中厚板過(guò)程控制系統(tǒng)中，擴(kuò)充加熱爐控制系統(tǒng)、軋線（含熱矯直）控制系統(tǒng)、精整線控制系統(tǒng)的相應(yīng)功能，以配合八鋼產(chǎn)銷系統(tǒng)的擴(kuò)充改造，提高八鋼制造部、中厚板廠等部門的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)效率。

2.1加熱爐控制系統(tǒng)

為適應(yīng)MES系統(tǒng)和L3系統(tǒng)功能在現(xiàn)場(chǎng)操作執(zhí)行，在加熱爐L2系統(tǒng)中增加軋制計(jì)劃管理、板坯跟蹤、設(shè)定值處理、生產(chǎn)實(shí)績(jī)收集和上傳等功能，并對(duì)與L3的數(shù)據(jù)通信、接口等程序進(jìn)行修改，以保證加熱、軋制及精整作業(yè)能夠正常接收和執(zhí)行計(jì)劃指令和工藝質(zhì)量要求。

軋制計(jì)劃管理主要完成計(jì)劃數(shù)據(jù)的接受以及軋制計(jì)劃數(shù)據(jù)的調(diào)整等功能。接收的數(shù)據(jù)包含板坯PDI數(shù)據(jù)、加熱爐裝鋼順序和抽鋼順序、軋制工藝參數(shù)、控冷工藝參數(shù)。

正常情況下，軋制計(jì)劃是從L3下達(dá)，L3在板坯未進(jìn)入加熱爐上料輥道前，就先期下達(dá)給加熱爐區(qū)域L2。

在無(wú)L3或L3不正常的情況下，在服務(wù)器中有兩副畫面針對(duì)該功能，操作人員可以對(duì)PDI數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，修改。另外，還可以對(duì)順序進(jìn)行調(diào)整。

如果操作在加熱爐制作軋制計(jì)劃，在完成之后將要送軋制計(jì)劃到軋線。以保持軋線和加熱爐的計(jì)劃的一致性。

2.2軋線控制系統(tǒng)

軋線過(guò)程計(jì)算機(jī)控制范圍從加熱爐出爐開始到矯直機(jī)后為止。擴(kuò)充改造涉及應(yīng)用軟件包含控制和非控部分?？刂撇糠职垯C(jī)設(shè)定計(jì)算、材料溫度控制，矯直機(jī)設(shè)定計(jì)算等。非控部分為軋制計(jì)劃管理，模擬軋制，數(shù)據(jù)采集，歸檔數(shù)據(jù)和通信等等。

2.3剪切線控制系統(tǒng)

剪切線過(guò)程控制功能放置在剪切線計(jì)算機(jī)中，對(duì)于剪切線其主要實(shí)現(xiàn)剪切區(qū)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理功能、材料位置跟蹤功能、剪切優(yōu)化計(jì)算、雙邊剪設(shè)定、定尺剪設(shè)定、試樣管理、畫面、數(shù)據(jù)通信等功能。包括：計(jì)劃管理、剪切線區(qū)域跟蹤、剪切線區(qū)域的計(jì)算及設(shè)定、剪切結(jié)果收集、噴印機(jī)設(shè)定、與中厚板L3系統(tǒng)通訊接口和剪切計(jì)劃管理。

3.MES系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中厚板MES系統(tǒng)主要包括銷售管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、作業(yè)計(jì)劃管理和物料跟蹤管理、出廠管理、生產(chǎn)管制系統(tǒng)、檢化驗(yàn)管理等7個(gè)模塊，每個(gè)模塊下又設(shè)計(jì)了不同的子模塊和功能（如圖1）。將在線的計(jì)劃執(zhí)行實(shí)施和物料管理跟蹤功能單獨(dú)放在L3系統(tǒng)，這些功能也可在MES系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

圖1　中厚板MES系統(tǒng)畫面功能

3.1銷售管理模塊

根據(jù)八鋼公司現(xiàn)有銷售業(yè)務(wù)流程，在中厚板產(chǎn)品的銷售管理中，體現(xiàn)按合同訂單的個(gè)性化要求來(lái)做產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)的思想，用合同狀態(tài)來(lái)管控銷售合同，充分、全方位的整合生產(chǎn)管理的其余子系統(tǒng)的信息，生產(chǎn)前充分評(píng)審銷售合同，確保用戶的特殊需求能在材料上得以充分體現(xiàn)，合同能夠按期完成。合同處理是銜接用戶和生產(chǎn)質(zhì)量設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這也要求在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，材料都是帶指定合同的，即從下發(fā)冶煉計(jì)劃，經(jīng)過(guò)軋制到成品產(chǎn)生的各工序，這塊板坯和鋼板都將是為指定的合同而生產(chǎn)的，并且保證用戶的各項(xiàng)特殊需求在生產(chǎn)制造的全過(guò)程得以跟蹤和實(shí)現(xiàn)。

3.2質(zhì)量管理模塊

在銷售接收到合同后，進(jìn)行合同處理，就由質(zhì)量模塊進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量設(shè)計(jì)。質(zhì)量管理模塊要覆蓋八鋼中厚板產(chǎn)線從板坯進(jìn)入二切線生產(chǎn)到成品產(chǎn)出各工序的質(zhì)量管理。質(zhì)量管理中包括要建立一系列針對(duì)厚板的產(chǎn)品外設(shè)計(jì)、產(chǎn)品規(guī)范碼、冶金規(guī)范碼等工藝參數(shù)靜態(tài)表，同時(shí)對(duì)這些靜態(tài)表可以進(jìn)行維護(hù)。對(duì)于銷售部門錄入的每份合同，進(jìn)行質(zhì)量設(shè)計(jì)，按照冶金規(guī)范摘要處理出每份合同所需的所有出鋼記號(hào)、工藝參數(shù)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、檢試驗(yàn)要求等參數(shù)，存在合同檔中，作為隨后進(jìn)行的合同管理、計(jì)劃安排、工藝控制、檢驗(yàn)、檢查、包裝、質(zhì)保書制作、發(fā)貨作業(yè)等的基礎(chǔ)。具體包括產(chǎn)品規(guī)范、冶金規(guī)范、合同處理、檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)管理、質(zhì)量判定與控制、質(zhì)保書管理、合同管理、合同跟蹤、合同計(jì)劃、組板設(shè)計(jì)、材料申請(qǐng)、材料轉(zhuǎn)用充當(dāng)、準(zhǔn)發(fā)資源管理等功能，其中產(chǎn)品規(guī)范是將用戶質(zhì)量需求轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

質(zhì)量管理的功能按一貫制質(zhì)量管理和“標(biāo)準(zhǔn)+α”組織生產(chǎn)的原則設(shè)計(jì)[31]。從產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)入手，以標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范為依據(jù)，按產(chǎn)品系列從板坯冶煉到成品發(fā)運(yùn)的各工序環(huán)節(jié)均進(jìn)行以質(zhì)量為核心的最優(yōu)化的過(guò)程控制，以求得到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。在合同處理、質(zhì)量設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮用戶的特殊需求，并將這些需求利用MES系統(tǒng)下發(fā)到生產(chǎn)過(guò)程的各工序環(huán)節(jié)，并對(duì)執(zhí)行和實(shí)施結(jié)果進(jìn)行反饋確認(rèn)。

3.3作業(yè)計(jì)劃管理模塊

計(jì)劃的管理對(duì)象是厚板產(chǎn)線的所有生產(chǎn)工序，其目的是確保合同的百分之百完成以及物流的暢通[32]。各個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)是通過(guò)生產(chǎn)管理部門編制計(jì)劃下發(fā)給生產(chǎn)廠，生產(chǎn)廠以作業(yè)命令的形式進(jìn)行管理。本模塊主要設(shè)計(jì)四大命令管理以及軋鋼環(huán)節(jié)各工序命令管理，四大命令包括命令爐次、命令板坯、命令大板、命令制成品，軋鋼作業(yè)計(jì)劃管理主要功能包括：二切計(jì)劃管理、加熱軋制計(jì)劃管理、熱處理計(jì)劃管理、探傷作業(yè)計(jì)劃管理。各計(jì)劃指令由由L4下發(fā)給L3。

3.4 物料跟蹤與實(shí)績(jī)管理模塊

中厚板的板坯和鋼板的庫(kù)存情況是實(shí)時(shí)變化的，需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，跟蹤板坯到鋼板的過(guò)程信息，以便生產(chǎn)管理能根據(jù)庫(kù)存情況及時(shí)下達(dá)生產(chǎn)調(diào)度指令，縮短物流過(guò)程。同時(shí)全程跟蹤產(chǎn)品狀態(tài)、指令和計(jì)劃狀態(tài)、物料信息等，實(shí)施掌握材料在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的狀態(tài)、質(zhì)量、工藝控制等情況。需要收集和實(shí)時(shí)管理的實(shí)績(jī)包括全生產(chǎn)過(guò)程的物料生產(chǎn)實(shí)績(jī)：板坯庫(kù)實(shí)績(jī)管理、加熱軋制實(shí)績(jī)管理、剪切線實(shí)績(jī)管理（切割實(shí)績(jī)、探傷實(shí)績(jī)等）、熱處理實(shí)績(jī)管理、庫(kù)移動(dòng)實(shí)績(jī)管理、成品庫(kù)實(shí)績(jī)管理。在鋼板的全生產(chǎn)過(guò)程中，每塊板坯和鋼板在系統(tǒng)中僅有唯一的材料號(hào)，系統(tǒng)按照材料號(hào)對(duì)實(shí)物進(jìn)行實(shí)績(jī)跟蹤管理。L2將過(guò)程實(shí)績(jī)實(shí)時(shí)上傳給L3， L3系統(tǒng)再將工序?qū)嵖?jī)及時(shí)上傳給L4，從而實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)始終保持一致。本模塊收集和處理厚板L3系統(tǒng)上傳的各種作業(yè)信息，更新L4的厚板存貨相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù),使L4能實(shí)時(shí)反映厚板生產(chǎn)情況；跟蹤、管理厚板廠的物料；管理厚板各庫(kù)的庫(kù)存及物流；通過(guò)材料事件處理組織數(shù)據(jù)向產(chǎn)副品成本以及合同跟蹤拋帳。據(jù)此設(shè)計(jì)了板坯和鋼板的跟蹤的功能流程。為了收集和處理加熱爐L2、軋機(jī)L2、精整線L2等各下位機(jī)上傳的作業(yè)信息，并同步上報(bào)L4產(chǎn)銷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從板坯進(jìn)入板坯庫(kù)開始，到板坯軋制成大板，再切割成小板，出廠為止的全過(guò)程物料實(shí)績(jī)跟蹤管理。

3.5出廠管理

引入按合同組織出廠發(fā)貨的理念，加強(qiáng)預(yù)前管理控制。嚴(yán)格按合同組織生產(chǎn)，增加產(chǎn)成品準(zhǔn)發(fā)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)合同與產(chǎn)成品實(shí)物的緊密銜接，提高產(chǎn)成品內(nèi)部交付的準(zhǔn)時(shí)率，為出廠管理部門提前洽運(yùn)提供保證。通過(guò)強(qiáng)化計(jì)劃管理來(lái)適應(yīng)不穩(wěn)定的外部環(huán)境，保證出廠物流的順暢，減少二次倒運(yùn)，降低產(chǎn)成品庫(kù)存，節(jié)省物流費(fèi)用。出廠管理包括產(chǎn)成品存貨、出廠計(jì)劃、倉(cāng)庫(kù)發(fā)貨和單據(jù)結(jié)齊。所有生產(chǎn)廠末端庫(kù)、廠內(nèi)延伸庫(kù)及相關(guān)網(wǎng)點(diǎn)庫(kù)均屬于倉(cāng)庫(kù)管理范圍。期貨產(chǎn)品按用戶的合約號(hào)、合同號(hào)所對(duì)應(yīng)的交貨期堆放，現(xiàn)貨和統(tǒng)貨按品種規(guī)格單獨(dú)存放，以利于庫(kù)存和出廠發(fā)貨管理，并實(shí)現(xiàn)按合同所對(duì)應(yīng)的材料號(hào)發(fā)貨，按此原則設(shè)計(jì)優(yōu)化倉(cāng)儲(chǔ)管理。

3.6生產(chǎn)管制系統(tǒng)

生產(chǎn)管制系統(tǒng)針對(duì)這次中厚板擴(kuò)充改造，后臺(tái)需要擴(kuò)充中厚板相關(guān)數(shù)據(jù)，前臺(tái)在生產(chǎn)、質(zhì)量、庫(kù)存模塊中需要增加中厚板相關(guān)報(bào)表：中厚板生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、中厚板質(zhì)量日?qǐng)?bào)、中厚板庫(kù)存日?qǐng)?bào)等，以及在早會(huì)報(bào)表中需要整合進(jìn)中厚板相關(guān)的產(chǎn)量、質(zhì)量、庫(kù)存等數(shù)據(jù)。

3.7檢化驗(yàn)管理系統(tǒng)

檢化驗(yàn)管理包括在線質(zhì)量管理和試驗(yàn)室管理系統(tǒng)。依據(jù)質(zhì)量設(shè)計(jì)的產(chǎn)品規(guī)范，對(duì)每個(gè)物料號(hào)的尺寸、表面、板形進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)行封鎖、正常釋放、降級(jí)、脫合同、判廢、形合判定，合格的鋼板入末端庫(kù)。按照生產(chǎn)設(shè)計(jì)的指定材料號(hào)按批取樣，進(jìn)行性能檢驗(yàn)。形合判定、探傷判定、材合判定合格的系統(tǒng)自動(dòng)綜判準(zhǔn)發(fā)。本次中厚板新建MES系統(tǒng)，重點(diǎn)在原有八鋼全廠檢化驗(yàn)的基礎(chǔ)上，整合厚板試驗(yàn)室系統(tǒng)，接收其分析實(shí)績(jī)，從而實(shí)現(xiàn)延伸覆蓋中厚板實(shí)驗(yàn)室的管理要求。為此，結(jié)合中厚板特點(diǎn)，優(yōu)化流程，提高分析質(zhì)量和工作效率，實(shí)現(xiàn)從樣品登錄到分析結(jié)果輸出的全過(guò)程監(jiān)控。

4.結(jié)論

中厚板是一個(gè)半流程化產(chǎn)品，產(chǎn)品特性日益要求按“大規(guī)模+定制“模式生產(chǎn)，利用制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES )將將ERP系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)連接起來(lái)，使生產(chǎn)組織和質(zhì)量控制能夠被有效管控，并做出實(shí)時(shí)反應(yīng)，這樣才能真正建立中厚板產(chǎn)品以期貨為中心的有計(jì)劃的生產(chǎn)模式，并為有效的滿足中厚板大規(guī)模定制生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件，進(jìn)而提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。