八鋼中厚板廠MES系統(tǒng)功能簡介

王偉 陳錦 趙虎

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

【關鍵詞】中厚板；MES；自動化

前言

八鋼中厚板MES系統(tǒng)以滿足用戶合同和實現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)為核心，對生產(chǎn)過程實現(xiàn)了實時監(jiān)控和診斷，進而完成系統(tǒng)管理整合和流程優(yōu)化，并在生產(chǎn)管理過程中提高了資源配置效率，實現(xiàn)了質(zhì)量設計及管控、生產(chǎn)計劃編制、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)總體設計

將MES應用到八鋼整體產(chǎn)銷管理系統(tǒng)中，擴充中厚板產(chǎn)線的銷售管理、質(zhì)量管理、合同管理、計劃管理、物料跟蹤與實績管理、出廠管理、財務管理的相應功能，以支持八鋼制造部、財務部、銷售部、物流部等部門的日常業(yè)務運作，提高企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營效率。

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)實績的收集，離線區(qū)域的管理，物料出入廠/庫管理，在線質(zhì)量管理等等，MES在L2異常時，對在線完成的一些作業(yè)指令可以進行后備輸入，保證生產(chǎn)的正常進行，對與離線區(qū)域的管理，包括指令和實績一般都由MES完成。覆蓋區(qū)域為整個煉鋼軋鋼工廠所有工序、所有區(qū)域。

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

2.過程自動化系統(tǒng)適應性功能設計

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

2.1加熱爐控制系統(tǒng)

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

軋制計劃管理主要完成計劃數(shù)據(jù)的接受以及軋制計劃數(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，軋制計劃是從L3下達，L3在板坯未進入加熱爐上料輥道前，就先期下達給加熱爐區(qū)域L2。

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

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

2.2軋線控制系統(tǒng)

軋線過程計算機控制范圍從加熱爐出爐開始到矯直機后為止。擴充改造涉及應用軟件包含控制和非控部分?？刂撇糠职垯C設定計算、材料溫度控制，矯直機設定計算等。非控部分為軋制計劃管理，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)

剪切線過程控制功能放置在剪切線計算機中，對于剪切線其主要實現(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)化計算、雙邊剪設定、定尺剪設定、試樣管理、畫面、數(shù)據(jù)通信等功能。包括：計劃管理、剪切線區(qū)域跟蹤、剪切線區(qū)域的計算及設定、剪切結果收集、噴印機設定、與中厚板L3系統(tǒng)通訊接口和剪切計劃管理。

3.MES系統(tǒng)功能模塊設計與實現(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)、檢化驗管理等7個模塊，每個模塊下又設計了不同的子模塊和功能（如圖1）。將在線的計劃執(zhí)行實施和物料管理跟蹤功能單獨放在L3系統(tǒng)，這些功能也可在MES系統(tǒng)中實現(xiàn)。

3.1銷售管理模塊

根據(jù)八鋼公司現(xiàn)有銷售業(yè)務流程，在中厚板產(chǎn)品的銷售管理中，體現(xiàn)按合同訂單的個性化要求來做產(chǎn)品的質(zhì)量設計和生產(chǎn)設計的思想，用合同狀態(tài)來管控銷售合同，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)量設計的關鍵環(huán)節(jié)，這也要求在完成產(chǎn)品設計后，材料都是帶指定合同的，即從下發(fā)冶煉計劃，經(jīng)過軋制到成品產(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特殊需求在生產(chǎn)制造的全過程得以跟蹤和實現(xiàn)。

3.2質(zhì)量管理模塊

在銷售接收到合同后，進行合同處理，就由質(zhì)量模塊進行相應的質(zhì)量設計。質(zhì)量管理模塊要覆蓋八鋼中厚板產(chǎn)線從板坯進入二切線生產(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厚板的產(chǎn)品外設計、產(chǎn)品規(guī)范碼、冶金規(guī)范碼等工藝參數(shù)靜態(tài)表，同時對這些靜態(tài)表可以進行維護。對于銷售部門錄入的每份合同，進行質(zhì)量設計，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、工藝參數(shù)、質(zhì)量標準、檢試驗要求等參數(shù)，存在合同檔中，作為隨后進行的合同管理、計劃安排、工藝控制、檢驗、檢查、包裝、質(zhì)保書制作、發(fā)貨作業(yè)等的基礎。具體包括產(chǎn)品規(guī)范、冶金規(guī)范、合同處理、檢化驗數(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、合同計劃、組板設計、材料申請、材料轉用充當、準發(fā)資源管理等功能，其中產(chǎn)品規(guī)范是將用戶質(zhì)量需求轉換為生產(chǎn)設計及實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)。

質(zhì)量管理的功能按一貫制質(zhì)量管理和“標準+α”組織生產(chǎn)的原則設計[31]。從產(chǎn)品質(zhì)量設計入手，以標準、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)運的各工序環(huán)節(jié)均進行以質(zhì)量為核心的最優(yōu)化的過程控制，以求得到最佳的經(jīng)濟效益。在合同處理、質(zhì)量設計和生產(chǎn)設計時，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)過程的各工序環(huán)節(jié)，并對執(zhí)行和實施結果進行反饋確認。

3.3作業(yè)計劃管理模塊

計劃的管理對象是厚板產(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]。各個機組的生產(chǎn)是通過生產(chǎn)管理部門編制計劃下發(fā)給生產(chǎn)廠，生產(chǎn)廠以作業(yè)命令的形式進行管理。本模塊主要設計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)計劃管理主要功能包括：二切計劃管理、加熱軋制計劃管理、熱處理計劃管理、探傷作業(yè)計劃管理。各計劃指令由由L4下發(fā)給L3。

3.4 物料跟蹤與實績管理模塊

中厚板的板坯和鋼板的庫存情況是實時變化的，需要對生產(chǎn)過程進行動態(tài)管理，跟蹤板坯到鋼板的過程信息，以便生產(chǎn)管理能根據(jù)庫存情況及時下達生產(chǎn)調(diào)度指令，縮短物流過程。同時全程跟蹤產(chǎn)品狀態(tài)、指令和計劃狀態(tài)、物料信息等，實施掌握材料在生產(chǎn)過程當中的狀態(tài)、質(zhì)量、工藝控制等情況。需要收集和實時管理的實績包括全生產(chǎn)過程的物料生產(chǎn)實績：板坯庫實績管理、加熱軋制實績管理、剪切線實績管理（切割實績、探傷實績等）、熱處理實績管理、庫移動實績管理、成品庫實績管理。在鋼板的全生產(chǎn)過程中，每塊板坯和鋼板在系統(tǒng)中僅有唯一的材料號，系統(tǒng)按照材料號對實物進行實績跟蹤管理。L2將過程實績實時上傳給L3， L3系統(tǒng)再將工序?qū)嵖兗皶r上傳給L4，從而實現(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的厚板存貨相關數(shù)據(jù)庫，使L4能實時反映厚板生產(chǎn)情況；跟蹤、管理厚板廠的物料；管理厚板各庫的庫存及物流；通過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)此設計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L2、精整線L2等各下位機上傳的作業(yè)信息，并同步上報L4產(chǎn)銷系統(tǒng)，實現(xiàn)從板坯進入板坯庫開始，到板坯軋制成大板，再切割成小板，出廠為止的全過程物料實績跟蹤管理。

3.5出廠管理

引入按合同組織出廠發(fā)貨的理念，加強預前管理控制。嚴格按合同組織生產(chǎn)，增加產(chǎn)成品準發(fā)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)合同與產(chǎn)成品實物的緊密銜接，提高產(chǎn)成品內(nèi)部交付的準時率，為出廠管理部門提前洽運提供保證。通過強化計劃管理來適應不穩(wěn)定的外部環(huán)境，保證出廠物流的順暢，減少二次倒運，降低產(chǎn)成品庫存，節(jié)省物流費用。出廠管理包括產(chǎn)成品存貨、出廠計劃、倉庫發(fā)貨和單據(jù)結齊。所有生產(chǎn)廠末端庫、廠內(nèi)延伸庫及相關網(wǎng)點庫均屬于倉庫管理范圍。期貨產(chǎn)品按用戶的合約號、合同號所對應的交貨期堆放，現(xiàn)貨和統(tǒng)貨按品種規(guī)格單獨存放，以利于庫存和出廠發(fā)貨管理，并實現(xiàn)按合同所對應的材料號發(fā)貨，按此原則設計優(yōu)化倉儲管理。

3.6生產(chǎn)管制系統(tǒng)

生產(chǎn)管制系統(tǒng)針對這次中厚板擴充改造，后臺需要擴充中厚板相關數(shù)據(jù)，前臺在生產(chǎn)、質(zhì)量、庫存模塊中需要增加中厚板相關報表：中厚板生產(chǎn)日報、中厚板質(zhì)量日報、中厚板庫存日報等，以及在早會報表中需要整合進中厚板相關的產(chǎn)量、質(zhì)量、庫存等數(shù)據(jù)。

3.7檢化驗管理系統(tǒng)

檢化驗管理包括在線質(zhì)量管理和試驗室管理系統(tǒng)。依據(jù)質(zhì)量設計的產(chǎn)品規(guī)范，對每個物料號的尺寸、表面、板形進行檢驗，進行封鎖、正常釋放、降級、脫合同、判廢、形合判定，合格的鋼板入末端庫。按照生產(chǎn)設計的指定材料號按批取樣，進行性能檢驗。形合判定、探傷判定、材合判定合格的系統(tǒng)自動綜判準發(fā)。本次中厚板新建MES系統(tǒng)，重點在原有八鋼全廠檢化驗的基礎上，整合厚板試驗室系統(tǒng)，接收其分析實績，從而實現(xiàn)延伸覆蓋中厚板實驗室的管理要求。為此，結合中厚板特點，優(yōu)化流程，提高分析質(zhì)量和工作效率，實現(xiàn)從樣品登錄到分析結果輸出的全過程監(jiān)控。

4.結論

中厚板是一個半流程化產(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)過程控制系統(tǒng)實時連接起來，使生產(chǎn)組織和質(zhì)量控制能夠被有效管控，并做出實時反應，這樣才能真正建立中厚板產(chǎn)品以期貨為中心的有計劃的生產(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，進而提升企業(yè)綜合競爭力。