生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用

李志清 陸偉宏

(江西銅業(yè)加工事業(yè)部， 江西 南昌 330096)

0 前言

銅加工企業(yè)一直是能耗大戶，能耗過高成為制約銅加工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。而且在全球經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，能源問題已成為國內(nèi)外企業(yè)普遍關(guān)注的焦點，特別是近年來，銅加工企業(yè)經(jīng)濟形勢普遍不太樂觀，利潤空間狹小，成本卻居高不下，企業(yè)舉步維艱。傳統(tǒng)的生產(chǎn)能源管理工作存在工作量大、不靈活、效率低、信息共享分析難、運行成本高等問題[1]。某銅管公司針對這些問題創(chuàng)建了新的生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)，借助精細化管理和信息化手段對企業(yè)生產(chǎn)工藝流程及能耗進行管理，可為全面預(yù)算管理提供數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)是全面預(yù)算管理的重要組成部分和各模塊的運行基礎(chǔ)，也是推行清潔生產(chǎn)、創(chuàng)建資源節(jié)約型企業(yè)的必然要求，它對企業(yè)生產(chǎn)過程管控起到了重要作用。全面預(yù)算平臺及生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)相結(jié)合，可提高勞動生產(chǎn)率，提升銅管產(chǎn)品質(zhì)量，減少人為操作失誤，降低工人勞動強度和生產(chǎn)成本，滿足企業(yè)生產(chǎn)能源的集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、用能優(yōu)化與節(jié)能降耗需要[2]，促使企業(yè)技術(shù)裝備轉(zhuǎn)型升級和效益提升，從而大幅提升企業(yè)的核心競爭力。

1 生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)的技術(shù)方案和總體架構(gòu)

1.1 技術(shù)方案

以完善某銅管公司信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)建設(shè)需要依次經(jīng)歷監(jiān)測、實時分析、實時優(yōu)化和經(jīng)營模式變革[3]。創(chuàng)建生產(chǎn)能源管控平臺，對企業(yè)各生產(chǎn)工藝進行標準化、流程化管理，約束各崗位嚴格按生產(chǎn)管理規(guī)范進行輸入輸出；創(chuàng)建數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)交接、數(shù)據(jù)發(fā)布審核機制，保證每條數(shù)據(jù)的嚴肅性、可靠性及可追溯性；數(shù)據(jù)中心可支持20年以上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲；數(shù)據(jù)災(zāi)難損失數(shù)據(jù)≤24 h，數(shù)據(jù)恢復(fù)時間<24 h。

1)構(gòu)建生產(chǎn)能源管控平臺，通過信息化手段對生產(chǎn)工藝、流程、數(shù)據(jù)進行規(guī)范化管理。

2)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)分廠、銷售部門提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)。

3)避免手工操作失誤，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性、實時性，提高工作效率。

4)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，為生產(chǎn)單位和管理者提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和決策支持。

綜上所述，該系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量管理、條碼掃描管理、模具管理及能源管理等應(yīng)用模塊。通過使用生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)，可將產(chǎn)品和流程的質(zhì)量標準進行文檔化，并對這些標準的結(jié)果進行采集，進而對產(chǎn)品質(zhì)量進行全面分析和管控。

1.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

某銅管公司生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)總體構(gòu)架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1)開發(fā)語言的選擇。某銅管公司全面預(yù)算管理系統(tǒng)是在C#語言環(huán)境下進行開發(fā)設(shè)計的，為了與公司現(xiàn)有系統(tǒng)無縫對接，減小其他開發(fā)程序語言所帶來的兼容性的復(fù)雜度，同時由于生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)集中在數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算、查詢等具有大量的數(shù)據(jù)庫操作的業(yè)務(wù)上，因此系統(tǒng)的開發(fā)采用了在數(shù)據(jù)庫處理方面具有巨大優(yōu)勢的C#程序設(shè)計語言進行開發(fā)。

2)數(shù)據(jù)架構(gòu)的選擇。根據(jù)該系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)內(nèi)容，系統(tǒng)總體架構(gòu)采用了C/S 的分層架構(gòu)設(shè)計，將數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、用戶接口層分層次實現(xiàn)，既可在客戶端進行大量的業(yè)務(wù)邏輯涉及的數(shù)據(jù)計算操作，又可提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時處理性能[4]。

3)數(shù)據(jù)庫的選擇。采用功能強大的Oracle數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)平臺，可充分滿足該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)備份等各方面的現(xiàn)有的和將來潛在的業(yè)務(wù)需求。

2 生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的收集、記錄方式

長期以來，該公司車間生產(chǎn)過程中各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息的記錄、收集皆采用紙質(zhì)方式，并設(shè)有專門的崗位即數(shù)據(jù)錄入操作員。采用人工方式記錄、統(tǒng)計、分析生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，不能進行有效傳遞和及時分享，作業(yè)強度大，繁瑣且效率低，時效性差，而生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)能有效解決以上難題。

1)建立唯一標識IDNO。車間各工序每個機臺都配有終端機、打印機、條碼掃描槍等硬件設(shè)備，為每一件產(chǎn)品建立唯一標識IDNO，即采用一串數(shù)字來唯一標識一個實體，對銅加工生產(chǎn)過程中的跟蹤數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報表、生成及數(shù)據(jù)的反查至關(guān)重要。IDNO定義為熔鑄工序首次在整個工藝過程中明確了十位IDNO值，如1809103301的前六位為日期，后四位的3、3分別為班次、鑄造孔號，01為該孔當天鑄造的第1根產(chǎn)品。

2)采用條形碼掃描技術(shù)。生產(chǎn)過程中，每道工序是連續(xù)的，前一道工序產(chǎn)品成為下道工序原料，但各工序之間又相互獨立。采用條形碼掃描技術(shù)，通過ID可追溯每一道工序環(huán)節(jié)每一件產(chǎn)品留向，各工序生產(chǎn)主控界面實時呈現(xiàn)生產(chǎn)執(zhí)行過程，通過工序管理、進度查詢等不斷加速實現(xiàn)生產(chǎn)全過程可視化、透明化，實現(xiàn)了產(chǎn)品生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的全方位實時在線跟蹤與管控。

2.2 訂單計劃跟蹤管理

訂單計劃跟蹤管理是生產(chǎn)管理的核心內(nèi)容。生產(chǎn)訂單是定義物料質(zhì)量和數(shù)量的工廠內(nèi)部訂單，由訂單基本信息、物料概覽、工藝技術(shù)標準和訂單步驟組成，系統(tǒng)使用生產(chǎn)訂單生命周期組件進行訂單計劃管理，將訂單跟蹤流程從計劃制定、計劃釋放、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)執(zhí)行、質(zhì)量檢測到生產(chǎn)完成、發(fā)貨的全過程以訂單的方式串聯(lián)在一起，從而實現(xiàn)了訂單計劃跟蹤全流程管理。整個訂單計劃跟蹤流程如圖2所示。

圖2 訂單計劃跟蹤流程

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量管理

產(chǎn)品質(zhì)量是加工類企業(yè)核心競爭力，是企業(yè)的生命線，該系統(tǒng)通過信息技術(shù)優(yōu)化質(zhì)量管理流程、整合分廠資源，可實現(xiàn)質(zhì)量信息的實時記錄、傳遞、預(yù)警，實現(xiàn)質(zhì)量管理的協(xié)同運作和質(zhì)量數(shù)據(jù)的科學(xué)分析。檢測數(shù)據(jù)實時、準確、完整的錄入，可及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷及異常情況，系統(tǒng)預(yù)警機制可在第一時間發(fā)現(xiàn)問題，控制不合格品、待檢品的誤流轉(zhuǎn)，有效地防范了批量質(zhì)量事故的發(fā)生；同時檢測數(shù)據(jù)實時錄入、收集，擺脫了之前手工統(tǒng)計、分析的繁復(fù)，使管理者可實時掌控銅加工生產(chǎn)過程中產(chǎn)品成品率的動態(tài)，適時追蹤產(chǎn)品質(zhì)量情況。

2.4 模具管理

結(jié)合生產(chǎn)加工過程自身的特性，生產(chǎn)過程中使用到的模具數(shù)量大、種類繁多，為了規(guī)范模具的入庫、出庫管理，使模具管理及維護更加標準化、規(guī)范化、清晰化，提高模具完好率，特納入生成能源管控系統(tǒng)子模塊進行集中統(tǒng)一記錄、管理。

1)創(chuàng)建模具信息資料庫。該系統(tǒng)針對模具庫所有模具進行重新梳理和整合，健全模具的帳卡制度，采用條形碼管理模式，為每一件模具編號，以進行集中編碼管理；建立和完善模具信息資料庫，模具帳卡的建立包括一副模具從入庫開始直至報廢為止，任何時期的狀態(tài)均需進行記錄，通過其可查詢?nèi)?、可用、正常、新模、退模、報廢、封存的所有模具信息。

2)創(chuàng)建模具管理流程機制，包括模具領(lǐng)用、發(fā)放、維修、回收直至報廢等所有環(huán)節(jié)的管控。模具庫操作員對模具合格品物料等的發(fā)放和回收，均由掃描槍掃描模具實物上配帶的條形碼標簽，實施快速、準確發(fā)放和回收操作步驟。

通過創(chuàng)建模具信息資料庫、記錄模具維護、管理的全過程，可追溯至每一件模具的存放位置、當前狀態(tài)、對應(yīng)的產(chǎn)量、模具歷史維修與保養(yǎng)記錄，真正實現(xiàn)了模具生命周期管理的全過程監(jiān)控。

2.5 能源數(shù)據(jù)管理

對能源數(shù)據(jù)的管控，是整個生產(chǎn)過程管控中不可缺失的部分。

1)系統(tǒng)控通過與智能電表數(shù)據(jù)庫的對接，借助接口技術(shù)，在程序上實現(xiàn)了實時采集能源消耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在能耗數(shù)據(jù)監(jiān)控采集的基礎(chǔ)上，以實時數(shù)據(jù)庫存儲的能耗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)的功能模塊進行深入設(shè)計，最終實現(xiàn)能源消耗過程的信息化、可視化。

2)將這些能耗數(shù)據(jù)與相對應(yīng)的設(shè)備、車間、班組生產(chǎn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了按車間、工序、班組、機臺進行能耗統(tǒng)計，可在指定時間段內(nèi)生成各種能耗、能效數(shù)據(jù)報表以及能耗、能效曲線，并對能耗水平進行診斷、評估，找出影響能耗的主因，分析節(jié)能潛力，再提出節(jié)能降耗措施。

3)從節(jié)能降耗、提高原材料利用率的綜合控制指標出發(fā)，以三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型為控制手段，可提升銅加工自動化生產(chǎn)過程的信息化管理水平，促進節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)。

2.6 金屬平衡管理

金屬平衡管理是生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)的重要內(nèi)容，是衡量生產(chǎn)、技術(shù)和經(jīng)營管理水平的重要標志。系統(tǒng)以生產(chǎn)過程中產(chǎn)品數(shù)據(jù)的實時記錄、收集及檢驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用計量、盤點一體化的數(shù)據(jù)集成方式，減少了數(shù)據(jù)傳遞中的人工記錄可能產(chǎn)生的錯誤，提升了工作效率，實現(xiàn)了車間級和工序級金屬平衡報表高效的智能化輸出和管理，

綜上所述，生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)的成功上線，可摒棄各工序手工記錄本，無需再設(shè)置數(shù)據(jù)錄入員崗位，既可保證數(shù)據(jù)的準確性，又可擺脫生產(chǎn)數(shù)據(jù)繁瑣的記錄、統(tǒng)計及分析工作。由此加強了對在制品數(shù)量的管控，提高了訂單交付率，通過對產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的可視化、透明化實時跟蹤及對金屬平衡數(shù)據(jù)的管控，可將在制品數(shù)量由原1 200～1 300 t/月降至800～1 000 t/月，杜絕了庫存浪費，盤活了流動資金，合格率亦較去年平均水平有所提高；依據(jù)生產(chǎn)訂單號，對訂單計劃做到全方位追溯、精細化管控，訂單交付率由原95%提升至98%。

3 結(jié)束語

生產(chǎn)實踐證明，作為某集團公司加工企業(yè)中首個實現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時采集、錄入，成本分解至最小單元的單位，某銅管公司生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)是成功的，為同行業(yè)樹立了標桿，也為同行業(yè)信息化發(fā)展道路指引了方向。系統(tǒng)通過信息化手段對生產(chǎn)業(yè)務(wù)、流程、數(shù)據(jù)進行規(guī)范化管理，形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，對所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，以便進一步進行質(zhì)量、生產(chǎn)等技術(shù)分析與追蹤，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)分廠、管理部門提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)，減少手工操作，提高數(shù)據(jù)準確性、實時性，提升工作效率；同時進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，為生產(chǎn)單位和管理者提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和決策支持；通過量化管理，管理部門對企業(yè)生產(chǎn)能源利用狀況實施實時、準確的動態(tài)監(jiān)管，做到“掌握情況、摸清規(guī)律、系統(tǒng)診斷、合理用能”，杜絕能源浪費，高效回收利用能源，能快速、高效、經(jīng)濟地管理能源和提高生產(chǎn)作業(yè)效率，讓生產(chǎn)過程、用能管理更加科學(xué)化、透明化、可控化，最終實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗、提質(zhì)增效的目的[6]。