物料跟蹤系統(tǒng)在高線生產(chǎn)過程中的應用

黃新峰 楊軍 李員妹 錢勤鋒

摘? 要：本文介紹了物料跟蹤系統(tǒng)構成，以及物料跟蹤在新鋼線棒材廠高線生產(chǎn)過程的應用。這套系統(tǒng)支撐高線組批、裝爐、爐內加熱、出爐、軋制、集卷、稱重、入庫、發(fā)貨全線流程，滿足線棒廠生產(chǎn)精細化管理的要求，使生產(chǎn)過程的物流和信息流同步，實現(xiàn)生產(chǎn)管理的在線化、集成化、合理化，提升新鋼線棒廠的生產(chǎn)綜合管理能力。實踐表明該系統(tǒng)符合新鋼公司“智能制造、智慧工廠”推進工作，成效顯著。

關鍵詞：高線? 物料跟蹤系統(tǒng)? 系統(tǒng)構成? 跟蹤流程

中圖分類號：F273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0103-04

Abstract： This paper introduces the structure of material tracking system and the application of material tracking in the Hi-Speed Wire Rod production process of Xin steel Wire & Rod Rolling Mill Plants. This system supports the whole process including batching， furnace charging， furnace heating， furnace discharging， rolling， volume collection， weighing， warehousing and delivery， which meets the requirements of Wire & Rod Rolling Mill Plants in the production of fine management， synchronizes the logistics and information flow in the production process， Realizes the production management online， integrated and rationalized， improves the comprehensive production management capacity of Xin steel Wire & Rod Rolling Mill Plants. The result shows that the system is in line with the promotion of "intelligent manufacturing and intelligent factory" of Xin steel， and the effect is remarkable.

Key Words： Hi-speed wire rod; Material tracking system; System structure; Tracking process

鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)線跨度長、工序多，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障或錯誤都會影響到整個生產(chǎn)的正常進行。鋼鐵生產(chǎn)流程一般可分為生產(chǎn)線上的工藝環(huán)節(jié)和生產(chǎn)庫區(qū)內的物料分流及再加工環(huán)節(jié)，為確定物料在生產(chǎn)線上的具體位置，物料跟蹤在連續(xù)生產(chǎn)過程中起著關鍵性作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術迅速發(fā)展，工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）已普遍應用在各鋼鐵廠上。

新鋼公司產(chǎn)銷MES系統(tǒng)涵蓋了新鋼所有鋼軋單位產(chǎn)線的產(chǎn)銷業(yè)務，為新鋼實現(xiàn)以訂單組織生產(chǎn)的運營模式轉型起到了不可替代的作用，陳 剛，劉曉冰等也提出MES系統(tǒng)、物料跟蹤系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)中的重要性。柳鋼棒線廠經(jīng)過多年的實踐證明二級系統(tǒng)能夠準確、及時地完成物料跟蹤和實績統(tǒng)計，大大減少員工勞動強度，且系統(tǒng)操作簡便，降低出錯率。基于當年新鋼產(chǎn)銷MES系統(tǒng)建設的業(yè)務管理特點及要求，線棒材廠MES系統(tǒng)只開發(fā)生產(chǎn)計劃制定與下發(fā)、原料組批、（計量）入庫及成品發(fā)運業(yè)務，而加熱到成品產(chǎn)出間的過程業(yè)務沒能有效利用系統(tǒng)進行跟蹤，工序間生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)靠人工傳遞，當信息傳遞不及時，容易造成產(chǎn)品混批次，甚至混鋼種。為此，線棒材廠委托視拓公司開發(fā)物料跟蹤系統(tǒng)，支撐高線從組批、裝爐、爐內加熱、出爐、軋制、集卷、稱重、入庫、發(fā)貨全線的物料跟蹤，滿足線棒材廠生產(chǎn)精細化管理的要求，使生產(chǎn)過程的物流和信息流同步，實現(xiàn)生產(chǎn)管理的在線化、集成化、合理化，提升新鋼線棒材廠的生產(chǎn)綜合管理能力。

1? 高線工藝流程

新鋼線棒材廠高線生產(chǎn)流程如圖1所示。

2? 系統(tǒng)構成

基于新鋼產(chǎn)銷MES系統(tǒng)的總體框架下，構建新鋼線棒廠物料跟蹤系統(tǒng)，主要從硬件與軟件兩個方面實現(xiàn)系統(tǒng)升級改造，解決高線爐號跟蹤以減少混批，以及提高線棒材產(chǎn)品發(fā)運的作業(yè)效率和減少差錯率，減少員工勞動強度。

2.1 硬件

新鋼線棒廠物料跟蹤系統(tǒng)結構見圖2。高線物料跟蹤系統(tǒng)配置2臺華為FusionServer 2288H V5服務器，用作數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器和數(shù)據(jù)采集服務器，服務器通過主備式部署，實現(xiàn)系統(tǒng)的高可用。2臺華為S5720-28P-SI-AC交換機，提供1GB的業(yè)務網(wǎng)絡帶寬和10G分布式存儲網(wǎng)絡帶寬，實現(xiàn)應用和數(shù)據(jù)庫訪問分布式存儲，以便故障快速恢復，通過冗余和堆疊技術實現(xiàn)服務器網(wǎng)絡高可用。若干臺操作終端、移動終端，用于現(xiàn)場操作崗位必要的人工干預與監(jiān)控，移動化質檢、發(fā)運等業(yè)務操作。若干個RFID讀卡器，分別安裝在上卷、質檢、稱重和卸卷等位置，用于高線后區(qū)C型鉤號跟蹤。4塊電子信息看板，為現(xiàn)場無操作終端崗位實時提供爐號信息、溫度、成品尺寸等生產(chǎn)過程關鍵參數(shù)。

2.2 軟件

高線物料跟蹤系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、后臺應用服務器、人機界面。此物料跟蹤系統(tǒng)主要作用是接收新鋼產(chǎn)銷MES系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)計劃，對其分析處理，廠內生產(chǎn)過程實績跟蹤，向產(chǎn)銷系統(tǒng)和計量系統(tǒng)發(fā)送爐號信息，接收產(chǎn)銷系統(tǒng)反饋的過磅重量，通過客戶端提供人機交互，顯示相關實績信息，示意圖如圖3所示。

數(shù)據(jù)庫采用的是Oracle 編譯，搭建一個數(shù)據(jù)平臺，此平臺包含系統(tǒng)程序所用到的各種數(shù)據(jù)表。如原料庫存表、軋制計劃表、加熱爐數(shù)據(jù)表、成品過磅實績表等。這些數(shù)據(jù)表保存了系統(tǒng)用到的原始或處理后的信息，以作其他程序調用或存檔。

應用服務器包含了與MES的接口平臺，視拓的ICP-iCore應用平臺，以及針對新鋼線棒廠開發(fā)的若干應用程序，如移動化檢驗和發(fā)運App后臺服務。

2.3 系統(tǒng)功能說明

系統(tǒng)客戶端是基于視拓公司開發(fā)的ICP-iCore應用平臺，安裝在各個操作終端上，為操作人員提供一個監(jiān)視、查詢和必要的干預交互界面。其主要功能包含原料入庫與組批管理、作業(yè)指示下發(fā)、加熱爐裝爐作業(yè)、加熱爐出爐作業(yè)、主軋線作業(yè)實績、集卷作業(yè)實績、成品外觀檢驗、成品計量入庫、調度日志管理、綜合查詢等幾大模塊。

（1）原料入庫與組批管理：通過接口與產(chǎn)銷系統(tǒng)連接，獲取煉鋼發(fā)送到高線原料庫的待入庫鋼坯信息，提供原料入庫確認操作;以產(chǎn)銷系統(tǒng)高線軋制計劃為依據(jù)，編制高線軋制批次計劃即組批。

（2）作業(yè)指示下發(fā)：通過接口與加熱爐控制系統(tǒng)連接，下發(fā)高線組批信息，便于加熱爐自動化控制系統(tǒng)信息展示。

（3）加熱爐裝爐作業(yè)：及時收集鋼坯入爐作業(yè)實績、加熱爐的工藝信息及設備運行信息，保證加熱爐的作業(yè)實績信息的完整性。根據(jù)入爐口金屬檢測信號，結合其它相關信號，作為鋼坯裝爐的驅動條件之一，在異常情況下，提供人工調整功能核對入爐支數(shù)。對于挑廢的鋼坯，必須及時進行標識。

（4）熱爐出爐作業(yè)：及時收集鋼坯出爐作業(yè)實績、加熱爐的工藝信息及設備運行信息，保證加熱爐的作業(yè)實績信息的完整性。根據(jù)出爐口熱檢測信號，結合其它相關信號，作為鋼坯出爐的驅動條件之一，在異常情況下，提供人工調整功能核對入爐支數(shù)。

（5）主軋線作業(yè)實績：對主軋區(qū)域（從粗軋到吐絲成卷全過程）作業(yè)實績及時收集。軋線主操崗位，做為各批次出爐、成材支數(shù)的最終核實崗位，需要在系統(tǒng)中確認各批次的最終支數(shù)，此信息將作為集卷信息的源頭。對于回爐、軋廢等異常的鋼坯，必須及時進行標識。

（6）集卷作業(yè)實績：通過原料工組批支數(shù)、主軋操室確認的軋制成材支數(shù)，結合集卷設備上安裝的C型鉤識別裝置，實現(xiàn)上C型鉤上的線卷物料信息的自動跟蹤。與高線成品計量系統(tǒng)接口，發(fā)送高線的集卷上鉤實績，支撐高線的成品稱重計量作業(yè)。

（7）成品外觀檢驗：通過移動終端App實現(xiàn)高線成品的外觀檢驗實績、尺寸卡量結果登記。將尺寸卡量實績及時上傳，支撐產(chǎn)銷系統(tǒng)中高線成品的公差判定及綜合判定;將外觀檢驗缺陷信息及判定結果上傳，支撐高線成品的綜合判定。

（8）成品計量入庫：成品計量作業(yè)由計量系統(tǒng)完成。二級物料跟蹤系統(tǒng)根據(jù)成品秤上鉤號識別裝置讀取到的C型鉤號，獲取鉤上對應的高線成品卷號信息，通過與計量系統(tǒng)接口，發(fā)送待計量的成品卷號，自動化部完成計量后，將卷號及重量信息一并返回到二級物料跟蹤系統(tǒng)。完成計量后的高線成品，由檢測完成標牌打印及掛牌操作。

（9）調度日志管理：對于停機信息、能源介質消耗等情況，提供調度日志記錄功能，結合系統(tǒng)自動采集的生產(chǎn)實績，為生產(chǎn)班報、日報、月報，以及統(tǒng)計等，提供數(shù)據(jù)源。

（10）綜合查詢：提供生產(chǎn)班報、日報、月報等各種生產(chǎn)有關查詢及報表，幫助生產(chǎn)管理人員直觀、全面、及時地掌握生產(chǎn)狀態(tài)，為生產(chǎn)全局性協(xié)調與調度提供信息支撐。主要有：生產(chǎn)調度日志、技術指標統(tǒng)計分析表、產(chǎn)量統(tǒng)計表、原料組批記錄、加熱爐排鋼記錄、加熱爐出鋼記錄、軋制跟蹤報表等。

3? 系統(tǒng)跟蹤流程

物料跟蹤系統(tǒng)在高線生產(chǎn)過程中起到紐帶作用，詳細記錄鋼坯從原料入庫到成品發(fā)運，整個個物流過程，形成電子跟蹤卡，實現(xiàn)物料信息一鍵查詢、全程追溯。

（1）原料組批與上料。原料工通過客戶端同步產(chǎn)銷MES系統(tǒng)中原料庫存信息，勾選對應的軋制計劃及原料爐號進行組批，下發(fā)至加熱爐作業(yè)界面，指揮上料工把當班所軋原料按軋制計劃順序轉運至上料平臺。

（2）進出爐跟蹤。排工人通過運輸輥道，將上料平臺上的坯料按上料順序操作進爐。在每支鋼坯進爐時，系統(tǒng)會自動分配一個ID，作為鋼坯在爐內跟蹤標識用。加熱爐是一個封閉的空間，人無法通過進出爐視頻監(jiān)控到每支鋼在爐內的運轉情況，只能依靠系統(tǒng)程序跟蹤，而系統(tǒng)跟蹤難點在于判斷爐內懸臂輥上有無鋼坯，以及同加熱爐步進梁的連鎖關系[7]。爐內懸臂輥有鋼判斷條件為：①爐外輥道正轉;②入爐輥道光檢檢測有鋼，爐門口光檢檢查有鋼;③爐內懸臂輥正轉超過5秒;滿足這三條件則判斷爐內懸臂輥有鋼;否則為無鋼。鋼坯與步進梁連鎖關系為：①爐內懸臂輥有鋼;②加熱爐推鋼機一次推鋼動作;③一次步進梁正循環(huán)動作;滿足這三條件則鋼坯從懸臂輥位置移到第一位置。若①爐內懸臂輥無鋼;②加熱爐推鋼機一次推鋼動作;③一次步進梁正循環(huán)動作;則第一位置產(chǎn)生一個空位。步進梁每次正循環(huán)，步進梁上鋼坯或空位向前走一位。每以此循環(huán)，直至鋼坯走到步進梁末位置。當出爐懸臂輥無鋼狀態(tài)下，一次步進梁正循環(huán)，則判斷出爐懸臂輥有鋼。當加熱爐L1接收到軋區(qū)要鋼信號，出爐爐門打開，出爐懸臂輥正轉10s，出爐門口光檢檢測有鋼信號，則完成一次出鋼動作;若出爐門口光檢檢測無鋼信號，則完成一次走空位動作。在實際生產(chǎn)過程中，有時會出現(xiàn)來回出鋼倒鋼等復雜操作，會造成信號丟失或錯位，此時必須人為干預調整，以保證爐內鋼坯信息準確。

（3）軋制跟蹤。在鋼坯出爐后，通過軋前輸送輥道喂進軋機。當1架軋機有咬鋼信號，且持續(xù)一段時間，則系統(tǒng)主軋界面自動標識此鋼坯為已軋制。操作工可通過主軋界面人工干預標識每支鋼坯軋制狀態(tài)，如軋廢、剔料等，以保證爐號信息完整。

（4）收集跟蹤。系統(tǒng)根據(jù)原料工所組軋批信息和主軋操室確認的軋批號成材支數(shù)，生成預上C型鉤的卷號信息，包含當前軋批號及卷號順序。整個上卷過程為：待上卷的C型鉤停留在接卷位置，C型鉤上方讀卡器通過標簽卡讀取C型鉤號，并把此鉤號和待上鉤卷號信息關聯(lián)。當收集芯桿將散卷平放至運卷小車上，小車完成一次上鉤動作，散卷落在C型鉤上，對射光檢檢測為有鋼信號，系統(tǒng)判定此鉤號為重鉤，小車回到接鋼位置，PF鏈停止器自動放鉤，C型鉤攜帶卷號信息自動流轉下道工序;對射光檢檢測為無鋼信號，則判定為空鉤，停止器不放鉤，繼續(xù)等待接收下卷重鉤。

（5）過磅與卸卷跟蹤。經(jīng)過打包成捆的盤卷流轉至磅房稱重，在稱重位置上方讀卡器讀取C型鉤號標簽卡里卷號信息傳至計量系統(tǒng)，計量自動化程序完成稱重動作，并把重量傳至產(chǎn)銷MES系統(tǒng)，物料跟蹤系統(tǒng)通過接口讀取產(chǎn)銷MES系統(tǒng)里稱重數(shù)據(jù)，并保存在數(shù)據(jù)庫里。稱重完成后，C型鉤流轉至卸卷臺，停留在待卸位置。卸卷對射光檢檢測有鋼信號，卸卷小車上升托起盤卷并將盤卷運至卸卷臺，卸卷小車返回待卸位置，卸卷完成。C型鉤離開卸卷臺，流轉至收集臺完成一輪運轉。

4? 結語

新鋼線棒廠高線物料跟蹤系統(tǒng)上線運行半年多，經(jīng)過不斷測試、跟蹤、優(yōu)化完善，能準確、及時地完成物料跟蹤和實績統(tǒng)計，并向產(chǎn)銷MES系統(tǒng)提供可靠數(shù)據(jù)。物料跟蹤系統(tǒng)投運后，給員工帶來很大便利，取消紙質流轉卡運轉，實現(xiàn)掃碼發(fā)運，大大減少員工勞動強度。而且系統(tǒng)操作簡單、易學，自動化程度高，符合新鋼公司“智能制造、智慧工廠”等推進工作，成效顯著。

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