鋼管生產車間的制造執(zhí)行系統(tǒng)研究

李殿杰，紀麗娜，周仁杰，郁正龍，王金飛

（1.北京鋼研新冶工程技術中心有限公司，北京 100081；2.江蘇迪歐姆股份有限公司，江蘇 常州 213011）

在發(fā)達國家的傳統(tǒng)制造行業(yè)中，信息化管理系統(tǒng)應用非常普及，設備自動化水平、企業(yè)信息化水平十分高，其中美國在20世紀末期就已完成了對傳統(tǒng)制造業(yè)的企業(yè)信息化的建設[1-3］。

國內鋼鐵企業(yè)目前也在進行信息化系統(tǒng)的改造，近幾年取得了一定成績，但是基于現(xiàn)在的企業(yè)管理模式，信息化系統(tǒng)在實際操作中會遇到一些阻礙，其中比較多的是應用在車間生產線的部分崗位或組建一些局域網收集一部分生產數(shù)據(jù)[4］，用來生成生產報表。原因有兩方面，一方面是由于我們車間內設備基礎自動化設備水平不高，自動化程度低的工序無法實現(xiàn)自動采集數(shù)據(jù)[1］，操作人員需要手動輸入生產數(shù)據(jù)，這樣就不能保證生產數(shù)據(jù)的準確性和實時性；另一方面企業(yè)對產品過程質量標準要求不嚴格，這樣就無法建立完善的控制流程。

經過對某鋼管公司生產和工藝的深入調研，開發(fā)建設了基于鋼管生產車間的制造執(zhí)行系統(tǒng)，該制造執(zhí)行系統(tǒng)以產品、制造、品質為三大核心，覆蓋了企業(yè)各方面的需求，并且又突出了品質管理，保證鋼管產品是在受控的環(huán)境和高水平制造能力中制造，把“產品”“制造過程”和“質量”三要素相關聯(lián)，形成管理上的閉環(huán)[5-8］。

1 系統(tǒng)架構設計

以某鋼管公司的鋼管生產車間為基礎，通過調研分析，梳理各部門的業(yè)務流程，設計出了車間制造執(zhí)行系統(tǒng)架構，鋼管車間制造執(zhí)行系統(tǒng)功能結構如圖1所示，該系統(tǒng)分為六大功能模塊：物料跟蹤與采集模塊、制造計劃管理模塊、生產工藝管理模塊、人員管理模塊、庫房管理模塊和報表模塊。

圖1 鋼管車間制造執(zhí)行系統(tǒng)功能結構

鋼管車間制造執(zhí)行系統(tǒng)設計為四層結構：基礎層、服務層、業(yè)務邏輯層、表現(xiàn)層。鋼管車間制造執(zhí)行系統(tǒng)層次結構如圖2所示。

圖2 鋼管車間制造執(zhí)行系統(tǒng)層次結構

基礎層：包含系統(tǒng)與數(shù)據(jù)兩方面，該操作系統(tǒng)采用Windows Server 2012、數(shù)據(jù)存儲到關系型數(shù)據(jù)庫Oracle 11g容器中；數(shù)據(jù)包含采集與工藝數(shù)據(jù)信息以及所有功能的元數(shù)據(jù)信息存放在數(shù)據(jù)庫Oracle 11g中。服務層：包含接口服務、數(shù)據(jù)服務、通信服務；硬件方面以以太網為傳輸介質，通過Wincc集成各外部主要控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)；通過標準關系數(shù)據(jù)接口（DBLink）實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成；通過ADO技術完成服務器程序與數(shù)據(jù)庫之間、客戶端程序與數(shù)據(jù)庫服務器之間的通信。業(yè)務邏輯層：該層包含了該系統(tǒng)所實現(xiàn)的所有業(yè)務功能，即包含制造計劃管理、生產工藝管理、物料跟蹤與數(shù)據(jù)采集管理和人員管理等。表現(xiàn)層：對于各操作點都配置了專用的終端，提供良好的用戶界面，讀取指定數(shù)據(jù)，并可以通過界面干預指定事件處理。

2 需求功能分析

鋼管車間制造執(zhí)行系統(tǒng)有制造計劃管理功能、生產工藝管理功能、物料跟蹤與數(shù)據(jù)采集功能。

制造計劃管理功能：生產調度中心根據(jù)銷售合同信息，結合車間產線能力、接收原料采購情況等形成可執(zhí)行的生產計劃，計算生產計劃所用原料信息，生產完畢后上傳生產數(shù)據(jù)。生產調試中心形成企業(yè)受控報表，上傳ERP企業(yè)管理系統(tǒng)。主要功能點有訂單管理、合同管理、計劃管理。

生產工藝管理功能：焊縫質量是焊管質量的中心。焊管生產成本控制（包括成材率的控制）是高品質焊管的生命，所以生產工藝管理主要對鋼管質量進行控制，對生產和檢驗工藝數(shù)據(jù)制定規(guī)范，并追蹤質量數(shù)據(jù)，功能包括質量檢驗標準管理、生產工藝規(guī)范管理、質量追蹤管理、生產實績管理等。

物料跟蹤與數(shù)據(jù)采集功能：物料跟蹤從實際出發(fā)，針對焊管的生產特點，對物料跟蹤并收集在線實際數(shù)據(jù)進行分析處理。首先把生產過程的主物料進行時空的定位，使得生產人員和管理系統(tǒng)知道主物料在生產過程中的時空位置。數(shù)據(jù)采集是把生產過程中的各種數(shù)據(jù)進行收集，按要求建立數(shù)據(jù)庫單元，提供給ERP企業(yè)管理系統(tǒng)和物流系統(tǒng)。物料跟蹤與數(shù)據(jù)采集功能系統(tǒng)結合現(xiàn)場情況將物料跟蹤功能分為兩部分：主機線物料跟蹤與精整線物料跟蹤，用于完成原料從上線到成品下線的全流程的跟蹤，跟蹤方案采用自動跟蹤與手動跟蹤兩種。

鋼管車間制造執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)鋼管所經過所有崗位的生產數(shù)據(jù)的收集，如與每根鋼管號對應的取樣和試驗結果、水壓試驗結果和水壓機參數(shù)、探傷結果和探傷機參數(shù)、改尺和鋼管修復記錄、平頭倒棱機參數(shù)和成品檢測參數(shù)等。

人員管理功能：人員管理功能分為人員技術檔案、培訓記錄管理、權限管理、派工管理四大子功能，實現(xiàn)預精焊車間內操作工、質量檢測人員和技術中心人員相關人員的統(tǒng)一管理。

庫房管理功能：庫房管理功能系統(tǒng)管理預精焊分廠中間庫庫房業(yè)務，中間庫庫房主要是接收總廠分配的原料單，操作工接收到實際帶卷進行入庫操作、接收到生產任務單后對所需帶卷進行上線前排序，車間組織生產開始后對所需鋼卷進行出庫操作。庫房功能分為鋼卷入庫、鋼卷出庫、庫位管理、綜合查詢四大子功能。

3 系統(tǒng)應用

鋼管車間制造執(zhí)行系統(tǒng)的上線應用對企業(yè)來說是一個從自動化到智能化的升級，改變了企業(yè)管理模式，解決了基礎數(shù)據(jù)不完整的難題，典型功能有：

（1）制造執(zhí)行系統(tǒng)通過對銷售合同管理，把同規(guī)格、同標準的訂單合并統(tǒng)一生產，避免了漏檢情況，提高了實驗室檢驗效率，也縮短了鋼管在車間內的周轉時間。

（2）制造執(zhí)行系統(tǒng)針對每一個生產訂單制訂相應的工藝生產卡，并下達到各生產工序指導生產，包含投料檢驗工藝卡、X射線檢驗工藝卡、超聲波探傷工藝卡、水壓工藝卡、成品檢驗工藝卡、理化性能檢驗工藝卡等。生產工藝卡設計操作界面如圖3所示。

圖3 生產工藝卡設計操作界面

（3）生產高峰時，車間內積壓的生產鋼管有200多根，通過制造執(zhí)行系統(tǒng)檢索可以準確地找到每根鋼管所在的位置，查詢到生產檢驗情況。

4 結 語

開發(fā)的制造執(zhí)行系統(tǒng)已在鋼管生產車間順利上線，實現(xiàn)了預定的設計功能，應用達到了預期。通過該系統(tǒng)的上線應用，在鋼管車間實現(xiàn)了訂單的科學管理、物料的定位跟蹤及質量的實時控制，提升了企業(yè)的科學決策能力。后續(xù)將根據(jù)需求對系統(tǒng)進行優(yōu)化升級，如增加統(tǒng)計報表的實時數(shù)據(jù)庫，加強市場與生產協(xié)同的實時性，便于企業(yè)決策層及時進行預判和調整[9-15］。