e-works数字化企业网  »  文章频道  »  制造业与信息化  »  行业典型案例

唐钢打造钢铁行业的智能工厂

2018/1/30    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:智能工厂案例  e-works年度盘点  智能制造  唐钢  
本文为“2017年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2017年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    河钢股份有限公司唐山分公司(以下简称唐钢)是河钢集团的骨干企业,始建于1943 年,地处京津冀环渤海经济圈中心地带,是中国碱性侧吹转炉炼钢的发祥地,现有职工3.7万人,2015年度主营业务收入250.41亿。经过70多年的发展,唐钢成为中国重要的精品板材和精品建材生产基地。目前,具有年产铁、钢、材1800万吨的配套生产能力。产品分为板、棒、线、型四大类,140多个品种、1000多种规格,主要包括高强汽车板、热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、彩涂板、中厚板、不锈钢、棒材、线材、型材等,精品板材占到产品总量的60%。产品广泛应用于建筑、汽车、煤炭、机械、电力、交通和家用电器等领域,远销欧洲、美洲、非洲、东南亚等150多个国家和地区。

    1

    图1 河钢股份有限公司唐山分公司

二、企业两化融合暨智能制造应用总体现状

    河钢唐钢历经多年分步实施、到2013年之前形成的信息系统架构,大体结构上与钢铁行业的传统五级信息系统架构相吻合,从底层的IT硬件支撑设施,到基础自动化系统、过程控制自动化系统,三级信息系统,包括轧钢、炼钢、铁前各个主要作业区的MES系统、数据支撑系统,以及物流系统、能源系统、计量系统、检化验系统、点检系统、测量管理系统等。四级管理系统,涵盖了采购、仓储、生产、质量、销售、财务/成本、设备等功能模块,辅助的OA办公自动化、人力资源管理系统、客户关系管理系统等内容。第五层决策支持,通过抽取下层管理系统的业务数据,进行关键报表、指标的统计分析。

    自2014年起开始推进面向智能制造的信息系统架构设计与实践工作,加入三点五级专业执行层,包括公司级订单设计、公司级计划排程、公司级质量管理;加入二点五级数据衔接层工厂数据库,统筹底层基础数据支撑三级以上系统应用。新架构先后在唐钢高强板公司、不锈钢公司、一钢轧厂进行实施建设,在生命周期上,该模式业务范围涵盖了产品的设计、制造、物流、销售、服务等一系列生产经营活动;在智能功能上,整个体系覆盖了企业的人、财、物各项资源要素,通过系统间的集成与联通,达到了信息的协同共享。2016年7月通过工信部评审,获批为国家智能制造试点示范。

三、参评两化融合暨智能制造项目详细情况介绍

    1、项目背景介绍

    近年来,我国经济进入结构性深度调整时期,钢铁行业在经历了十几年的高盈利发展之后,进入了持续的衰退期。通过对市场的全面分析,不难发现钢铁产业并不是没有赢利空间,而是市场与客户的需求发生了变化,由单一品种、大批量向个性化、定制化转变。在这种新的市场环境下,如何既能满足市场的需求,又能够赢得利润,是摆在钢铁企业面前的一项重要课题。中央提出加强供给侧结构性改革,促使河钢集团将发展战略逐步导向产品升级及结构调整,即通过产业升级扩大中高端供给,提高产品的有效供给。为了适应个性化、定制化的市场需求,顺应中央产品升级及结构调整政策,河钢唐钢从企业各个方面的管理入手,加快生产组织模式转变。在信息自动化体系的支撑方面,河钢唐钢以高强度汽车板厂的建设为契机,于2014年开始进行整体的信息系统架构再造,对企业运营模式、信息化架构、自动化基础如何支撑企业满足市场需求以及公司发展进行了深入研究,设计整体解决方案支撑生产一贯制及质量一贯制。通过近三年的持续改造与实施,河钢唐钢智能制造信息系统架构作用范围已经覆盖了不锈钢公司、热轧部、高强板公司等主体生产区域。

    2、项目实施与应用情况详细介绍

    1)搭建了面向智能制造的新型信息系统架构

    2

    图2 河钢唐钢信息系统架构图

    如上所示,河钢唐钢信息系统架构自下而上分别为:L1基础自动化层,主要进行可编程控制;L2过程控制层,主要进行模型优化控制及生产过程控制;L2.5数据衔接层,指工厂数据库,统筹底层基础数据支撑三级以上系统应用;L3车间管理层,主要包括生产制造执行系统、物流系统、能源系统、设备点检等;L3.5专业执行层,包括公司级订单设计、公司级计划排程、公司级质量管理;L4企业管理层,包括ERP企业资源计划管理、OA办公自动化;L5,决策支持层,主要为商务智能。

    《国家智能制造标准体系建设指南》从三个维度对企业的信息系统提出了指导意见,一是系统层级、二是生命周期、三是智能功能。在层级划分上,河钢唐钢的信息系统架构符合指南中的五级标准;在生命周期上,河钢唐钢的信息系统业务范围涵盖了产品的设计、制造、物流、销售、服务等一系列生产经营活动;在智能功能上,河钢唐钢信息自动化体系覆盖了企业的人、财、物各项资源要素,通过系统间的集成与联通,达到了信息的协同共享。

    2)实现定制化的产品质量设计

    通过建立产品规范数据库、冶金规范数据库、工艺路径数据库,完成知识的固化及质量管理标准的统一。针对客户销售订单的各项需求,进行质量设计展开,生成自铁水预处理、转炉、精炼、连铸、热轧、冷轧、退火、镀锌等产品制造流程中各个工序的产品参数、计划参数、工艺控制参数。通过与其他系统的横向集成、五级系统的纵向贯通,将质量设计的输出数据传递到制造执行系统乃至一二级控制系统,保证了生产过程中质量控制参数的可靠性,实现设计与制造一体化。同时,对生产过程中的质量偏差进行预测,制定动态质量设计标准,支持制造方案的升级以及改降判的工艺实现。

    3)实现柔性化的生产组织

    通过公司级高级计划排程,支持根据产线生产能力限制为生产订单推荐最佳工艺路径,通过智能的优化算法,动态平衡企业生产资源,实现基于有限产能约束下的资源调配,协调上下游产线生产步调,提高中间过程的物流衔接,减少物料周转,缩短制造周期。通过对企业物料需求、资源能力、时间约束的实时掌握,能够为销售订单预测确实可行的完工时间,对客户提供准确的交货期应答服务。通过全局透明的按单追踪与闭环计划反馈机制,实现从销售订单评审、销售订单接收、销产转换、公司及各分厂生产计划、作业计划、再到件次计划等产销作业链全过程的一贯制计划优化管理。通过对大量异质化工序的自动归并,提高了设备的批量通过能力,方便计划人员更好的应对紧急订单、重要订单对计划提出的快速响应要求,有效支撑多品种、小批量生产订单的灵活组织,实现柔性化制造过程管理。目前,河钢唐钢已经完全甩掉了纸版计划,产品交货周期大大缩短,库存周转显著提升。

    4)实现产品全流程的质量保障

    以质量管理QMS系统的建设为中心,设计实施国内钢铁行业最长生产流程的质量管理体系,使客户订单的定制化质量设计能够严格受控并执行,保障产品质量的稳定性。全流程的质量管理颠覆了过去只是关注局部或者分段工序的理念,建立起涵盖钢铁产品生产全部工序的管理体系,包括炼铁、转炉、连铸、热轧、冷轧,直至最终产品等各个环节。结合过程质量控制系统TPQC的在线质量调控,以及QMS离线的质量分析,实现产品质量全程可控,对于异常状态可以进行实时监控与调整,达到品质最优化,降低废品率及改判率。同时,改变了传统质量管理中产品质量事后检验、抽样检验的认知,使产品制造过程的质量数据参与最终判定,保障了产品的整体可靠性,对于定制化产品的质量符合以及重点品种的提质上量起到了巨大的推动作用。

责任编辑:张纯子
本文为e-works原创投稿文章,未经e-works书面许可,任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如已是e-works授权合作伙伴,应在授权范围内使用。e-works内容合作伙伴申请热线:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐