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宽厚板MES物料跟踪与实绩管理系统的研究

2014/10/18            
关键字:MES  宽厚板  物料跟踪与实绩管理  
在全球经济一体化和信息技术飞速发展的今天,科学技术日新月异,新科技革命突飞猛进,企业所处的时代背景和竞争环境发生了根本性变化,规模、效率和创新成为竞争主题,顾客需求千变万化,个性化需求越来越明显。钢铁企业必须通过开发新产品、不断提高生产力和改进产品质量来响应市场的动态变化。这就需要一个强有力的MES管理系统来支撑全部商业过程,从接收客户订单开始,一直到产品的交付。宽厚板MES物料跟踪与实绩管理系统将全面提升宽厚板厂物料管理的现代化水平,使产品物料跟踪与实绩管理合理化、在线化、集成化,能够对生产过程中产品的物流、信息流进行综合管理。实现对宽厚板不同产线中间产品的生产实绩跟踪,从而全面保证宽厚板产品生产过程中的实绩判定,降低生产管理成本,提高产品的竞争力。

  在经济全球化过程中,我国钢铁企业不断面临着同国际一流企业在技术程度、质量管理、价钱及其服务等方面的竞争。采用先进的管理理念、应用信息化、自动化技术改造钢铁企业,建立钢铁企业综合自动化系统,是使企业在当今日益剧烈的竞争中立于不败之地的发展方向。特别是进入21世纪后随着信息技术和网络技术的不断发展,企业管理对信息化的需求也在不时地扩展。管理信息化和过程自动化是钢铁企业技术发展的趋势,是钢铁企业在国际竞争中立于不败之地的有力武器。

  企业单纯的业务管理信息化现已不能满足公司管理精密化的请求,如何将管理延伸到作业现场,提升企业的质量、本钱、交货能力,是企业关注的焦点。

  钢铁企业冶金过程是一个离散和连续混合的产出过程,产线长、工序多、设备复杂,全依托人工的方式赖管理和控制的难度非常大。尤为突出的是由于缺乏生产计划形成的宏观消费失控,以及调度系统不完善最终导致的实时监控紊乱等。要使经济效益提高,钢铁企业的生产管理方式应由粗放型向集约型转变。[3]因而,钢铁企业MES的实施就显得特别重要。而目前国内在MES产品化软件研讨与设计方面与国际先进程度相差较大,深化研讨MES技术、开发适合发展潮流、低投入、适用于我国钢铁企业应用需求的MES软件产品具有十分重要的意义。

  MES 作为一种生产模式,把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口(CIM)等一体化去考虑,以最终实施制造自动化战略。

1 宽厚板MES系统介绍

  宽厚板生产工艺较为复杂,机组多,生产管理环节比价多,在世界主要的宽厚板生产厂都建立有MES生产管理系统,完成从订单开端的生产组织、作业方案、物料跟踪、质量控制及产品发货等全过程的系统管理。

2 宽厚板MES功能

  宽厚板生产线共分为下面几个部门:生产部:根据生产部指定的生产订单,制定各个产线的生产计划并下发给各个生产线,指导生产。调度室:对各个产线的作业实绩进行指示,并对质量实绩进行跟踪、处理各种异常,对统计生产实绩、质量实绩,生成生产快报。化验室:对原料、中间产品、最终产品的各工序成分进行化验,指导生产控制。品质部:对全厂的各条生产线的质量跟踪、质量判定、标准制定、出具质保书。

  宽厚板生产线包括以下几个区域:

  (1)炼钢

  (2)连铸

  (3)加热炉

  (4)轧线

  (5)剪切线

  (6)检化验

  (7)板坯库

3 物料跟踪与实绩管理的功能

  物料跟踪与实绩管理,实时反映在各个工序机组物料的产出信息,对采集的数据进行即时析处理,提高加工活动的效率和量。物料跟踪及实绩管理实时收集各生产工序的来自于过程控制计算机(或人工录入)的生产实绩信息,为MES其他模块的正常运转提供准确实时的基础的生产实绩数据,满足用户实绩查询的各项需求,实时反映各生产工序具体的运转状态和物料状态信息。

  物料跟踪与实绩管理,其主要目的是对物料及库存进行动态跟踪与管理,为后续的仓库管理、质量管理、发货管理提供基础数据;实时掌握库存信息,从而降低库存、确保物流畅通。[8]

  对一张经过轧制和剪切后的钢板来说,材料与合同的匹配关系是“多对多”的,即一个材料对应多个不同尺寸规格的合同。所以,当钢板产出后,如何以整张钢板为主键进行物料跟踪和实绩管理,这是系统设计的一个难点和关键技术。为此,系统将引入材料命令和目的材料的概念,使物料在成品未产出之前,先设计出最终的目的材料,并以此为主键,进行一贯的合同跟踪和材料跟踪。

  生产实绩管理主要是通过收集来自于过程控制计算机(L2)的生产实绩信息,包括物料加工信息、质量控制参数、检化验实绩、工序成本信息等;同时对生产过程状态(比如设备运行状态、加工指令、计划状态等)、加工过程中的物料信息进行全程跟踪,以了解其在生产过程当中的加工情况、尺寸重量变化情况、质量情况、工艺控制情况等。

  宽厚板MES系统管理的生产实绩主要有:

  1)连铸实绩

  2)板坯切断实绩

  3)板坯精整实绩

  4)板坯加热、轧制实绩

  5)厚板剪切、检查实绩

  6)厚板精整实绩

  物料跟踪与实绩管理的主要功能包括:

  1)各种生产实绩的接收与处理

  2)材料与合同信息的更新

  3)生产实绩报表生成与打印

  为了避免通信接口故障带来的信息处理失败,系统同时具备生产实绩的后备输入、后备修改、后备删除等功能。

4 系统需求分析与设计

  在宽厚板的制作过程中,宽厚板的钢种繁多,产品尺寸等方面定制水平较高,生产工艺路径临时发生调整的余地比较大,可能出现的问题和风险很多,与众不同的生产特点决定了它独特的业务功能和管理方式,从下发生产计划到生产过程控制再到成品入库和发货都需要各部门的密切协作,所以对宽厚板MES 系统中各个模块之间数据的完整、实时和准确要求很高,保证各模块之间的数据完整性和一致性的是系统面临的关键问题,事务处理中间件提供了一个支持大规模事务处理的可靠运行环境,可以有效的采集和传递实时的生产数据信息,并对收集到的数据进行处理,监督生产过程,并及时改正生产过程的错误,记录生产中的各种数据包括出现问题的数据,透明地在异构的分布计算环境中传递对象请求,实现整个系统数据完整性和一致性,从而构造成真正具有生命力的大型应用系统。     4.1 系统功能设计及系统架构

  从宽厚板的整体规划开始,进行充分的需求调研和业务分析,定义出业务标准,并根据各部门的业务流程,做出部门之间的信息流、数据流与物流的衔接。根据明确系统功能分担和功能定位,在此基础上,进行系统配置,设计出整个系统的生产制造执行系统的代码体系。宽厚板MES体系结构如图1所示。

4.2 系统应用功能流程设计

  薄板厂4100mm宽厚板MES系统的系统功能包括:订单管理、质量管理、生产管理、计划管理、物料跟踪与实绩管理、仓库管理、发货管理、设备材料、管理工序、成本管理、生产统计管理、数据管理、系统管理。各应用功能之间的流程如图2所示。

4.3 物料跟踪与实绩管理分析与设计

  物料跟踪及实绩管理实时收集各生产工序的来自于过程控制计算机(或人工录入)的生产实绩信息,为MES其他模块的正常运转提供准确实时的基础的生产实绩数据,满足用户实绩查询的各项需求,实时反映各生产工序具体的运转状态和物料状态信息。各部门现场联席会议时,根据自身生产的需要,提出了系统功能的要求,并添加了报表的功能。物料跟踪与实绩管理主要涉及两个区域:连铸区域和轧制区域。

  物料跟踪与实绩管理的连铸区域主要管理:连铸机组、板坯切断、二切机组、板坯精整管理。

5 系统网络配置

  4100mm宽厚板MES系统的整个网络系统采用星型网络拓扑结构,选取百兆/千兆的以太网技术进行组网,选用CISCO网络设备作为组网设备。办公楼到各现场节点之间采用光缆作为传输介质,办公楼内部主要采用超五类双绞线传输信息。网络系统逻辑拓扑图如图3。

  整个网络系统主要分为MES网络和L2过程控制接入网:

  4100mm宽厚板产线的MES网络主要为宽厚板MES系统主机、现场操作终端之间的数据交换提供网络连接,为整个产线的MES操作用户提供访问宽厚板MES系统的功能,并使用防火墙等设备保护MES网络安全,防止外部网络入侵行为;

  L2过程控制接入网用于接入所有的L2网络系统,保证各L2系统与宽厚板MES系统主机之间安全高效的数据交换。

  系统外部接口说明

  宽厚板MES系统与周边其他外部计算机系统的接口都将采用基于TCP/IP SOCKET协议的实时电文通信方式,宽厚板MES系统提供专用的接口通信中间件软件(XCOM)进行电文通信,同时具备完成的接口管理功能。

  宽厚板MES系统与外部系统交换的数据内容主要有:

  1)公司ERP接口设计

  预留接口部分,以便日后接受ERP系统下发的订单信息、原料信息、发货计划等;向ERP系统发送原料需求、生产实绩、发货实绩、成本基础数据等信息。

  2)连铸L2接口设计

  向连铸L2系统下发连铸作业和板坯切割命令;接收连铸L2系统上传的连铸作业和板坯切割实绩。

  3)加热炉L2接口设计

  向加热炉L2系统下发板坯入炉命令;接收加热炉L2系统上传的板坯装炉实绩以及板坯炉前、炉后的回库信息。

  4)轧机L2接口设计

  向轧机L2系统下发板坯轧制命令(PDI);接收轧机L2系统上传的板坯正常轧制、轧废等各类生产实绩信息。

  5)剪切线L2接口设计

  向剪切线L2系统下发厚板剪切命令(PDI);接收剪切线L2系统上传的剪切实绩信息。

  6)火切线L2接口设计

  向火切线L2系统下发切割命令(PDI);接收火切线L2系统上传的切割实绩信息。

  7)检化验L2接口设计

  向检化验L2系统下发试验指令;接收检化验L2系统上传的实验信息。

6 结束语

  本文通过实施宽厚板MES物料跟踪与实绩管理系统,建立起了企业信息化的支撑平台,巩固和提升了企业自主工艺开发和制造的能力和核心竞争力,实现了企业内部的全面信息集成,推进了钢铁企业企业的信息化进程,提高了企业适应现代化制造和管理模式的能力,为推动我国钢铁产业的发展,起到了典型示范的作用,具有一定的借鉴意义。

责任编辑:梁曦
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