宽板厂MES 系统

宽板厂MES系统宽板厂MES系统常光武（韶关钢铁集团有限公司信息部）摘要本文以韶钢宽板厂MES系统为研究对象，解析了宽板厂MES系统为达到宽板厂生产目标所起作用，系统功能，信息处理方法。以及在做宽板厂MES系统设计时应注意的问题。关键词宽板计算机系统MESMESSystemofPlateMillChangGuangwu（ShaoguanIron&SteelGroupLtd.）AbstractThisArticleusesMESsystemofplatemillasthetargetoftheresearch,whichparsesthefunctionsofMESsystemofplatemillforproducttarget,themethodofdealwiththeinformation.AndalsopayattentiontotheproblemswhentheMESsystemisdesigned.Keywordsplate,computersystem,MES1引言宽板厂生产过程中计算机管理和控制的应用十分重要，宽板厂生产与棒线材轧制有较大区别，必须根据其特点进行设计。它的生产特点可概括为：小批量、多品种、大量生产、单件管理。由于宽板厂生产范围广，成品尺寸差别大，精整处理种类繁多，相同品种和规格的批量不多，而宽板厂的年产量有百万吨，面对此矛盾，必须把用户的订货分解、组合，将小批量订货组成较大生产批量，有时在一块钢中又可能包含两个以上用户的订货。为了完成如此复杂的任务，只能依靠功能完备的计算机系统。工厂制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem,MES）是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业降低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。能够对单一的大批量生产和多品种小批量生产的制造企业提供良好的企业信息管理。国内许多钢铁企业也开始采用这项技术来增强自身的核心竞争力。制造执行系统协会(ManufacturingExecutionSystemAssociation，MESA)对MES做出如下定义：（1）MES系统在产品从工单发出到成品产出的过程中，扮演生产活动最佳化的信息传递者。（2）当事件发生变异时，借着实时正确的信息、生产执行系统规范、原始工作情况、资料反应及回馈，作出快速的响应以减少无附加价值之生产活动，提升工厂生产制程的效率。（3）MES改善生产条件及准时出货、库存周转、生产毛利及现金流量效益，并且MES也在企业与供应链之间提供一个双向的生产信息流。对于MES强调了以下三点：（1）MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一解决某个生产瓶颈。（2）MES必须提供实时收集生产过程数据的功能，并做出相应的分析和处理。（3）MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息集成。2007中国钢铁年会论文集2宽板厂MES系统设计宽板MES作业系统通过生产管制接收工序计划下达的作业指示。它主要负责管理宽板厂的在线物料跟踪、与L2系统数据通讯接口、循环品使用情况、取样跟踪、作业统计分析、质量分析、与其它系统接口，以及作业指导等。2.1系统建设目标建立和完善生产管理体系，包括根据客户定单、市场预测和内部资源状况来制定生产计划；从整体角度优化、协调生产过程；生产计划的动态调整等等。建立保证质量管理的信息体系，包括在线物料跟踪和质量控制的在线反馈与调整，以及对产品质量零缺陷的追求。2.2系统设计原则MES的设计将以软件工程为规范，主要考虑全局性、通用性，既要实现整个生产过程的优化，又要提供标准化、模块化的应用程序框架；同时要以可扩充性、开放性和兼容性为原则，这样在生产能力变动时不至于影响系统功能，还要提供标准、开放的通讯接口以及减少由于开发环境和开发工具的变化带来的影响；在可操作性上也要注意，友好而操作简单的界面、监控跟踪的仿真示意图和较强的容错能力都有助于各级用户的使用；最后是必须具备实时性，只有最短的反应时间才能对生产过程进行控制和调整。2.3系统运作流程宽板厂实行MES后，企业资源规划（ERP）、MES与控制系统间的作业互动与信息流模式,如图1所示。图1宽板厂新系统运作流程中间部分为MES系统，负责完成产品制造工作，产品的规格、型号、参数等相关资料储存于此系统中，MES将此产品相关资料转化为作业程序提供给控制系统之作业人员或机器设备来使用。在韶钢MES系统中，从ERP系统接收生产工单，依据生产工单,进行工单的质量设计（成分、材质、交付、生产制造标准），依据生产工单，进行材料设计（产品→坯料→炉次→浇次），依据材料设计的结果,建立生产作业指示（炼钢、轧钢），依据生产作业状态，实现生产管制，依据生产作业指示，实现宽板厂作业管理。宽板厂MES系统3宽板厂MES系统功能描述宽板MES系统功能较多，本文描述宽板厂MES系统结构及系统的部分功能，即加热炉、轧制、循环品管理的功能。3.1宽板厂MES系统结构图2宽板厂MES作业系统结构宽板MES系统的功能管理的工序有加热炉板坯装炉、加热炉板坯出炉、轧制、层流冷却、热矫、热剪、上冷床、下冷床、运输链、双边剪、定尺剪、喷印、外观检查、尺寸检查及收冷板处理、产品待处理、二级数据接口、ERP数据接口、生产情况的查询分析、循环品管理等。3.2加热炉作业处理流程图3加热炉作业处理流程2007中国钢铁年会论文集由MES下达作业指示至二级，加热炉操作人员根据作业指示装入板坯，并根据实际生产情况可做缺号处理，装入加热炉后的板坯退出处理，正常板坯出炉，板坯出炉后板坯出炉取消处理等，板坯的入炉及出炉都由二级自动给出相关信息，通过接口传回MES，MES自动完成相关操作。在通讯不正常时可由操作人员通过MES画面完成相关操作。3.3轧制作业处理流程图4轧制作业处理流程MES下达作业指示至二级，二级根据作业指示生成PDI数据，轧制操作人员检查PDI数据并指示板坯出炉轧制，正常轧制下由二级通过接口传回MES相关轧制信息，MES自动完成相关操作。在通讯不正常时可由操作人员通过MES画面完成相关操作。MES有再热轧及轧废处理的功能。3.4循环品管理业务流程图5循环品管理业务处理流程作业准备班操作人员通过MES终端输入循环品相关信息，管理的循环品有轧辊、剪刃、轴承及轴承座等。作业线上的循环品由MES根据实际更新循环品使用情况，如轧辊的轧制量，剪刃的剪切量等。可管理他们的入库、修磨、更换及报废等功能及查询循环品履历情况。宽板厂MES系统3.5常用术语（1）作业指示。通过工序计划→生产管制下达的可直接被L2接收使用的生产指示；作业指示由坯料指示、产品指示两部分组成。（2）缺号。作业指示已下达，但是由于各种原因不能够正常生产的坯料按照缺号进行处理；缺号处理的需要在加热炉入炉之前完成。（3）生产实绩。以每一件产品为单位收集的生产结果。（4）再热材。经过加热炉加热，但是由于各种原因不能够正常投入生产的坯料经过相关标准认定，能够再次用于装炉生产。（5）循环品。可以通过修磨、维修循环使用的设备，如轧辊、轴承、轴承座、剪刃等。4应用效果基于MES用户的经验，使用MES所带来的效益很可观。相比于其它任何制造软件,由国际MESA协会通过调查研究确定的若干统计数据：平均减少制造周期时间45％；一般减少数据输入时间为75％以上；平均减少半成品（WlP）24％：平均减少为交班而准备的纸面工作61％；平均减少引导时间27％．；平均减少纸面工作和设计蓝图所带来的损失56％：平均减少产品缺陷18％。在韶钢宽板厂，实施MES系统取得了明显效果，主要有：（1）改进现有的操作流程，实现企业管理层和工厂管理层一体化标准运作，从而更加有效地缩短产品周期，提高劳动生产率。（2）建立了实时信息管理体系确保信息、实物一致性，直接与L2系统连接，传递作业指示信息，管理L2生产实绩，提供从板坯库到生产入库的在线作业指示和实绩信息管理。（3）建立了订单、质量、生产的综合管理数据库体系。（4）建立了前后工序之间、作业与管理部门之间的作业信息共享体系，提高内部业务处理速度。（5）以实时数据为依据更加准确及时地反映整个生产情况。（6）为生产管理者提供了真实的生产现状，提高业务透明度，可对生产现状进行分析，把握生产节奏与质量起伏。（7）生产数据、生产履历的透明化，保证了数据的真实性，回溯起来非常容易。对于质量异议以及贯标过程需要的产品生产过程履历、质量数据的可追溯性等要求，都能够提出可靠的依据。（8）提高宽板材计量信息采集准确率，计量异议减少，提高工作效率，用户投诉减少，顾客满意度上升，质量成本降低，体现在减少计量异议赔偿费用及减少处理改判数据加班时间费用。（9）为ERP系统提供全面的数据支持，在生产线上第一时间自动向ERP发出生产投料与实际产出实绩。5结论制造执行系统（MES）软件弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隔，是制造过程信息集成的纽带，MES通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产。MES在整个企业信息集成系统中承上启下，是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁。MES的发展和应用是一个过程，要取得长期的成功，要求改造制造环境，要求获得有组织的支持，要求管理机制作适应性的改变。韶钢MES的成功实施与上线，得到了领导的高度关注和支持以及生产厂的全方位配合。本文可对需要实施钢铁厂MES项目的人员起到参考与指导作用，推广MES的应用发展。参考文献1(美)萨茨辛格(Satzinger,J.W).系统分析与设计.朱群雄等译.北京：机械工业出版社,2002.82郑人杰等.实用软件工程.第2版.北京：清华大学出版社,1997.43MesaInternational.MESexplained:Ahighlevelvision[S].MesaInternationalWhitePaper#6,1997