煉鐵生產管理系統的開發與實踐

王福新 王瑩(天津市大象信息系統有限公司，天津 300384)

煉鐵生產管理系統的開發與實踐

王福新 王瑩(天津市大象信息系統有限公司，天津 300384)

介紹了天鐵煉鐵生產管理系統開發的情況，該系統采用ERP、MeS、PcS三層之間的數據集成，實現了煉鐵生產物料跟蹤，生產計劃和配料管理及動態調整。提高了煉鐵生產效率和鐵水質量，降低了原、燃料消耗，達到煉鐵生產管控一體化與生產過程優化。

煉鐵 生產 計劃 質量 管理 成本 系統

1 引言

鋼鐵企業鐵區原材料與能源消耗占企業總成本70%以上,為了減少鋼鐵料及能源消耗,降低生產成本,我們為天津天鐵集團開發了煉鐵生產管理系統項目，重點對鐵區各高爐物流進行跟蹤管理與控制。項目實施后保證了煉鐵生產穩定,提高了了鐵水質量,節約了原材料與能源消耗，降低了生產成本。

2 系統的主要功能

2.1 物流管理

對用于生產的各種物資的領用、消耗及庫存物資的統計、查詢等功能。生產物資管理主要包括：各種原料、燃料和各種輔料，水、電、汽、油等能源。

物流管理主要包括物資領用、入庫、在各工位的消耗、貯存跟蹤等。

2.2 生產計劃管理

2.2.1 接收ERP系統下達的生產計劃

接收來自公司ERP系統下達的月生產計劃，月生產經營計劃包括：生產作業計劃（月計劃—計劃指標、升級指標；日產定額—計劃指標、升級指標）、主要經濟指標（計劃指標、升級指標）、原燃料及運力平衡計劃、外發產品計劃、鋼坯帶鋼銷售合同品種與規格計劃。

2.2.1 煉鐵廠月生產計劃制定

（1）煉鐵廠每月生產計劃由煉鐵廠技術科制訂，綜合考慮各高爐利用系數，接收下達的生產計劃（生產訂單）分解到各個高爐（車間），確保公司煉鐵計劃（考核計劃、增產計劃）的完成。高爐考核時，除利用系數外的其它主要經濟技術指標的考核要求相同，風溫為主要作業參數，風溫升高100℃,產量增加3%，主要考核風溫。

（2）5個高爐利用系數用η1、η2、η3、η4、η5表示，日歷作業日用d表示，公司下達的總產量計劃用P表示，各高爐的容積為V1=700、V2=700、V3=600、V4= 700、V5=600。平衡關系如下：

煉鐵廠每月通過反復調整ηi、并用Pi=ηiVid反推算的方法分配各高爐生產任務。

（3）煉鐵廠生產計劃主要參數由公司生產計劃讀取，排產時不考慮非計劃休風。各高爐的利用系數確定后，由系統自動編排各高爐（車間）的生產計劃。公司下達的月生產計劃P分解到各個高爐后的高爐月作業計劃為：

2.2.3 日作業計劃

各個高爐的日作業計劃為：

公司下達的生產計劃分為考核指標、奮斗指標，兩個指標的分解方式相同。由此可得到的煉鐵廠生產計劃。作為生產計劃附件的原燃料條件，可接收原燃料管理系統信息或由人工錄入[1]。

2.2.4 煉鐵各高爐日作業計劃的動態調整

由于計劃產量與實際完成的產量會有一定的出入，為此必須對日作業計劃進行動態調整。

以1#高爐的考核計劃為例，用P1表示1#高爐的本月生產計劃總量，用d表示本月日歷作業天數、用i表示日期、用P1i表示1#高爐第i日考核計劃（可用P1i′表示第i日奮斗目標）、Q1i表示本月第i日完成的產量，則當日作業計劃等于本月計劃量減本月已完成量，再除以剩余日歷作業天數?？捎孟率奖硎荆?/p>

式中：當i=1時，Q10=0

每天的作業計劃可分解如下：

2.3 生產管理

2.3.1 生產過程實時監控

將每個高爐的重要生產工藝數據都以動態畫面圖象加以顯示，便于現場操作者進行科學操作，生產指揮者進行合理調度對原料場、燒結生產設備、生產過程進行協調，當出現影響高爐生產的設備故障時，及時采取調度措施。

2.3.2 生產設備運行狀況監測

系統提供高爐、熱風爐、煤氣清洗、水渣處理生產線上設備管理功能，為生產計劃的動態編制提供實時依據。同時，在線跟蹤各個主要設備運轉狀況和生產進程，確保作業計劃得以執行，一旦出現了設備故障實時動態調整。

2.3.3 生產節奏管理

將生產過程劃分成工作節點，然后對每個節點之間的工作時間進行統計、管理，保證高爐均衡生產、穩定順行，不產生異常現象[4]。

2.3.4 生產實績收集及生產統計

采用實時數據庫在線收集和回報前工序為高爐生產的備料情況以及本工序各高爐生產情況、原料消耗情況，主要包括：原料場到各用戶的物料輸送量；混勻礦產量；在庫量；燒結礦產量；在庫量；輸送到高爐的燒結礦量；焦炭輸送量；每座鐵水產量統計；每座高爐能源消耗數據統計等。

2.4 配料計算

按鐵水的堿度標準，燒結礦和焦煤的品位、成分，以及配料規范進行配料計算，包括高爐的年、月、日配料比計算與料批變更計算等。

2.5 工藝與質量規范管理

2.5.1 工藝規范管理

建立煉鐵所需原燃料標準、產出各種產品標準、工序各節點工藝規程與技術要求，并下達到各個作業現場。

2.5.2 檢驗規范管理

檢驗規范主要包括煉鐵工序各節點需檢驗物料取制樣要求、檢化驗規范、質量判定標準和檢化驗數據等進行管理。

2.5.3 鐵水質量管理

系統在線收集入爐原燃料質量檢驗信息和出爐鐵水、鐵渣、煤氣等質量檢驗信息并與檢驗規范比較對照，實現入爐燒結礦、焦炭等原燃料質量與出爐鐵水質量在線跟蹤判定與追溯管理。

2.6 成本核算

系統根據高爐工序的產出，主要包括：鐵水、鐵渣、焦丁、高爐煤氣、返礦等產量以及工序消耗，主要包括：燒結礦、塊礦石、各種合金礦等原輔料消耗和焦炭、噴吹煤、煤氣、氧氣、水電等能源消耗，在線計算工序作業成本。同時系統通過對能源消耗的分攤，固定資產折舊的分攤，人工費用、管理費用的分攤支持標準成本核算。

成本核算可以動態地了解高爐的作業成本。高爐成本核算中物流數據直接從生產線PCS層中讀取，備件消耗數據從ERP系統讀取，人工與制造費用通過分攤方式錄入到系統。高爐成本核算與生產統計關聯圖如圖1所示。

成本報表管理系統可自定義報表格式，打印財務所需的各種分析報表。

可按煉鐵工序的生產實際對燒結礦、塊礦石、各種合金礦硅石等原輔料消耗和焦炭、噴吹煤、煤氣、氧氣、水電等能源消耗和各種產品：鐵水、鐵渣、煤氣等的產出進行統計核算并生成所需報表。

2.7 產成品管理

主要對鐵水進行管理，從高爐出鐵開始直到鐵水送煉鋼混鐵爐或鑄鐵庫、鐵渣庫為止。

產成品管理主要解決煉鐵和煉鋼的生產匹配問題，因此須管理下列信息：鐵罐車的使用狀態和位置、鐵水量；鐵水的狀態；鑄鐵庫信息；鐵渣罐的數量、狀態、位置；鐵渣庫存信息。

系統接收從煉鐵化驗室送來渣、鐵成分數據；從高爐主控室送來鐵水溫度、魚雷罐車號、受鐵開始時間、受鐵終了時間、罐車皮重、裝重、液位等數據，用來計算平均出鐵速度、爐內渣、鐵存量和混鐵爐液位等。

見圖1。

2.8 生產數據分析

系統在收集、儲存、處理大量生產數據的基礎上，實現了以下統計、對比、分析功能。

2.8.1 經濟技術指標比對分析

通過對過程控制層3 000余個生產數據的自動采集、存儲、整理，統計計算、分析，以統計報表的形式加以體現，自動生成各種類型的日報、旬報、月報、季度報表、年報等。同時利用本系統的數據與其他鋼鐵企業生產技術經濟指標系統的數據進行分析比對，找出存在的差距，便于改進和提高。

2.8.2 配料方式對成本影響分析

通過配料管理模塊實時對即將入爐的各種原輔料化學成分、酸堿度以及當前爐內情況、在線分析噸鐵成本最低的配料方式，同時分析出鐵量最高的配料方式，指導現場配料操作，投入使用后可大幅度降低生鐵成本，提高生鐵質量。

2.8.3 高爐爐溫對鐵水成分、出鐵量的影響分析

通過高爐爐溫對冶煉過程影響、對鐵水成分影響、出鐵量影響的分析，可優化冶煉操作規程，使現場操作人員更好地控制高爐的溫度。同時根據所查詢到的爐溫數據，分析高爐生產具體情況，及時通過優化操作提高生產率，減少焦炭消耗，提高鐵水的質量和產量。

2.8.4 成本分析

通過成本管理模塊，實時對各高爐可控成本項，如：原料實際消耗、各高爐燃料實際消耗、各高爐設備材料的消耗、各高爐人工費用等，進行在線跟蹤核算、分析和考核。使生產管理人員和現場操作者更好更準確地控制生產制造費用，降低作業成本。

3 系統集成

系統遵循TCP/IP、XML通訊協議和數據交互規范，實現了采用ERP、MES與PCS三層之間的數據集成。

采用InSQL實時數據庫和工業以太網建立了現場工藝數據集成平臺，完成生產過程數據的收集、高效壓縮和安全存儲。通過關系數據庫調用存儲在實時數據庫中的信息；需要人工錄入的信息直接存入關系數據庫。生產過程數據集成平臺為實現生產過程管理奠定了基礎。

開發了與各種光譜儀、熒光分析儀等鋼鐵化學成分分析設備、材力試驗機等鋼材力學性能檢測設備及焦炭、煤的性能分析設備等數十種質量檢測設備的接口軟件，實現了從原燃輔料、半成品、副產品到產成品的質量檢驗數據自動采集。從而為產品質量在線跟蹤判定分析奠定了基礎。

4 煉鐵生產管理系統應用效果

系統自入運行兩年多來，實現了某公司5座高爐煉鐵生產計劃的一級管理和生產作業計劃的動態調整，并對煉鐵生產工藝過程進行管理，提高了生產作業率和生產效率，生鐵產量提高了3%。實現煉鐵工序生產過程控制，生產工藝穩定，節約了能耗，綜合焦比平均下降10 kg/t，提高了鐵水的質量和煉鐵工序的經濟效益。

5 結束語

針對煉鐵工序物料消耗、能源消耗高的特點，開發了高爐優化配料與鐵區物流跟蹤管理與控制，明顯降低鋼鐵料與焦炭消耗。通過生產計劃管理與動態調整，保證了煉鐵工序高效穩定生產。通過對煉鐵工序質量控制，提高了鐵水質量。該煉鐵生產管理系統的實施對鋼鐵企業節能降耗起到重要作用。

[1]陳秋雙，齊向彤，涂奉生.JOB SHOP投入控制與調度問題[J].系統工程學報，1997，12（2）：49-56.

[2]陳秋雙，徐國清，涂奉生.可行批調度及其遺傳算法[J].系統工程理論與實踐，2000，20（5）：70-75.

[3]尚文利，范玉順.成批生產計劃調度的集成建模與優化[J].計算機集成制造系統，2005，11（12）：1663-1667.

[4]金峰，吳澄.大規模生產調度問題的研究現狀與展望[J].計算機集成制造系統，2006,12（2）：161-168.

Development and Practice of Production Management System of Iron-making Subsidiary

Wang Fuxin,Wang Ying

The paper introduces the development of production management system of Tiantie Iron-making Subsidiary,which achieved material tracking,production planning,blending management and dynamic adjustment with the data integration of ERP,MeS and PcS layers.Both production efficiency and hot metal quality were improved,and raw material and fuel consumption was reduced.Management and control integration and production process optimization of Iron-making Subsidiary were achieved.

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（收稿 2011－03－04責編崔建華）