MES系統在安鋼煉鋼及爐卷軋機生產線上的應用*

劉佩卿 劉鵬鳳 孫莉莉 宋九梅 劉力源

(安陽鋼鐵股份有限公司)

MES系統在安鋼煉鋼及爐卷軋機生產線上的應用*

劉佩卿 劉鵬鳳 孫莉莉 宋九梅 劉力源

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了MES系統的主要功能，MES系統在安鋼爐卷生產線上的實際應用及功能擴展。通過實施MES系統，提高了訂單一次完成率，縮短了交貨期，降低了中間庫存，減少了產品質量異議。同時，也為其它信息系統做了數據支撐。

MES ERP 冶金 應用

0 前言

安鋼煉鋼和爐卷軋機生產線是安鋼“三步走”發展戰略規劃的重點項目，對安鋼產品結構的調整具有舉足輕重的作用。該生產線的生產組織和管理必須貫穿煉鋼、軋鋼區域的所有工序，能夠實行一體化的生產管理和一貫制的質量控制，并能合理調控各工序的生產作業。為此，安鋼在實施信息化建設的時候，在該生產線上采用了MES系統來完成上述功能，實現自動化的生產組織和數據采集、精細的生產控制和物流跟蹤、各級信息系統數據的綜合集成，保證物流和信息流的高度一致，為生產和質量管理提供了有效、快捷的手段，為生產管控水平和實物質量水平的持續改進和提高提供強有力的支撐，也有助于最大限度地發揮設備能力，取得最佳的效益。

1 系統概述

安鋼煉鋼及爐卷MES系統是安鋼信息化建設的主要組成部分，作為公司ERP系統的重要支撐，上下聯通現場控制設備與企業管理平臺，實現數據無縫連接與信息共享，起到承上啟下的重要作用，為提高銷售訂單的一次完成率、縮短交貨期、加快資金周轉、降低生產成本、提升企業的整體競爭力奠定了堅實的基礎。

MES系統可覆蓋煉鋼、連鑄、爐卷軋機區域，管理和跟蹤的物料包括鐵水、鋼水、板坯、鋼板;自鐵水運至混鐵爐開始，經過煉鋼各工序和爐卷軋機生產線，直至鋼板質量判定合格后發貨出庫為止。其中:①煉鋼區域覆蓋從高爐鐵水進入混鐵爐開始，經脫硫、轉爐、精煉、連鑄、板坯切割，板坯出庫;②爐卷軋機區域覆蓋從板坯入庫，經加熱、軋制、鋼板剪切、冷矯直，直至最終成品發貨。

其功能范圍從接收ERP系統下發的銷售訂單開始，直至產出的板坯出庫、鋼板發貨為止，管理著煉鋼、爐卷區域的所有生產、質量、物流等業務。系統采用三層架構實現，前臺使用.net平臺開發，后臺使用PRO C。通過面向對象技術、組件技術的應用，大大增強鋼鐵企業MES的可裁減性與適應性［1］。

2 系統應用

安鋼煉鋼爐卷MES系統面向具體生產單元，關注現場的實際生產作業和各種生產物料的具體數量和狀態，對生產情況進行動態跟蹤，及時響應生產過程中發生的各種異動。系統作為煉鋼和爐卷產線管理生產、質量相關業務及現場操作的信息化平臺，實現了產線的銷產轉換、質量設計、生產組織、合同跟蹤、質量判定、實物跟蹤、和發貨作業等功能。

2.1 銷產轉換和自動質量設計

系統自動接收ERP系統下傳的銷售訂單，接收后由專職人員對訂單進行初步審核，然后由系統對訂單進行質量設計，并轉換成生產合同。質量設計包括設計生產合同的工藝路徑及從備料、生產、檢驗到發貨出廠各工序的工藝參數、檢化驗要求，還有各種作業指令以及各工序的物料重量和件數等，實現全自動的合同處理功能。為應對不同的市場行情和銷售模式，系統提供期貨合同、現貨合同、預合同、內部合同等多種合同類型，既可以按訂單生產，也可以按計劃生產，使產銷模式靈活化。

2.2 合同全程跟蹤

對銷產轉換后的生產合同進行合并、排產，并對合同所對應的生產流程進行跟蹤管理。系統充分貫徹“按合同組織生產”的原則:整個生產組織緊密圍繞生產合同而進行，生產計劃必須按照合同編制，或根據生產合同數量期限合理動態優化排產。在生產過程中實時、動態跟蹤合同、材料信息，做到跟蹤準確、查詢方便，為縮短生產周期、提高合同完成率和保證交貨期提供方便。通過合同跟蹤功能，可以查詢合同各工序明細信息，以及合同生產履歷信息。

2.3 計劃合理有效排定

計劃排定主要是根據生產管理模塊制定的生產命令，以爐為單位來組織煉鋼區域各主要工藝設備進行協作生產，冶煉出符合合同要求的鋼水和板坯。同時根據生產合同編制各個具體的爐卷軋機軋制作業計劃，并將軋制計劃下達至生產線各個二級系統。計劃管理以物料管理作為基準，也就是說計劃要管理到每個物料單位，其次是管理該物料在生產過程中占用的設備(即工藝路徑)和處理時間。計劃管理包括煉鋼計劃和軋制計劃。

煉鋼計劃是以爐次為單位進行編制的，爐次信息中包含了所需經過的各關鍵工序的作業要求。煉鋼計劃管理的起始點是轉爐裝入，終點是連鑄鋼包澆注完。管理過程是先設置連鑄預計劃，再排出鋼計劃，然后根據現場生產實績，對轉爐、精煉、連鑄的生產情況進行監控、調整，實現關鍵工序的全過程的管理。使系統能真實反映煉鋼區的各個工藝進程，動態刷新爐次制造命令狀態(即計劃狀態)。

連鑄預計劃編制是針對整個連鑄生產過程而言的，功能包括煉鋼廠生產單元(含連鑄)的日分班生產作業計劃的編制和下達。在煉鋼連鑄預計劃功能中，系統采用人機對話方式將材料申請提交的制造命令和澆次進行整理、排序、合并，并進行計劃規程的自動檢查、確定開澆時間和作業班次，然后以日分班計劃形式確定。

出鋼計劃是按煉鋼連鑄預計劃排定的澆注順序編制的，排出爐次在煉鋼各工序上的節點計劃，并保證計算出的每爐次加工時間最短，各爐次之間在同一工序上時間不沖突。必要時可根據現場設備運轉情況和質量檢測結果，對出鋼計劃作出適應性調整。

軋鋼計劃是按照最終產品的組距和性能參數為依據編制的，根據指定條件對可以編入計劃進行生產的物料進行篩選，對其進行規程檢查，不滿足條件的物料置違規標記。形成正式計劃后進行釋放再生成作業命令(控制機組作業的命令順序及命令數據)，下傳二級組織生產;在計劃形成過程中涉及到一些機組的限制條件及軋制規程，這些條件作為靜態表存在，可對其查詢與維護。

2.4 實時物流跟蹤

物流跟蹤根據生產合同和二級上傳的生產實績，對合同各工序生產欠量進行動態平衡，實時監控合同進度，動態反映合同的欠量、通過量，物流管理從銷售、質量、生產、出廠直到財務結算為止，實現了動態跟蹤。

二級系統根據軋制計劃執行生產，并將生產實績上傳給MES系統，MES系統根據上傳電文數據，及時更新計劃執行狀態和物料狀態，并對生產結果進行實時檢測與統計，通過處理各種實績信息形成各種物料信息實現全程跟蹤管理，而且以物料狀態作為物料的進程控制代碼，通過物料狀態實時反映物料的當前狀況。實績信息和產品綜合信息可成生產報表供用戶查閱。

2.5 產品規范和冶金規范質量管理

為貫徹一貫制質量管理理念，在MES系統中建立了產品規范管理體系及冶金規范管理體系。產品規范支持銷售訂單處理，并規范產品的品名、標準、牌號、表面特性等，確保從合同到噴印、質保書的統一。冶金規范對于產品的最終放行條件作了規定，對于同一種產品，可以針對不同的用戶、不同的用途分別制定不同的放行條件，真正體現了按用戶進行質量管理的理念。根據質量設計的放行標準和對產品的檢化驗結果，實現對產品實物的自動質量判定。企業產品規范管理體系及冶金規范管理體系的建立，是實現一貫制質量管理的關鍵技術。

MES系統以冶金規范、產品規范為基準對各產品的生產質量進行控制，并且可以根據性判結果對不合格產品進行在線封鎖。系統根據訂單的需求，以合同為主線，對產線涉及的加熱、軋制、平整及包裝等各工序進行一貫制質量設計，與訂單、生產管理系統密切配合，全程跟蹤產品生產過程，實現產品從原料到成品的全面質量控制。并在產品出廠時為用戶提供質保書。

2.6 關鍵工器具壽命跟蹤

系統對煉鋼爐卷產線的煉鋼、連鑄、軋鋼過程中的重要工器具使用情況進行跟蹤管理。在生產過程中鋼包、中間包、鐵水罐、結晶器、氧槍、軋輥等關鍵器具的使用直接影響到設備壽命以及生產成本。所以系統采集這些工器具的基本信息，跟蹤、管理當前狀態和狀況，并建立相應的使用信息數據庫。

2.7 動態庫存監控

倉庫管理對產線及銷售庫房的庫存信息進行實時監控。提供物料實時、準確的庫位信息。物料按一定的原則最優堆放，減少倒垛量。以生產計劃、物料實績為指導，產生物料的吊運指令，與吊車無線終端一起實現物料庫位的跟蹤，實現生產全局管理。其范圍從板坯進入熱軋板坯庫開始，到板坯軋制成鋼板出廠為止的全過程跟蹤，并提供實時庫圖供用戶查閱。

2.8 及時高效發貨

庫房發貨以成品庫信息為依據，及時將合格品組織發貨，既保證了交貨期又合理控制庫存。依據銷售訂單和產成品資源情況，通過數據共享和采用一貫制管理方法，有效組織車輛，合理優化揀配，提高出廠發貨精度，減少各部門間冗余的信息傳遞過程，縮短出廠周期，嚴格履行合同的執行。

3 系統擴展

在系統原有功能的基礎上，為了適應安鋼的實際生產需求，還開發了一些新的功能。包括定重切割流程、試樣同委托流程、板坯套切外發流程等。

定重切割流程是根據新的生產需求開發的一套新流程。以往的生產模式是定尺切割方式，連鑄二級嚴格按照系統下發的尺寸進行切割。這種方式在實際生產過程中存在坯料不足或過多的情況，這樣就需要再次對板坯進行組織生產。通過對系統改造，將接收到的短坯的坯料需求重新計算轉換成長坯信息下發給二級生產，這樣產出的長坯更符合實際需求，切割出的短坯也更符合實際需求，減少了帶出品，提高了軋成率，進而降低了生產成本。

試樣同委托流程也是分別根據質量管理部門提出的需求進行的二次開發，由于產線生產的部分特殊鋼種在做式樣委托時，需要針對個別試驗項目做不同要求的試驗，所以在取樣、委托、結果錄入方面有特殊的要求。根據需求開發了相應的委托流程，實現了這一功能。

板坯套切外發流程是應生產管理部門要求，對原有流程進行了改造，突破了系統原有流程對不同爐板坯和套切板坯外發的限制，使得不同爐次的板坯和套切的板坯可以同車發送，并修改了接口，將坯料需求、爐次成分和套切信息傳送至計質量系統。

另外，通過MES系統，還為實現生產廠實時成本和動態成本分析、煉鋼及軋鋼生產時刻表、生產設備管理以及銷售部門的質保書遠程查詢等系統提供了接口和數據。

4 應用效果

MES系統在安鋼煉鋼及爐卷軋機產線的應用后，滿足了為公司四級系統提供數據支撐的需要，同時為公司生產經營搭建了一個快捷、高效的生產、質量、銷售管理平臺。使得銷售、計劃、質量、生產部門的工作更加規范，在銷售方面，實現了訂單、發貨、結算的閉環管理，縮短了交貨期，減少了中間庫存，業務可追溯性增強;在計劃方面，實現了計劃的垂直、扁平化的一級計劃管理、將繁瑣的工作簡化、實現了合同跟蹤、提高了訂單一次完成率;在生產方面起到了嚴格管理、規范操作、監控生產過程、加快生產節奏的作用;在質量方面，實現鋼板判定自動化，在縮短成品判定時間的同時降低了勞動強度，保障了產品質量，減少了產品質量異議。質量數據通過發布到質保書遠程查詢系統，方便了客戶遠程、及時查詢產品質量信息。

2009年以來爐卷產線帶出品比例實現了持續降低，2010年1～10月份累計5.57%，比2008年22.90%降低了17.33%。生產運行質量的改善，促進了爐卷訂單保障能力的同步提高。2010年1～10月份，爐卷一次訂單完成率由2009年的87.07%提高到90.36%，提升了安鋼交貨保證能力，增強了市場競爭力。

［1］畢英杰.鋼鐵企業MES的技術特點與發展趨勢［J］.中國制造業信息化:學術，2005，34(4):40－42.

APPLICATION OF MES SYSTEM IN STEELMAKING AND STECKEL MILL PRODUCTION LINE

Liu Peiqing Liu Pengfeng Sun Lili Song Jiumei Liu Liyuan
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

The paper introduces the main functions of MES system，its actual application and function expansion in Steckel line.The implementation of the MES system improves order primary accomplishing ratio，shortens the delivery time，decreases intermediate inventory and product quality objection.At the same time it provides data support for other information systems

MES ERP metallurgyapplication

2011—9—27