鋁板帶熱軋生產管理系統功能設計

徐 剛

(蘇州有色金屬研究院有限公司，江蘇蘇州 215026)

鋁加工廠作為制造型企業，良性運營的關鍵是使“計劃”與“生產”密切配合，企業和車間管理人員可以在最短的時間內掌握生產現場的變化，做出準確的判斷和快速有效的應對措施，保證生產計劃得到合理而快速修正?，F有生產管理方式對于用戶車間層面的調度和管理要求往往束手無策或功能薄弱，面對車間管理的典型問題難以給出完善的解決手段。目前中色科技(蘇州院)已在河南鋁業洛陽鋁加工廠2400mm單機架雙卷取鋁熱軋機生產線上投入自主研發的二級控制系統。但是二級系統中所有生產的數據信息形成了信息孤島，無法為公司上層管理人員提供便捷準確的信息，以提高總體生產效率。因此需要投入生產管理系統并結合現有的過程控制系統來彌補這些功能缺失，使系統運行更加流暢和完整，讓現有系統發揮最佳的性能。

1 鋁加工生產特點及生產管理系統的作用

鋁加工企業現有生產管理模式的特點如下：

① 產品結構復雜，產品或中間產品規格多。加工過程非常復雜，熔鑄階段要求時間和操作的連續性；軋制階段由于批量小品種多，生產流程復雜多變；

② 物料管理效果低；

③ 基礎自動化設備比較成熟；

④ 生產計劃執行難：由于生產(供貨規格，數量)、原料供應、能源供應變動及設備故障等原因，原生產計劃均要改變，變動具有隨機性和復雜性；

⑤ 質量和產品回溯應用困難。

生產管理系統的投入能夠很好的解決以上諸多問題。其系統設計目標是以提高生產率、盈利率和效率為目的，建立業務標準化、集成化、提升質量，改善人力結構，實現對業務變更有反應能力更快速的系統：

① 構筑一個先進的系統和運行管理體系，達到以客戶為中心的生產體制；

② 實現信息化的在線過程質量控制和管理；

③ 創立精益化管理，精細化生產，精確化操作的生產體系；

④ 生產安排不僅考慮物料流和信息流，還考慮能源供應流。其決策功能對物料和能量提供控制策略，不僅以提高生產效率和降低生產成本為目標，同時還將節省能源，減少污染等目標考慮在內。

該系統將提供一個快速反應，柔性計劃，精細化的制造環境，可以最大限度地提高效益，消減成本，改善品質，保障工期。

2 具體功能

2．1 產品管理

① 原料基本信息——生產計劃人員每天從倉庫人員獲取到新的原料信息，將這些信息錄入系統。系統除了提供手工錄入外，還提供了EXCEL導入或直接通過粘貼方式將數據貼入后提交，同時系統將自動過濾掉已經重復的原料信息。

② 生產工藝的指定——工藝人員根據訂單要求指定工藝路徑、工藝參數，系統為不同的產品提供默認的工藝路徑、工藝參數，工藝人員可根據需要進行相應修改，指定后提交審核人員。如果是由審核、審定人員退回的工藝信息，可經工藝人員根據退回批注修改工藝信息后再次提交審核。

圖1 生產管理系統功能圖

③ 生產工藝的審核——工藝審核人員可對工藝員提交的工藝數據進行審核、退回操作。

④ 生產工藝的審定——工藝審定人員可對工藝審核員提交的工藝數據進行審定、退回操作。

⑤ 工藝信息查詢——具有查詢權限的人員可對工藝路線，工藝參數等進行查詢操作，并可以查看到工藝狀態，如提交、審核、審定。

⑥ 產品跟蹤——具有權限的人員可查看每一件產品的生產過程、工藝、檢驗、質量信息。

2．2 生產排產

① 銑面作業排產——生產計劃人員查詢到已經審定完生產工藝的鋁錠信息，根據每個鋁錠所在訂單交貨期、工藝要求等綜合情況，由生產計劃人員依次排列鋁錠的銑面作業順序。同時生產計劃人員可以看到已經完成排產的鋁錠信息，在下發新的銑面作業時，需要指定作業插入位置，默認是插入在已有銑面作業隊尾，但也可以隨意指定，這樣可滿足某些訂單需要加急生產的情況。同時生產計劃人員還可以對已排銑面作業的生產順序進行調整。

② 銑面作業完成情況——生產計劃人員可以查看已經完成銑面生產的鋁錠信息以及具體的生產數據。

③ 加熱爐熱軋作業排產——生產計劃人員查詢到已經完成銑面生產的鋁錠信息，根據每個鋁錠所在訂單交貨期、工藝要求等綜合情況，由生產計劃人員下發加熱爐作業排產單，并指定加熱爐爐號。同時生產計劃人員可以看到已經下發的排產單以及排產單中未進爐的鋁錠，并可以在加熱式的排產中，對未進爐的鋁錠生產順序進行調整或追加鋁錠。

④ 加熱爐作業情況——生產計劃人員可以分爐號查看加熱爐中正在加熱的鋁錠信息和當前狀態。

⑤ 熱軋作業情況——生產計劃人員可以查看已經完成熱軋生產的鋁卷信息，以及具體的生產、工藝、檢驗、質量數據。

2． 3 庫存管理

① 成品入庫——此處僅指熱軋成品。在熱軋卷入庫時，庫存管理員查看所有已經完成熱軋生產的鋁卷信息，在找到需要入庫的熱軋卷編號并選其入庫。

② 成品出庫——當需要發貨時，庫存管理員從庫存列表中選擇需要發貨的鋁卷，然后根據實際情況使其出庫。

③ 庫存清單——列出當前庫存中存放的所有鋁卷。庫存管理員可以通過多種分類方式，列出庫中目前存在的某類鋁卷，并導出數據文件。

④ 庫存查詢統計——列出曾經入庫的所有鋁卷，系統提供在此數據基礎上的統計結果。

2． 4 熱軋管理

① 銑面作業——由銑面操作手按照生產計劃員所排的計劃及工藝員指定的工藝要求對鋁錠進行鋸銑操作。當鋁錠完成銑面作業后，操作手可根據質檢要求對某一鋁錠發出檢驗請求。

② 銑面數據收集——對以下數據進行收集：鋸前規格、鋸前重量、鋸后規格、鋸后重量、銑后規格、銑后重量、放料位置、質量記錄等。

③ 加熱爐作業——由加熱爐操作手按照生產計劃員所排的計劃及工藝員指定的工藝要求對鋁錠進行加熱操作。加熱爐操作手可查看當前工序之前的所有工序信息。出爐時間與出爐溫度從PLC直接采集。

④ 加熱爐數據收集——對以下數據進行收集：加熱時間、一次定溫、一次保溫時間、二次定溫、二次保溫時間、出爐時間、出爐溫度、質量記錄等。

⑤ 熱軋作業——由熱軋操作手按照生產計劃及工藝員指定的工藝要求對鋁錠進行熱軋操作。當完成熱軋作業后，操作手可根據質檢要求對某一熱軋卷發出檢驗請求。如出現廢品，廢品信息由操作手輸入系統。

⑥ 熱軋數據收集——對以下數據進行收集：開軋溫度、終軋溫度、軋后規格、軋后重量、放料位置、質量記錄已及相關生產過程參數。

2． 5 報表管理

① 車間作業報表——包括銑面機日報表、加熱爐日報表、熱軋機日報表。

② 車間績效報表——包括銑面機班次統計、加熱爐班次統計、熱軋機班次統計、熱軋機列產量報表。

③ 質量報表——包括按產品成品率統計、機臺成材率分析、機臺質量自檢統計、按報廢原因的分類匯總報表。

④ 包裝報表——包括包裝日報表、待包裝在制品報表。

2． 6 設備管理

① 軋輥管理——包含軋輥臺賬、使用履歷、軋輥報廢記錄。

② 套筒管理——包括套筒臺賬。

③ 鋁芯管理——包括鋁芯臺賬。

④ 乳液管理——記錄乳液添加時間，種類和數量。

2． 7 質量管理

① 檢化驗管理——對從原料進廠到成品出廠中各個環節的原料、半成品、成品的化驗、檢驗、質檢報告的管理。

② 過程質量跟蹤——可全程對成品各個工序質量情況跟蹤。

③ 產品標準管理——對各類產品檢驗，生產加工的相關各種標準的管理。

④ 質量判定——負責收集產品的表面質量情況、理化性能的檢驗結果并根據質量標準進行比對，確定產品是否合格。只有判定合格的產品才能夠向用戶交貨；判定不合格的產品由相關人員做出下一步的處理指示。

3 主要技術特點

① 通過對熱軋生產線銑床、磨床、加熱爐、粗軋機、產品庫等各個工序深入研究，對數據采集、質量管理、產品管理、成品管理等功能模塊建立了實用可靠的生產管理系統。實現各單體設備的連網及流程管理，同時實現帶材從鑄錠到熱軋帶卷的流程數據跟蹤，為生產管理的優化提供了重要保障。

② 本系統實現數據跟蹤與追溯，可根據軋制的階段生成不同的質量分析報表，也可根據實際要求訂制報表，為鋁加工生產過程優化、節能降耗提供了重要保障。

③ 本系統根據不同工序的特點、工序是否具有二級系統，有針對性地研發專用數據采集系統，開發了具有自主知識產權的數據采集系統。

④ 生產數據分析與挖掘：系統不但收集物料的生產數據，而且收集了大量在生產過程中產生的過程數據，并存入數據庫中。系統可以方便地按不同主題對數據進行分析和挖掘，為最終用戶提供各類統計報表。

[1]李鐵克. 制造執行系統模型綜述與分析. 冶金自動化，2003(4): 13-14

[2] 陳宇，廖永斌，段鑫，溫浩然. 制造業車間級管理系統(MES)及其典型結構. 廣東自動化與信息工程2004(2)：24-27