MES系統(tǒng)在熱軋扁鋼車間質(zhì)量管理中的應用

方 震，盧 剛，梅忠琴

MES（Manufacturing Execution System）即制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)，是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng),其優(yōu)點是人員、生產(chǎn)、質(zhì)量、管理集成在一起，將信息技術、管理技術和制造技術結合，應用于產(chǎn)品全生產(chǎn)周期的各個階段，更好實現(xiàn)全面質(zhì)量管理（TQM），人人質(zhì)量、全員參與。隨著科學和技術的進步，冶金鋼鐵得到巨大的發(fā)展，同時市場競爭激烈，由單純的價格競爭轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品品種（Product）、交貨時間（Time）、產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、產(chǎn)品成本（Cost）等方面的競爭。我公司生產(chǎn)的熱軋扁鋼是冶金鋼鐵型材產(chǎn)品之一，其生產(chǎn)特點為規(guī)格多、鋼種多、訂單量小，改規(guī)格、換鋼種頻繁，造成產(chǎn)品成本（Cost）、產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、交貨時間（Time）管理難度大。對此，我公司于2010年后引進MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，通過不斷的升級完善，在生產(chǎn)信息的傳遞、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集匯總等更加便捷，品種鋼的質(zhì)量管理更加高效，系統(tǒng)得到很好的運用，為公司打造了一個扎實、可靠、全面、可行的質(zhì)量協(xié)同管理平臺。

1 熱軋扁鋼生產(chǎn)管理及質(zhì)量管理現(xiàn)狀

1.1 熱軋扁鋼車間生產(chǎn)特點

熱軋扁鋼車間一般分為原料區(qū)、加熱、軋制、精整、包裝、成品區(qū)六個工序，如圖1。由于規(guī)格多、定尺多、鋼種多、訂單量小特性，鋼坯進廠、加熱、軋制、精整、包裝、入庫及發(fā)貨等工序記錄多、統(tǒng)計報表多，需要配備的記錄、統(tǒng)計人員多，記錄和報表在填寫過程中經(jīng)常發(fā)生人為錯誤，存在數(shù)據(jù)失真現(xiàn)象，不利于質(zhì)量追溯和改進。另外人工統(tǒng)計的數(shù)據(jù)樣本小，不便于開展大數(shù)據(jù)分析、總結，不利于開展質(zhì)量提升工作。

圖1 熱軋扁鋼車間設備平面布置示意圖

1.2 爐號質(zhì)量管理現(xiàn)狀

原來，熱軋扁鋼車間爐號管理流程如圖2。

圖2 生產(chǎn)工藝流程圖

扁鋼產(chǎn)品訂單下發(fā)后，熱軋扁鋼車間從計劃、生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗、產(chǎn)品入庫等生產(chǎn)質(zhì)量管理采用傳統(tǒng)的管理模式，數(shù)據(jù)傳遞及記錄都是紙質(zhì)進行傳遞或記錄，效率非常低、人工成本高。生產(chǎn)訂單下發(fā)后，人工編排好生產(chǎn)計劃，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)進度電話或人工到現(xiàn)場組織轉(zhuǎn)運鋼坯和編組。鋼坯入爐、加熱、出爐、軋制，成品材定尺剪切、過跨、檢驗、包裝、稱重、標識、入庫，其過程爐號質(zhì)量管理全部派專人手持《按爐送鋼流動卡》逐個爐批號跟蹤（如圖2），防止發(fā)生混號質(zhì)量事故，同時質(zhì)量文件記錄均由崗位工紙質(zhì)記錄。

從生產(chǎn)工藝流程圖（圖2）和《按爐送鋼流動卡》（表1）看，熱軋扁鋼生產(chǎn)涉及的崗位多，為防止出錯，配備專職爐號員爐批號跟蹤，還要求每個崗位人員依次交接，確認、簽名，各崗位依據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的信息做好相應人工記錄。

表1 《按爐送鋼流動卡》記錄樣表

1.3 質(zhì)量信息溝通現(xiàn)狀

原來分廠、部門與生產(chǎn)車間管理組織結構圖如圖3，分廠下轄多個部門，多個生產(chǎn)車間，雖然采取矩陣組織結構圖進行管理，但部門多，信息溝通相對不暢，尤其對質(zhì)量優(yōu)先的特鋼生產(chǎn)廠，質(zhì)量管理尤為重要，因此部門還是需要派專人下達到車間了解生產(chǎn)控制過程、質(zhì)量檢驗過程，造成質(zhì)量管理人員多，勞動強度大。針對現(xiàn)場質(zhì)量情況生產(chǎn)車間采用電話方式進行匯報，有時難以描述清楚。產(chǎn)品質(zhì)量檢測結果如何，性能是否達標，綜合判定是否符合國家標準要求等相關信息，不能及時傳達到各級管理人員及關鍵崗位上，對產(chǎn)品的判定、入庫、發(fā)貨等造成很大影響，從而導致一些問題形成惡性循環(huán)。

圖3 分廠、部門與車間組織結構圖

1.4 質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)狀

原來原料庫存報表、原料消耗報表、成品材入庫報表、成品材庫存報表、成品材發(fā)貨報表、表面檢驗結果等均由人工統(tǒng)計，輸入到電腦，報表統(tǒng)計量大，信息傳遞慢，勞動強度高，且容易出錯，配備了多名統(tǒng)計員。另外表面質(zhì)量檢驗結果只掌握在質(zhì)量管理人員手中，其他相關人員難以第一時間掌握質(zhì)量信息，造成生產(chǎn)與質(zhì)量、質(zhì)量與發(fā)貨脫節(jié)。

2 MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)質(zhì)量管理功能設計

2.1 MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)工作原理

生產(chǎn)訂單規(guī)格、鋼種、定尺、客戶、特殊要求等信息輸入MES系統(tǒng)形成生產(chǎn)計劃，熱軋扁鋼車間根據(jù)MES系統(tǒng)生產(chǎn)計劃組織生產(chǎn)，通過MES系統(tǒng)對生產(chǎn)過程及產(chǎn)品進行判定，產(chǎn)品合格進行發(fā)貨，MES系統(tǒng)進行結算。具體工作流程如圖4。

圖4 MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)工作流程圖

2.2 MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)功能

用計算機實現(xiàn)質(zhì)量系統(tǒng)管理，不是照搬原有的人工管理模式，而是根據(jù)質(zhì)量管理的目標對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進行優(yōu)化，強調(diào)過程為核心，實現(xiàn)全員質(zhì)量管理。從圖5看，MES系統(tǒng)涵蓋了熱軋扁鋼車間所有工序、所有崗位，每個崗位均實現(xiàn)MES系統(tǒng)跟蹤，產(chǎn)生記錄，最終形成熱軋扁鋼車間技術經(jīng)濟指標報表。

圖5 MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)功能樹圖

3 MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)在質(zhì)量管理的應用

為了降低數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計勞動強度，質(zhì)量信息溝通順暢，提高執(zhí)行能力，提高質(zhì)量管理服務水平，我公司于2010年后引進MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，MES執(zhí)行系統(tǒng)運行流程圖及應用效果如下。

3.1 MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)質(zhì)量管理流程

MES系統(tǒng)實現(xiàn)鋼坯、生產(chǎn)、包裝、檢驗四大工序跟蹤、管理（如圖6），每個崗位自動形成跟蹤記錄，實現(xiàn)成品材系統(tǒng)自動判定，實現(xiàn)全員質(zhì)量管理。MES系統(tǒng)還可生成鋼坯、成品材倉儲垛位圖，實現(xiàn)庫房倉儲可視化。

圖6 MES系統(tǒng)質(zhì)量管理流程圖

3.2 爐號跟蹤管理運用

整個MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息輸入工作由MES完成，各崗位只需勾選、點擊確認操作。首先，配料員在坯料充當界面完成生產(chǎn)訂單與爐號勾選配對（如圖7），MES系統(tǒng)將對鋼坯成分、鋼坯斷面、鋼坯定尺長度自動校驗，異常進行卡阻并報警。生產(chǎn)過程中MES系統(tǒng)逐支跟蹤并生成記錄，各崗位人員在操作室可視化監(jiān)控。最后，MES系統(tǒng)對各爐批記錄集成質(zhì)量信息，進行自動判定，并把判定信息傳送給檢驗人員確定。

圖7 MES組坯輸入界面

通過MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺集成了產(chǎn)品的鋼種、規(guī)格、客戶、交付時間、使用的原材料、生產(chǎn)標準、檢驗標準等信息，排產(chǎn)計劃員根據(jù)產(chǎn)品訂單信息在電腦中配料組批、排產(chǎn)，現(xiàn)場操作工根據(jù)MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)信息匹配實物組織生產(chǎn)、檢驗、包裝、發(fā)貨。通過MES系統(tǒng)從鋼坯入爐、加熱、出爐、軋制到定尺剪切、過跨檢驗、包裝、稱重、標識，再到入庫及發(fā)貨實現(xiàn)了全員爐號跟蹤管理，有效防止混號質(zhì)量隱患。另外增加LED大屏，達到爐號跟蹤管理可視化，便于指導現(xiàn)場員工按工藝要求、質(zhì)量標準生產(chǎn)。

3.3 產(chǎn)品實物標識對應MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)信息實現(xiàn)質(zhì)量追溯功能運用

通過MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺把生產(chǎn)的產(chǎn)品按鋼種、規(guī)格、客戶、生產(chǎn)班組、爐批號、重量、包裝及發(fā)貨標準集成到爐號牌，同時在爐號牌上打印上條形碼及二維碼，還可把客戶特殊要求集成到爐號牌上，便于下道工序操作及檢驗。通過爐號牌上的信息可追溯本產(chǎn)品生產(chǎn)過程，檢驗及包裝責任人?；蛲ㄟ^掃描條形碼或二維碼，同樣可實現(xiàn)查找本產(chǎn)品生產(chǎn)過程。

3.4 產(chǎn)品大數(shù)據(jù)存儲及查詢功能運用

通過MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)按爐批號記錄生產(chǎn)軋制信息數(shù)據(jù)、產(chǎn)品入庫信息數(shù)據(jù)、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗信息數(shù)據(jù)、產(chǎn)品生產(chǎn)過程工藝參數(shù)數(shù)據(jù)。把每條記錄按時間匯總在一起，則形成大數(shù)據(jù)庫，也實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)查詢功能，針對產(chǎn)品質(zhì)量提升提供了數(shù)據(jù)支撐。

3.5 產(chǎn)品質(zhì)量報表統(tǒng)計功能的運用

MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)按爐號記錄質(zhì)量數(shù)據(jù)，對此設計質(zhì)量報表格式，輸入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)計算機語言自動生成報表，如《生產(chǎn)記錄報表》、《生產(chǎn)質(zhì)量指標統(tǒng)計報表》、《成品材入庫報表》、《成品材外觀檢驗報表》等，便于產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)信息追溯。

4 取得的效果

4.1 做到全員爐號跟蹤管理

實現(xiàn)了全員質(zhì)量管理，各個生產(chǎn)崗位參與到爐號跟蹤管理中來，避免了有一個崗位在鋼種傳遞過程中出現(xiàn)失誤，帶來了一錯到底的連鎖反應。另外在關鍵崗位增加LED大屏，生產(chǎn)信息、質(zhì)量標準做到了可視化，對關鍵質(zhì)量技術標準進行提醒。

4.2 便于產(chǎn)品質(zhì)量追溯

通過產(chǎn)品實物懸掛的爐號牌信息，從MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺很方便追溯產(chǎn)品質(zhì)量控制過程，可發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中是否符合工藝標準或質(zhì)量技術要求。在質(zhì)量管理體系審核中，可以快速查詢相關信息，為快速高效審核提供了有利的幫助。

4.3 便于產(chǎn)品質(zhì)量大數(shù)據(jù)分析

MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)存儲了大量的生產(chǎn)過程工藝數(shù)據(jù)及質(zhì)量數(shù)據(jù)，便于從大數(shù)據(jù)中分析出產(chǎn)生質(zhì)量問題的規(guī)律，便于統(tǒng)計產(chǎn)品質(zhì)量工序能力指數(shù)CPk值，分析產(chǎn)品質(zhì)量所處控制狀態(tài)。

4.4 降低質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計勞動強度

生產(chǎn)記錄、生產(chǎn)質(zhì)量指標、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)均可通過MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)形成報表，方便各個崗位、各個部門查詢。若需質(zhì)量記錄則從MES系統(tǒng)中導出報表打印存檔。

4.5 有利于產(chǎn)品質(zhì)量信息傳遞，提高質(zhì)量管控水平

扁鋼生產(chǎn)規(guī)格多、鋼種多、訂單量小，改規(guī)格、換鋼種頻繁，鋼種管理難度大，該系統(tǒng)能有效傳遞鋼種、質(zhì)量信息，各崗位接收質(zhì)量信息更加快捷，對產(chǎn)品質(zhì)量把控起到了關鍵作用。

5 結語

MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)優(yōu)化了企業(yè)質(zhì)量管理模式，強化了質(zhì)量過程管理和控制，達到精細化管理目的。加強了各生產(chǎn)崗位、各生產(chǎn)部門的協(xié)同辦公能力，提高了工作效率。在生產(chǎn)調(diào)度方面，MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)也發(fā)揮了較大作用，下達的生產(chǎn)計劃是否按期執(zhí)行，坯材是否匹配，產(chǎn)品發(fā)貨計劃是否能按期完成，順利裝車出廠，都能及時了解掌握，整個系統(tǒng)應用的較好。同時在成本管理、工具工裝管理、設備管理方面同樣具有優(yōu)勢。是一個扎實、可靠、全面、可行的質(zhì)量協(xié)同管理平臺。