八鋼中厚板廠MES系統功能簡介

王偉 陳錦 趙虎

【摘 要】本文論述了八鋼中厚板廠制造執行系統（MES）的模式和總體架構，以及主要功能模塊的系統的架構及具體功能進行了介紹。

【關鍵詞】中厚板；MES；自動化

前言

八鋼中厚板MES系統以滿足用戶合同和實現大規模定制生產為核心，對生產過程實現了實時監控和診斷，進而完成系統管理整合和流程優化，并在生產管理過程中提高了資源配置效率，實現了質量設計及管控、生產計劃編制、生產物流管理、銷售和合同管理等功能。

1.八鋼中厚板MES系統總體設計

將MES應用到八鋼整體產銷管理系統中，擴充中厚板產線的銷售管理、質量管理、合同管理、計劃管理、物料跟蹤與實績管理、出廠管理、財務管理的相應功能，以支持八鋼制造部、財務部、銷售部、物流部等部門的日常業務運作，提高企業生產、經營效率。

MES系統的主要功能是各作業線指令的做成，操作及作業實績的收集，離線區域的管理，物料出入廠/庫管理，在線質量管理等等，MES在L2異常時，對在線完成的一些作業指令可以進行后備輸入，保證生產的正常進行，對與離線區域的管理，包括指令和實績一般都由MES完成。覆蓋區域為整個煉鋼軋鋼工廠所有工序、所有區域。

在MES與L2通訊故障時，提前由MES做成并下達的生產指令可以保證生產的繼續進行，不至于由于系統原因造成停止生產，通訊正常后進行實績信息的再送。

2.過程自動化系統適應性功能設計

為適應MES系統構架及功能實現，需要在八鋼中厚板過程控制系統中，擴充加熱爐控制系統、軋線（含熱矯直）控制系統、精整線控制系統的相應功能，以配合八鋼產銷系統的擴充改造，提高八鋼制造部、中厚板廠等部門的生產、經營效率。

2.1加熱爐控制系統

為適應MES系統和L3系統功能在現場操作執行，在加熱爐L2系統中增加軋制計劃管理、板坯跟蹤、設定值處理、生產實績收集和上傳等功能，并對與L3的數據通信、接口等程序進行修改，以保證加熱、軋制及精整作業能夠正常接收和執行計劃指令和工藝質量要求。

軋制計劃管理主要完成計劃數據的接受以及軋制計劃數據的調整等功能。接收的數據包含板坯PDI數據、加熱爐裝鋼順序和抽鋼順序、軋制工藝參數、控冷工藝參數。

正常情況下，軋制計劃是從L3下達，L3在板坯未進入加熱爐上料輥道前，就先期下達給加熱爐區域L2。

在無L3或L3不正常的情況下，在服務器中有兩副畫面針對該功能，操作人員可以對PDI數據進行輸入，修改。另外，還可以對順序進行調整。

如果操作在加熱爐制作軋制計劃，在完成之后將要送軋制計劃到軋線。以保持軋線和加熱爐的計劃的一致性。

2.2軋線控制系統

軋線過程計算機控制范圍從加熱爐出爐開始到矯直機后為止。擴充改造涉及應用軟件包含控制和非控部分。控制部分包含軋機設定計算、材料溫度控制，矯直機設定計算等。非控部分為軋制計劃管理，模擬軋制，數據采集，歸檔數據和通信等等。

2.3剪切線控制系統

剪切線過程控制功能放置在剪切線計算機中，對于剪切線其主要實現剪切區的生產數據管理功能、材料位置跟蹤功能、剪切優化計算、雙邊剪設定、定尺剪設定、試樣管理、畫面、數據通信等功能。包括：計劃管理、剪切線區域跟蹤、剪切線區域的計算及設定、剪切結果收集、噴印機設定、與中厚板L3系統通訊接口和剪切計劃管理。

3.MES系統功能模塊設計與實現

中厚板MES系統主要包括銷售管理、質量管理、生產管理、作業計劃管理和物料跟蹤管理、出廠管理、生產管制系統、檢化驗管理等7個模塊，每個模塊下又設計了不同的子模塊和功能（如圖1）。將在線的計劃執行實施和物料管理跟蹤功能單獨放在L3系統，這些功能也可在MES系統中實現。

3.1銷售管理模塊

根據八鋼公司現有銷售業務流程，在中厚板產品的銷售管理中，體現按合同訂單的個性化要求來做產品的質量設計和生產設計的思想，用合同狀態來管控銷售合同，充分、全方位的整合生產管理的其余子系統的信息，生產前充分評審銷售合同，確保用戶的特殊需求能在材料上得以充分體現，合同能夠按期完成。合同處理是銜接用戶和生產質量設計的關鍵環節，這也要求在完成產品設計后，材料都是帶指定合同的，即從下發冶煉計劃，經過軋制到成品產生的各工序，這塊板坯和鋼板都將是為指定的合同而生產的，并且保證用戶的各項特殊需求在生產制造的全過程得以跟蹤和實現。

3.2質量管理模塊

在銷售接收到合同后，進行合同處理，就由質量模塊進行相應的質量設計。質量管理模塊要覆蓋八鋼中厚板產線從板坯進入二切線生產到成品產出各工序的質量管理。質量管理中包括要建立一系列針對厚板的產品外設計、產品規范碼、冶金規范碼等工藝參數靜態表，同時對這些靜態表可以進行維護。對于銷售部門錄入的每份合同，進行質量設計，按照冶金規范摘要處理出每份合同所需的所有出鋼記號、工藝參數、質量標準、檢試驗要求等參數，存在合同檔中，作為隨后進行的合同管理、計劃安排、工藝控制、檢驗、檢查、包裝、質保書制作、發貨作業等的基礎。具體包括產品規范、冶金規范、合同處理、檢化驗數據管理、質量判定與控制、質保書管理、合同管理、合同跟蹤、合同計劃、組板設計、材料申請、材料轉用充當、準發資源管理等功能，其中產品規范是將用戶質量需求轉換為生產設計及實現的關鍵環節。

質量管理的功能按一貫制質量管理和“標準+α”組織生產的原則設計[31]。從產品質量設計入手，以標準、規程、規范為依據，按產品系列從板坯冶煉到成品發運的各工序環節均進行以質量為核心的最優化的過程控制，以求得到最佳的經濟效益。在合同處理、質量設計和生產設計時，充分考慮用戶的特殊需求，并將這些需求利用MES系統下發到生產過程的各工序環節，并對執行和實施結果進行反饋確認。

3.3作業計劃管理模塊

計劃的管理對象是厚板產線的所有生產工序，其目的是確保合同的百分之百完成以及物流的暢通[32]。各個機組的生產是通過生產管理部門編制計劃下發給生產廠，生產廠以作業命令的形式進行管理。本模塊主要設計四大命令管理以及軋鋼環節各工序命令管理，四大命令包括命令爐次、命令板坯、命令大板、命令制成品，軋鋼作業計劃管理主要功能包括：二切計劃管理、加熱軋制計劃管理、熱處理計劃管理、探傷作業計劃管理。各計劃指令由由L4下發給L3。

3.4 物料跟蹤與實績管理模塊

中厚板的板坯和鋼板的庫存情況是實時變化的，需要對生產過程進行動態管理，跟蹤板坯到鋼板的過程信息，以便生產管理能根據庫存情況及時下達生產調度指令，縮短物流過程。同時全程跟蹤產品狀態、指令和計劃狀態、物料信息等，實施掌握材料在生產過程當中的狀態、質量、工藝控制等情況。需要收集和實時管理的實績包括全生產過程的物料生產實績：板坯庫實績管理、加熱軋制實績管理、剪切線實績管理（切割實績、探傷實績等）、熱處理實績管理、庫移動實績管理、成品庫實績管理。在鋼板的全生產過程中，每塊板坯和鋼板在系統中僅有唯一的材料號，系統按照材料號對實物進行實績跟蹤管理。L2將過程實績實時上傳給L3， L3系統再將工序實績及時上傳給L4，從而實現各系統的數據始終保持一致。本模塊收集和處理厚板L3系統上傳的各種作業信息，更新L4的厚板存貨相關數據庫，使L4能實時反映厚板生產情況；跟蹤、管理厚板廠的物料；管理厚板各庫的庫存及物流；通過材料事件處理組織數據向產副品成本以及合同跟蹤拋帳。據此設計了板坯和鋼板的跟蹤的功能流程。為了收集和處理加熱爐L2、軋機L2、精整線L2等各下位機上傳的作業信息，并同步上報L4產銷系統，實現從板坯進入板坯庫開始，到板坯軋制成大板，再切割成小板，出廠為止的全過程物料實績跟蹤管理。

3.5出廠管理

引入按合同組織出廠發貨的理念，加強預前管理控制。嚴格按合同組織生產，增加產成品準發環節，實現合同與產成品實物的緊密銜接，提高產成品內部交付的準時率，為出廠管理部門提前洽運提供保證。通過強化計劃管理來適應不穩定的外部環境，保證出廠物流的順暢，減少二次倒運，降低產成品庫存，節省物流費用。出廠管理包括產成品存貨、出廠計劃、倉庫發貨和單據結齊。所有生產廠末端庫、廠內延伸庫及相關網點庫均屬于倉庫管理范圍。期貨產品按用戶的合約號、合同號所對應的交貨期堆放，現貨和統貨按品種規格單獨存放，以利于庫存和出廠發貨管理，并實現按合同所對應的材料號發貨，按此原則設計優化倉儲管理。

3.6生產管制系統

生產管制系統針對這次中厚板擴充改造，后臺需要擴充中厚板相關數據，前臺在生產、質量、庫存模塊中需要增加中厚板相關報表：中厚板生產日報、中厚板質量日報、中厚板庫存日報等，以及在早會報表中需要整合進中厚板相關的產量、質量、庫存等數據。

3.7檢化驗管理系統

檢化驗管理包括在線質量管理和試驗室管理系統。依據質量設計的產品規范，對每個物料號的尺寸、表面、板形進行檢驗，進行封鎖、正常釋放、降級、脫合同、判廢、形合判定，合格的鋼板入末端庫。按照生產設計的指定材料號按批取樣，進行性能檢驗。形合判定、探傷判定、材合判定合格的系統自動綜判準發。本次中厚板新建MES系統，重點在原有八鋼全廠檢化驗的基礎上，整合厚板試驗室系統，接收其分析實績，從而實現延伸覆蓋中厚板實驗室的管理要求。為此，結合中厚板特點，優化流程，提高分析質量和工作效率，實現從樣品登錄到分析結果輸出的全過程監控。

4.結論

中厚板是一個半流程化產品，產品特性日益要求按“大規模+定制“模式生產，利用制造執行系統（MES ）將將ERP系統與生產過程控制系統實時連接起來，使生產組織和質量控制能夠被有效管控，并做出實時反應，這樣才能真正建立中厚板產品以期貨為中心的有計劃的生產模式，并為有效的滿足中厚板大規模定制生產創造有利條件，進而提升企業綜合競爭力。