軋管與煉鋼聯動系統的設計與實現

宋青山

（天津鋼管集團股份有限公司，天津300301）

1 引言

鋼管的軋制與煉鋼聯動系統是企業產銷系統中計劃環節的重要一環。通過軋制與煉鋼聯動，將銷售部門提報的銷售訂單轉化為實際生產的排產訂單，同時將外購坯、庫存坯和煉鋼的自煉坯等三種物料來源統一的納入到實際的排產行為中來。通過系統自動抓取符合軋制排程的原料，減少人工的干預程度，能夠實現對銷售合同排產的迅速響應，能夠有效地降低管坯的庫存，能夠有效地匹配煉鋼與軋制的生產節奏，將煉軋生產有效地銜接起來。通過系統的管理，企業的生產效率能夠獲得提高。

目前的煉軋聯動機制，是制造部在接收銷售提報的生產合同后，主要由計劃人員對提報的合同進行排產的轉化，手動計算軋制長度、切頭尾，給出所需的坯料長度、斷面、支數、噸數等相關信息，然后管坯利庫人員對坯料需求進行利庫的操作，然后再將自煉的信息推向煉鋼計劃；煉鋼計劃啟動后，軋制計劃人員目前無法做到及時有效的獲取煉鋼信息，只能通過手工傳遞EXCEL表格或電話的方式進行詢問，不能及時有效的進行調整以適應生產節奏。

為有效地解決煉軋聯動中存在的人工參與過多，反應不夠及時迅速，坯料同軋制制程銜接不夠流暢的問題，開發了煉軋聯動系統。通過軋制需求清單同庫存、外購以及自煉的有效結合，能夠在第一時間將坯料的物料信息情況反饋到軋制計劃的編排當中去，使得軋制制程的編排更加合理有效，同時通過系統的審核和制約，使得軋制制程的編排也更加合理和準確，減少了軋制計劃人員的重復性勞動。

2 項目的設計思路、技術方案

本套系統從實際應用的場景出發，根據最終用戶的具體需求，經過反復討論，最終確認采用C/S結構的模式進行實現，原因是最終用戶對于前臺數據的大量展示和及時響應有著嚴格的要求，因此前臺采用WINDOWS FORM進行展示，后臺數據庫層采用Microsoft SQL Server 2005，系統的部署和升級采用Click Once技術，能夠在用戶打開應用程序時自動升級到最新的版本。

軋制計劃人員在編制生產計劃時對排序調整的功能要求比較嚴格，因此系統為少量的順序調整提供了前臺界面直接拖動以調整順序，類似EXCEL“剪切”、“粘貼”的友好方式進行調整順序的方式；對于大批量的計劃順序調整，提供了導出EXCEL在系統外進行操作，然后再重新導入至系統中進行排序，大大提高了生產效率。

實現了軋制長度、軋制成品的噸位、支數，所需坯料的長度、支數、噸位的自動計算，并能夠給出切頭尾、分切等軋制生產參數的合理建議值。系統從產能井獲取銷售提報的排產合同后，自動計算軋制長度、軋制成品噸位、支所，自動計算所需坯料的長度、支所、噸位等數據，通過減少人工干預的過程，能夠減少計算出錯的幾率。計劃人員的職責從原先的重復計算為主，逐步向審核確認的職能進行轉變。切頭尾和分切等生產數據是從歷年的實際生產計劃中積累而來，通過加權平均等算法，獲取近期用量最大的值做為本月的基礎數據，因而具有較高的準確性。

煉軋系統與調度回報系統、判定系統和庫存系統進行了緊密的集成。系統每天定時抓取調度回報系統的生產實績，通過系統自動計算，對計劃與產出進行對比。如果生產回報量大于等于計劃量，則本條計劃信息自動標注完成，自動從待排產列表中消失，同時根據排產隊列的計劃量與產線的小時能力，自動計算并刷新生產進程的任務時間，實現任務的循環刷新滾動，軋制排產進程一目了然，非常清晰。同庫存系統的緊密集成，將符合條件的庫存坯料自動形成裝爐計劃，計劃人員對于軋制合同的原料信息一目了然，坯料需求同軋制節奏緊密的貼合起來，大大提高了計劃的效率。

系統整體架構采用基于微軟公司.NET平臺進行構建，通過不斷的迭代，使得系統緊貼當前的業務流程。在設計及實現之初，就考慮到如何更加有效的方便最終用戶，做到了系統既嚴謹又靈活多變，以適應不同的使用群體。同時由于在桌面開發領域，微軟的技術占有絕大部分的市場占有率，因此采用微軟的.NET技術完成的應用也為將來的維護和擴展打下了良好的基礎。

系統數據處理采用前臺和后臺數據庫處理分別完成，前臺界面主要處理諸如數據驗證，數據展示等功能，數據存儲以及數據計算等大部分交由后臺數據庫完成。這樣通過不同的分層以及職責分工，將業務處理的負載均衡的平衡于不同的層之間，既能有效的減輕服務端的壓力，也能有效的對系統進行快速維護，同時對于內部的業務規則的調整也不會影響業務人員的正常使用。

3 軋管煉鋼計劃流程的原理及分析

軋制、煉鋼生產計劃的流程圖如圖1所示。

圖1 煉軋計劃流程圖

制造部計劃科按照公司的產能基本原則，提前給出未來N個月的產能計劃，對銷售/國貿公司指導銷售接單，銷售人員錄入合同后，經過一些列評審通過后，銷售合同能夠得以被正式提報至制造部，從而進入排產隊列。

所有通過了評審并能夠被提報至制造部的排產合同，訂單會被分配到生產月和軋管生產機組，同時也會下發至熱處理以及管加工的生產合同，以形成工序計劃。在形成工序計劃之前，會首先計算出所需的接箍，形成接箍計劃，對于短節和附件，也會進行單獨處理，和管體一樣，形成統一的軋制計劃，一起進入軋制的生產工序計劃，同時也要確認工藝配置，確定出軋管生產的計劃量。

在進入各機組的軋管生產合同工序時，各個機組完成作業計劃的編排，包括孔型順序，材料設計（軋長、目標長度、切頭尾、管坯長度、控制壁厚、加投坯、芯棒的最終確認等測算)，并且編制日裝爐計劃等，最后組織軋管的日作業生產。

對于軋管的前端來料管坯，首先進行當前庫存的利庫操作，核減并形成最終的管坯需求；如果坯料來源是自煉的，那么通過相同的物料碼(鑄坯或鍛坯+斷面+鋼種)進行分類匯總，并進行鋼種優化，向前推送至煉鋼機組，形成自煉管坯計劃，組織煉鋼進行生產；如果坯料來源是外購的，那么和自煉的處理原則基本相同，即形成同物料的需求訂單，匯總后形成外購坯需求訂單，由銷售公司進行對管坯進行采購，無論是自煉還是外購坯，由于是通過物料碼和生產合同進行定制和關聯，一旦通過了判定入庫，那么馬上會觸發自動裝爐的動作，符合條件的管坯原料和軋制生產的計劃自動進行關聯，軋制工序計劃人員可以及時準確的掌握坯料的生產、來料情況，以及爐號、長度、庫存等重要信息，對于及時有效的安排調整軋管生產節奏有著重要的意義。

軋管生產完畢后，對于軋制半成品，按照下到工序的排產計劃進入生產環節，對于軋制成品，則完成成品繳庫，整個生產過程完畢。對于某些異常的生產情況，主要是由于各種環節造成的欠量問題，由計劃人員通過補量完成，主要可能的情況包括軋制補量、加工補量、成品補量和銷售補量等。

4 系統功能實現

4.1 基礎數據的建立

煉軋系統所依賴的基礎數據包括產線孔型斷面基礎表、軋制能力基礎表、產線極限參數維護基礎表等。通過基礎數據的建立，減少了人工干預的成本，同時也大大減少了出錯的幾率。軋制機組小時能力維護如圖2所示。

4.2 導入計劃

制造部計劃人員從產銷系統的合同接收提報中獲取尚未下發的排產合同數據，對軋管標準、煉鋼標準、加工標準進行補齊，然后選擇需要進入生產制程的排產合同，將其下發至煉軋系統中去。

計劃查詢：全公司的所有用戶，都可以通過WEB頁面的方式，對軋制計劃進行查詢和生產跟蹤。

4.3 物料計算：

根據排產合同的最低量以及計劃量，在人工介入之前，系統根據投料原則，合同情況等綜合考慮，給出軋制產成品的建議值。具體計算方法為，首先根據管子外徑壁厚計算軋制管的單米重，然后單米重乘以目標長度為單支管重，利用合同排產量除以單支管重，向上取整為軋制毛管的支數，此支數為所需管坯的支數；利用管坯的單支重乘以投入得管坯支數為投入坯子重量，之后再反推所需的全部軋制管重量是否符合要求，直至產出的成品管和所需的投坯完全滿足排產合同的最低量和計劃量的要求。

4.4 計劃人員對軋制順序進行調整：

為符合實際的軋制生產順序，需要經常對軋制順序進行調整，對于小批量的調整，可以通過直接拖動行至目標位置，或者剪切、粘貼的方式進行調整。

4.5 拆分合并功能：

計劃人員按照實際的軋制生產順序和軋制節奏，對符合條件的生產合同進行拆分和合并，以形成新的軋制順序

二級工藝調整：各軋制產線計劃人員，可以在各自的權限范圍內，按照產能井的限制原則，對孔型，以及軋制長度、切頭尾，分切，坯料料長、斷面、軋批號等軋制計劃的重要參數進行調整。

4.6 裝爐計劃：

系統自動抓取坯料資源池中的軋制合同坯料，按照原則進行自動匹配，能夠第一時間將坯料準備信息推送至軋管計劃人員，使其能夠根據坯料情況，對軋制順序的調整能夠靈活準確，裝爐計劃如圖3所示。

4.7 全部利庫功能：

各產線計劃人員通過利庫或者利計劃，對庫存或計劃原料進行計算和處理，最大限度的實現軋管所需原料的整理和收集，通過信息系統的支持，應對生產過程的快節奏變化。

4.8 工藝變動維護通知：

通過系統的支持，軋制產線計劃員能夠每次在登錄系統的同時，獲取最新的一級工藝變更通知。

4.9 工藝人員審核：

圖2 軋制機組小時能力

圖3 裝爐計劃

在工藝人員審核中，軋制各廠工藝人員主要對芯棒直徑這一重要的軋制參數進行審核和修訂，以確保生產的順利進行。

4.10 外購坯的實現：

對于軋制原料的來源是外購坯的，首先由系統按照物料碼相同的原則，即坯料分類：鑄坯或是鍛坯+斷面+鋼種分別進行分類匯總，匯總出需要坯子的總量，這里的需坯總量指的是按照投料原則計算出的投坯量加上加投坯的總量，再減去已經利庫的坯子重量，所得數據為需要向外購坯提出的數量。處理原則如下，首先同一物料碼的坯料進行分類匯總，其次要首先對外購坯需求進行利余量，此余量為外購坯對外采購訂單的在途余量，即外購坯在入庫質檢完成前的利余量，外購坯入庫完成后的為庫存余量，不是訂單余量，庫存余量由計劃人員在裝爐環節進行完成。利在途余量的意義在于盡量減少對外采購訂單的形成，并且提高管坯自動裝爐的效率，減少人工干預的成本。對于沒有余量可利的外購坯，形成外購坯坯需求訂單，最終外購坯需求訂單轉化成外購坯采購訂單，對外進行采購，外購坯采購訂單在完成采購，最終質檢合格入庫時會觸發自動裝爐事件，對于滿足同一物料碼且采購合同號能夠與排產合同相匹配的，系統自動進行裝爐操作，原則是生產日期靠前的優先，自動裝爐完成后，各廠計劃人員可以在排產合同行下看到采購坯的來料情況，例如定尺長度，爐號信息，倉庫庫位等，在實際生產的前期，形成倒運計劃，由物流人員將實際管坯從離線管坯庫倒運至在線管坯庫，完成了外購坯從需求到采購、判定、入庫、上線在內的無縫銜接和流轉，

圖4 外購坯管理

外購坯管理如圖4所示。

5 應用效果及結論

煉軋聯動計劃系統，充分考慮到最終用戶的不同特點，從設計到最終實現都嚴格遵循軟件工程的理論和最佳實踐的原則，界面功能豐富，能夠滿足各層次用戶的使用。通過系統的理論計算，在提取銷售合同的同時，迅速給出軋制長度、切頭尾、分切、坯料長度、斷面等重要的軋制信息，通過系統和庫存、煉鋼計劃、質檢判定的緊密集成，坯料信息及時準確的反饋至軋制排產中來，為更加合理有效地組織軋制工序的生產提供了強有力的信息化支撐。

[1]李建祥，唐立新，吳會江.熱軋鋼管主生產計劃模型與算法研究[J].2005,20(5):459-465

[2]在線文獻:道客巴巴http://www.doc88.com/p-0778392360170.html