MES系統在鋼鐵企業中的應用及發展

張 麗，張 路

（1.河鋼集團唐山不銹鋼有限責任公司，河北063105；2.河鋼集團唐山鋼鐵集團有限責任公司，河北063000）

0 引言

隨著信息化技術的不斷發展，信息化已經在各個領域得到了廣泛的應用，兩化融合的理念加速了信息化技術與工業化的攜手前行，信息化技術將企業的流程規范化，使企業的管理更加簡明化。在鋼鐵企業生產中應用信息化技術，可以實現生產工藝的最優控制，降低生產原料和能源消耗成本，提高企業自動化和信息化水平，增加企業的核心競爭力[1]。

本文介紹了唐山不銹鋼公司MES系統的研發和建設歷程，敘述了唐山不銹鋼公司MES系統二期的開發和改造內容。通過二期的改造，不銹鋼公司實現了生產、質量、調度、工藝控制等各計算機管控系統間的信息共享與聯動，提升了企業的信息化水平。

1 MES系統發展階段

唐山不銹鋼公司于2010年開始信息化一期建設，2011年MES系統、SAP系統投入使用，為企業發展注入了新鮮血液，2012年公司MES系統增加了高線工序的功能，2015年為滿足唐鋼高強汽車板的發展建設需求，推動了不銹鋼公司MES系統信息化二期的開發建設。

不銹鋼公司MES系統信息化二期改造，配套增加了鋼、軋生產計劃高級排產系統（APS）、生產全過程質量管理系統（QMS）、產品質量設計系統（ODS）、煉鋼調度系統（MSCC）、全過程工藝質量控制系統（TPQC）等功能，工廠數據庫系統作為信息化支撐，充分實現系統間信息的共享與聯動。所有外圍系統的數據全部應用于MES系統的業務執行中，各部分間相互銜接、環環相扣，從前后工序的生產組織、產品物流到工序間流轉都精密地融入在一個統一的MES系統中，便于不銹鋼公司整體生產模式的統籌安排和緊急調度。

隨著自動化設備智能化程度越來越高，不銹鋼公司MES系統也不斷在優化改進中，逐步實現了與天車系統的對接、與1580生產線二級系統的對接、對工藝過程質量數據的抓取等功能。二期MES系統不單單只是一套生產管理系統，還可作為一個數據收集、中轉平臺，在公司信息化的應用中起到承上啟下的重要作用，也為之后的系統改造預留了可擴展的空間。

2 MES系統改造設計

唐山不銹鋼公司MES系統業務的架構，是從煉鐵高爐生產出鐵到最終熱軋成品的生產流程，MES系統二期改造只涉及鋼、軋系統。鋼、軋的生產流程從接收生產計劃開始，經過轉爐、精煉、連鑄產出半成品，到加熱爐、熱軋，成品卷板產出，成品的入庫、出庫。每一個環節都有過程質量控制的嚴格把關，從冶煉溫度的目標控制、冶煉鋼種的成分控制到軋制公差范圍控制、軋制層冷設置以及軋制參數控制等，所有生產過程的質量控制都有嚴格的設定。MES系統二期改造后，鋼、軋生產實現了嚴格按照控制標準進行生產，提高了不銹鋼公司的產品質量。

2.1 MES系統軟件結構圖

MES系統二期改造增加了鋼、軋系統的生產計劃、物料管理、庫存管理、生產準備、軋輥管理、成本管理等功能，而且專門配置了接口服務器，統一管理接口通訊[2]。MES系統軟件結構如圖1所示。

圖1 MES系統軟件結構

2.2 MES系統主流程圖

MES二期改造增加的APS系統、MSCC系統、QMS系統、ODS系統等與MES系統在功能模塊上的應用如圖2所示。

圖2 MES系統主流程圖

3 MES改造實現的主要功能

3.1 生產計劃管理

主要實現與APS系統、MSCC系統、二級系統的信息交互。

（1）接收APS系統下發的軋鋼軋制計劃，待MES進行裝爐操作后，將軋制計劃下發軋鋼二級系統。

（2）接收MSCC系統下發的煉鋼爐次計劃，將冶煉爐次計劃下發到各煉鋼工序二級系統。

（3）接收鋼、軋二級系統返回的生產信號等信息。

（4）接收煉鋼鑄坯信息、軋鋼成品信息。

（5）給APS系統發送計劃使用信息、物料狀態信息，設備應用信息等。

3.2 物料管理

主要實現與QMS系統進行信息互通，為QMS系統發送需判定的鑄坯、熱卷生產實績信息，及其成分信息、物理特性值等，并接收QMS發送的判定結果、判定等級等質量信息。

3.3 庫存管理

主要提供成品、鑄坯的入庫、移庫、出庫的操作信息，實現庫管的標準化作業。

3.4 質量管理

主要與ODS系統、二級信息系統進行數據通訊，接收ODS系統下發的靜態質量設計與動態質量設計信息，并將信息下傳二級系統。二級接收到過程控制信息，控制生產。

3.5 生產準備管理

為轉爐工序、精煉工序、連鑄工序、白灰工序等生產工序提供界面支持，配合生產需要，顯示計劃執行情況、物料的應用情況、實際數據的錄入窗口等。

3.6 軋輥管理

主要用于軋輥的管理，實現從軋輥的上線、修磨、下線全生命周期的管理；實現軋輥與軸承座的配對、軋輥PDI數據查詢等管理功能。

3.7 成本管理

主要對生產中的各種原料、輔料、合金、副產品、能源等消耗的分攤管理。

3.8 通訊管理

主要針對MES外圍系統通訊的管理。

4 應用效果與改進方向

4.1 應用效果

4.1.1 數據收集實時化

MES系統作為生產過程執行系統，發揮了在信息化系統中的核心地位的特點，通過中間件SAP XI、中間件TIBCO以及WEB server等通訊接口的友好互通，與周邊系統保持著良好的通訊，實時收集生產數據、生產狀態數據、設備運行數據、質量數據、物流數據等信息，成為不銹鋼公司的信息數據收集平臺，為數據的挖掘提供了真實、有效的數據基礎，為數據分析提供了可靠的數據來源。

4.1.2 生產執行透明化

根據生產訂單的制定下發，結合ODS系統產品最終用途、最終用戶的設計以及執行標準的抓取，在MES系統生產操作界面可對計劃爐次中的具體客戶進行識別，崗位人員可通過界面的提示，嚴格按照執行標準進行作業指導。

4.1.3 物理性能直觀化

按照產品的訂單設計，自動抓取物理性能的執行標準，質檢崗位通過檢驗計劃的系統查詢，即可了解物理性能的檢驗方法，有效提高人員的檢驗效率，減少檢驗方法的出錯率。

4.1.4 庫存碼放清晰化

煉鋼板坯庫、軋鋼熱卷庫，按照現場實際布局進行界面設計，各個區域的劃分清晰，垛位碼放標準，通過界面的展示，可準確在現場找到實物，避免了管理混亂，庫存不準等問題的發生，提高了裝車外售的效率。

4.1.5 成本核算的簡便化

生產數據按照SAP系統下發的BOM進行合理的分攤，減少人為干預的因素導致成本核算不準等問題的發生。分攤好的數據，定時自動形成日成本、月成本，為生產管理者提供了成本核算數據，為企業實現高產、高效、高質量、低成本的目標，加快了管理決策的執行。

4.2 改進方向

不銹鋼公司MES系統改造后，需對各級系統進行數據收集，這一特點使MES系統成為了數據收集平臺，我們應該利用這一有利的因素，對收集的數據進行不斷的挖掘、加工，學習運用分析數據、提煉數據的方法，最終輸出各種有效數據提供給技術、生產、設備和管理等部門，作為工藝優化改進、生產效率提高、設備改善提升的數據支持，為企業良好發展提供信息化的基礎支持。

5 結語

不銹鋼公司MES系統二期改造后，實現了鋼、軋系統的生產計劃、物料管理、庫存管理、生產準備、軋輥管理、成本管理等智能化管理功能，提高了鋼、軋系統的生產效率和產品質量，市場對公司高強板的需求也日益增多，品種鋼、花紋板、薄板等新品種也在不斷開發試驗中。

隨著MES系統與自動天車系統的逐漸對接，會使得MES系統的庫存管理更加智能化，新業務流程不斷的增加，較好的驗證了二期改造后的MES系統的可擴展性，MES系統將會在不斷的優化、改造中更好的執行于生產，服務于企業。