MES系統在熱軋扁鋼車間質量管理中的應用

方 震，盧 剛，梅忠琴

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

1 熱軋扁鋼生產管理及質量管理現狀

1.1 熱軋扁鋼車間生產特點

熱軋扁鋼車間一般分為原料區、加熱、軋制、精整、包裝、成品區六個工序，如圖1。由于規格多、定尺多、鋼種多、訂單量小特性，鋼坯進廠、加熱、軋制、精整、包裝、入庫及發貨等工序記錄多、統計報表多，需要配備的記錄、統計人員多，記錄和報表在填寫過程中經常發生人為錯誤，存在數據失真現象，不利于質量追溯和改進。另外人工統計的數據樣本小，不便于開展大數據分析、總結，不利于開展質量提升工作。

圖1 熱軋扁鋼車間設備平面布置示意圖

1.2 爐號質量管理現狀

原來，熱軋扁鋼車間爐號管理流程如圖2。

圖2 生產工藝流程圖

扁鋼產品訂單下發后，熱軋扁鋼車間從計劃、生產、質量檢驗、產品入庫等生產質量管理采用傳統的管理模式，數據傳遞及記錄都是紙質進行傳遞或記錄，效率非常低、人工成本高。生產訂單下發后，人工編排好生產計劃，根據現場生產進度電話或人工到現場組織轉運鋼坯和編組。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），防止發生混號質量事故，同時質量文件記錄均由崗位工紙質記錄。

從生產工藝流程圖（圖2）和《按爐送鋼流動卡》（表1）看，熱軋扁鋼生產涉及的崗位多，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，各崗位依據生產產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 質量信息溝通現狀

原來分廠、部門與生產車間管理組織結構圖如圖3，分廠下轄多個部門，多個生產車間，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，尤其對質量優先的特鋼生產廠，質量管理尤為重要，因此部門還是需要派專人下達到車間了解生產控制過程、質量檢驗過程，造成質量管理人員多，勞動強度大。針對現場質量情況生產車間采用電話方式進行匯報，有時難以描述清楚。產品質量檢測結果如何，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，對產品的判定、入庫、發貨等造成很大影響，從而導致一些問題形成惡性循環。

圖3 分廠、部門與車間組織結構圖

1.4 質量數據統計現狀

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、成品材發貨報表、表面檢驗結果等均由人工統計，輸入到電腦，報表統計量大，信息傳遞慢，勞動強度高，且容易出錯，配備了多名統計員。另外表面質量檢驗結果只掌握在質量管理人員手中，其他相關人員難以第一時間掌握質量信息，造成生產與質量、質量與發貨脫節。

2 MES生產執行系統質量管理功能設計

2.1 MES生產執行系統工作原理

生產訂單規格、鋼種、定尺、客戶、特殊要求等信息輸入MES系統形成生產計劃，熱軋扁鋼車間根據MES系統生產計劃組織生產，通過MES系統對生產過程及產品進行判定，產品合格進行發貨，MES系統進行結算。具體工作流程如圖4。

圖4 MES生產執行系統工作流程圖

2.2 MES生產執行系統功能

用計算機實現質量系統管理，不是照搬原有的人工管理模式，而是根據質量管理的目標對現有生產流程進行優化，強調過程為核心，實現全員質量管理。從圖5看，MES系統涵蓋了熱軋扁鋼車間所有工序、所有崗位，每個崗位均實現MES系統跟蹤，產生記錄，最終形成熱軋扁鋼車間技術經濟指標報表。

圖5 MES生產執行系統功能樹圖

3 MES生產執行系統在質量管理的應用

為了降低數據記錄、數據統計勞動強度，質量信息溝通順暢，提高執行能力，提高質量管理服務水平，我公司于2010年后引進MES生產執行系統，MES執行系統運行流程圖及應用效果如下。

3.1 MES生產執行系統質量管理流程

MES系統實現鋼坯、生產、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，實現成品材系統自動判定，實現全員質量管理。MES系統還可生成鋼坯、成品材倉儲垛位圖，實現庫房倉儲可視化。

圖6 MES系統質量管理流程圖

3.2 爐號跟蹤管理運用

整個MES系統數據、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訂單與爐號勾選配對（如圖7），MES系統將對鋼坯成分、鋼坯斷面、鋼坯定尺長度自動校驗，異常進行卡阻并報警。生產過程中MES系統逐支跟蹤并生成記錄，各崗位人員在操作室可視化監控。最后，MES系統對各爐批記錄集成質量信息，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生產執行系統平臺集成了產品的鋼種、規格、客戶、交付時間、使用的原材料、生產標準、檢驗標準等信息，排產計劃員根據產品訂單信息在電腦中配料組批、排產，現場操作工根據MES生產執行系統信息匹配實物組織生產、檢驗、包裝、發貨。通過MES系統從鋼坯入爐、加熱、出爐、軋制到定尺剪切、過跨檢驗、包裝、稱重、標識，再到入庫及發貨實現了全員爐號跟蹤管理，有效防止混號質量隱患。另外增加LED大屏，達到爐號跟蹤管理可視化，便于指導現場員工按工藝要求、質量標準生產。

3.3 產品實物標識對應MES生產執行系統信息實現質量追溯功能運用

通過MES生產執行系統平臺把生產的產品按鋼種、規格、客戶、生產班組、爐批號、重量、包裝及發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品生產過程，檢驗及包裝責任人。或通過掃描條形碼或二維碼，同樣可實現查找本產品生產過程。

3.4 產品大數據存儲及查詢功能運用

通過MES生產執行系統實現按爐批號記錄生產軋制信息數據、產品入庫信息數據、產品質量檢驗信息數據、產品生產過程工藝參數數據。把每條記錄按時間匯總在一起，則形成大數據庫，也實現了信息數據查詢功能，針對產品質量提升提供了數據支撐。

3.5 產品質量報表統計功能的運用

MES生產執行系統按爐號記錄質量數據，對此設計質量報表格式，輸入到系統中，系統計算機語言自動生成報表，如《生產記錄報表》、《生產質量指標統計報表》、《成品材入庫報表》、《成品材外觀檢驗報表》等，便于產品質量生產信息追溯。

4 取得的效果

4.1 做到全員爐號跟蹤管理

實現了全員質量管理，各個生產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，生產信息、質量標準做到了可視化，對關鍵質量技術標準進行提醒。

4.2 便于產品質量追溯

通過產品實物懸掛的爐號牌信息，從MES生產執行系統平臺很方便追溯產品質量控制過程，可發現生產過程中是否符合工藝標準或質量技術要求。在質量管理體系審核中，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 便于產品質量大數據分析

MES生產執行系統存儲了大量的生產過程工藝數據及質量數據，便于從大數據中分析出產生質量問題的規律，便于統計產品質量工序能力指數CPk值，分析產品質量所處控制狀態。

4.4 降低質量數據統計勞動強度

生產記錄、生產質量指標、產品質量數據均可通過MES生產執行系統形成報表，方便各個崗位、各個部門查詢。若需質量記錄則從MES系統中導出報表打印存檔。

4.5 有利于產品質量信息傳遞，提高質量管控水平

扁鋼生產規格多、鋼種多、訂單量小，改規格、換鋼種頻繁，鋼種管理難度大，該系統能有效傳遞鋼種、質量信息，各崗位接收質量信息更加快捷，對產品質量把控起到了關鍵作用。

5 結語

MES生產執行系統優化了企業質量管理模式，強化了質量過程管理和控制，達到精細化管理目的。加強了各生產崗位、各生產部門的協同辦公能力，提高了工作效率。在生產調度方面，MES生產執行系統也發揮了較大作用，下達的生產計劃是否按期執行，坯材是否匹配，產品發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勢。是一個扎實、可靠、全面、可行的質量協同管理平臺。