MES系统在安钢炼钢及炉卷轧机生产线上的应用*

刘佩卿 刘鹏凤 孙莉莉 宋九梅 刘力源

(安阳钢铁股份有限公司)

MES系统在安钢炼钢及炉卷轧机生产线上的应用*

刘佩卿 刘鹏凤 孙莉莉 宋九梅 刘力源

(安阳钢铁股份有限公司)

介绍了MES系统的主要功能，MES系统在安钢炉卷生产线上的实际应用及功能扩展。通过实施MES系统，提高了订单一次完成率，缩短了交货期，降低了中间库存，减少了产品质量异议。同时，也为其它信息系统做了数据支撑。

MES ERP 冶金 应用

0 前言

安钢炼钢和炉卷轧机生产线是安钢“三步走”发展战略规划的重点项目，对安钢产品结构的调整具有举足轻重的作用。该生产线的生产组织和管理必须贯穿炼钢、轧钢区域的所有工序，能够实行一体化的生产管理和一贯制的质量控制，并能合理调控各工序的生产作业。为此，安钢在实施信息化建设的时候，在该生产线上采用了MES系统来完成上述功能，实现自动化的生产组织和数据采集、精细的生产控制和物流跟踪、各级信息系统数据的综合集成，保证物流和信息流的高度一致，为生产和质量管理提供了有效、快捷的手段，为生产管控水平和实物质量水平的持续改进和提高提供强有力的支撑，也有助于最大限度地发挥设备能力，取得最佳的效益。

1 系统概述

安钢炼钢及炉卷MES系统是安钢信息化建设的主要组成部分，作为公司ERP系统的重要支撑，上下联通现场控制设备与企业管理平台，实现数据无缝连接与信息共享，起到承上启下的重要作用，为提高销售订单的一次完成率、缩短交货期、加快资金周转、降低生产成本、提升企业的整体竞争力奠定了坚实的基础。

MES系统可覆盖炼钢、连铸、炉卷轧机区域，管理和跟踪的物料包括铁水、钢水、板坯、钢板;自铁水运至混铁炉开始，经过炼钢各工序和炉卷轧机生产线，直至钢板质量判定合格后发货出库为止。其中:①炼钢区域覆盖从高炉铁水进入混铁炉开始，经脱硫、转炉、精炼、连铸、板坯切割，板坯出库;②炉卷轧机区域覆盖从板坯入库，经加热、轧制、钢板剪切、冷矫直，直至最终成品发货。

其功能范围从接收ERP系统下发的销售订单开始，直至产出的板坯出库、钢板发货为止，管理着炼钢、炉卷区域的所有生产、质量、物流等业务。系统采用三层架构实现，前台使用.net平台开发，后台使用PRO C。通过面向对象技术、组件技术的应用，大大增强钢铁企业MES的可裁减性与适应性［1］。

2 系统应用

安钢炼钢炉卷MES系统面向具体生产单元，关注现场的实际生产作业和各种生产物料的具体数量和状态，对生产情况进行动态跟踪，及时响应生产过程中发生的各种异动。系统作为炼钢和炉卷产线管理生产、质量相关业务及现场操作的信息化平台，实现了产线的销产转换、质量设计、生产组织、合同跟踪、质量判定、实物跟踪、和发货作业等功能。

2.1 销产转换和自动质量设计

系统自动接收ERP系统下传的销售订单，接收后由专职人员对订单进行初步审核，然后由系统对订单进行质量设计，并转换成生产合同。质量设计包括设计生产合同的工艺路径及从备料、生产、检验到发货出厂各工序的工艺参数、检化验要求，还有各种作业指令以及各工序的物料重量和件数等，实现全自动的合同处理功能。为应对不同的市场行情和销售模式，系统提供期货合同、现货合同、预合同、内部合同等多种合同类型，既可以按订单生产，也可以按计划生产，使产销模式灵活化。

2.2 合同全程跟踪

对销产转换后的生产合同进行合并、排产，并对合同所对应的生产流程进行跟踪管理。系统充分贯彻“按合同组织生产”的原则:整个生产组织紧密围绕生产合同而进行，生产计划必须按照合同编制，或根据生产合同数量期限合理动态优化排产。在生产过程中实时、动态跟踪合同、材料信息，做到跟踪准确、查询方便，为缩短生产周期、提高合同完成率和保证交货期提供方便。通过合同跟踪功能，可以查询合同各工序明细信息，以及合同生产履历信息。

2.3 计划合理有效排定

计划排定主要是根据生产管理模块制定的生产命令，以炉为单位来组织炼钢区域各主要工艺设备进行协作生产，冶炼出符合合同要求的钢水和板坯。同时根据生产合同编制各个具体的炉卷轧机轧制作业计划，并将轧制计划下达至生产线各个二级系统。计划管理以物料管理作为基准，也就是说计划要管理到每个物料单位，其次是管理该物料在生产过程中占用的设备(即工艺路径)和处理时间。计划管理包括炼钢计划和轧制计划。

炼钢计划是以炉次为单位进行编制的，炉次信息中包含了所需经过的各关键工序的作业要求。炼钢计划管理的起始点是转炉装入，终点是连铸钢包浇注完。管理过程是先设置连铸预计划，再排出钢计划，然后根据现场生产实绩，对转炉、精炼、连铸的生产情况进行监控、调整，实现关键工序的全过程的管理。使系统能真实反映炼钢区的各个工艺进程，动态刷新炉次制造命令状态(即计划状态)。

连铸预计划编制是针对整个连铸生产过程而言的，功能包括炼钢厂生产单元(含连铸)的日分班生产作业计划的编制和下达。在炼钢连铸预计划功能中，系统采用人机对话方式将材料申请提交的制造命令和浇次进行整理、排序、合并，并进行计划规程的自动检查、确定开浇时间和作业班次，然后以日分班计划形式确定。

出钢计划是按炼钢连铸预计划排定的浇注顺序编制的，排出炉次在炼钢各工序上的节点计划，并保证计算出的每炉次加工时间最短，各炉次之间在同一工序上时间不冲突。必要时可根据现场设备运转情况和质量检测结果，对出钢计划作出适应性调整。

轧钢计划是按照最终产品的组距和性能参数为依据编制的，根据指定条件对可以编入计划进行生产的物料进行筛选，对其进行规程检查，不满足条件的物料置违规标记。形成正式计划后进行释放再生成作业命令(控制机组作业的命令顺序及命令数据)，下传二级组织生产;在计划形成过程中涉及到一些机组的限制条件及轧制规程，这些条件作为静态表存在，可对其查询与维护。

2.4 实时物流跟踪

物流跟踪根据生产合同和二级上传的生产实绩，对合同各工序生产欠量进行动态平衡，实时监控合同进度，动态反映合同的欠量、通过量，物流管理从销售、质量、生产、出厂直到财务结算为止，实现了动态跟踪。

二级系统根据轧制计划执行生产，并将生产实绩上传给MES系统，MES系统根据上传电文数据，及时更新计划执行状态和物料状态，并对生产结果进行实时检测与统计，通过处理各种实绩信息形成各种物料信息实现全程跟踪管理，而且以物料状态作为物料的进程控制代码，通过物料状态实时反映物料的当前状况。实绩信息和产品综合信息可成生产报表供用户查阅。

2.5 产品规范和冶金规范质量管理

为贯彻一贯制质量管理理念，在MES系统中建立了产品规范管理体系及冶金规范管理体系。产品规范支持销售订单处理，并规范产品的品名、标准、牌号、表面特性等，确保从合同到喷印、质保书的统一。冶金规范对于产品的最终放行条件作了规定，对于同一种产品，可以针对不同的用户、不同的用途分别制定不同的放行条件，真正体现了按用户进行质量管理的理念。根据质量设计的放行标准和对产品的检化验结果，实现对产品实物的自动质量判定。企业产品规范管理体系及冶金规范管理体系的建立，是实现一贯制质量管理的关键技术。

MES系统以冶金规范、产品规范为基准对各产品的生产质量进行控制，并且可以根据性判结果对不合格产品进行在线封锁。系统根据订单的需求，以合同为主线，对产线涉及的加热、轧制、平整及包装等各工序进行一贯制质量设计，与订单、生产管理系统密切配合，全程跟踪产品生产过程，实现产品从原料到成品的全面质量控制。并在产品出厂时为用户提供质保书。

2.6 关键工器具寿命跟踪

系统对炼钢炉卷产线的炼钢、连铸、轧钢过程中的重要工器具使用情况进行跟踪管理。在生产过程中钢包、中间包、铁水罐、结晶器、氧枪、轧辊等关键器具的使用直接影响到设备寿命以及生产成本。所以系统采集这些工器具的基本信息，跟踪、管理当前状态和状况，并建立相应的使用信息数据库。

2.7 动态库存监控

仓库管理对产线及销售库房的库存信息进行实时监控。提供物料实时、准确的库位信息。物料按一定的原则最优堆放，减少倒垛量。以生产计划、物料实绩为指导，产生物料的吊运指令，与吊车无线终端一起实现物料库位的跟踪，实现生产全局管理。其范围从板坯进入热轧板坯库开始，到板坯轧制成钢板出厂为止的全过程跟踪，并提供实时库图供用户查阅。

2.8 及时高效发货

库房发货以成品库信息为依据，及时将合格品组织发货，既保证了交货期又合理控制库存。依据销售订单和产成品资源情况，通过数据共享和采用一贯制管理方法，有效组织车辆，合理优化拣配，提高出厂发货精度，减少各部门间冗余的信息传递过程，缩短出厂周期，严格履行合同的执行。

3 系统扩展

在系统原有功能的基础上，为了适应安钢的实际生产需求，还开发了一些新的功能。包括定重切割流程、试样同委托流程、板坯套切外发流程等。

定重切割流程是根据新的生产需求开发的一套新流程。以往的生产模式是定尺切割方式，连铸二级严格按照系统下发的尺寸进行切割。这种方式在实际生产过程中存在坯料不足或过多的情况，这样就需要再次对板坯进行组织生产。通过对系统改造，将接收到的短坯的坯料需求重新计算转换成长坯信息下发给二级生产，这样产出的长坯更符合实际需求，切割出的短坯也更符合实际需求，减少了带出品，提高了轧成率，进而降低了生产成本。

试样同委托流程也是分别根据质量管理部门提出的需求进行的二次开发，由于产线生产的部分特殊钢种在做式样委托时，需要针对个别试验项目做不同要求的试验，所以在取样、委托、结果录入方面有特殊的要求。根据需求开发了相应的委托流程，实现了这一功能。

板坯套切外发流程是应生产管理部门要求，对原有流程进行了改造，突破了系统原有流程对不同炉板坯和套切板坯外发的限制，使得不同炉次的板坯和套切的板坯可以同车发送，并修改了接口，将坯料需求、炉次成分和套切信息传送至计质量系统。

另外，通过MES系统，还为实现生产厂实时成本和动态成本分析、炼钢及轧钢生产时刻表、生产设备管理以及销售部门的质保书远程查询等系统提供了接口和数据。

4 应用效果

MES系统在安钢炼钢及炉卷轧机产线的应用后，满足了为公司四级系统提供数据支撑的需要，同时为公司生产经营搭建了一个快捷、高效的生产、质量、销售管理平台。使得销售、计划、质量、生产部门的工作更加规范，在销售方面，实现了订单、发货、结算的闭环管理，缩短了交货期，减少了中间库存，业务可追溯性增强;在计划方面，实现了计划的垂直、扁平化的一级计划管理、将繁琐的工作简化、实现了合同跟踪、提高了订单一次完成率;在生产方面起到了严格管理、规范操作、监控生产过程、加快生产节奏的作用;在质量方面，实现钢板判定自动化，在缩短成品判定时间的同时降低了劳动强度，保障了产品质量，减少了产品质量异议。质量数据通过发布到质保书远程查询系统，方便了客户远程、及时查询产品质量信息。

2009年以来炉卷产线带出品比例实现了持续降低，2010年1～10月份累计5.57%，比2008年22.90%降低了17.33%。生产运行质量的改善，促进了炉卷订单保障能力的同步提高。2010年1～10月份，炉卷一次订单完成率由2009年的87.07%提高到90.36%，提升了安钢交货保证能力，增强了市场竞争力。

［1］毕英杰.钢铁企业MES的技术特点与发展趋势［J］.中国制造业信息化:学术，2005，34(4):40－42.

APPLICATION OF MES SYSTEM IN STEELMAKING AND STECKEL MILL PRODUCTION LINE

Liu Peiqing Liu Pengfeng Sun Lili Song Jiumei Liu Liyuan
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

The paper introduces the main functions of MES system，its actual application and function expansion in Steckel line.The implementation of the MES system improves order primary accomplishing ratio，shortens the delivery time，decreases intermediate inventory and product quality objection.At the same time it provides data support for other information systems

MES ERP metallurgyapplication

2011—9—27