马钢车轮MES原料管理模块的设计与应用

刘 磊

（安徽马钢自动化信息技术有限公司，安徽马鞍山 243000）

1 系统建设背景

车轮现有MES系统由于建设的时间较早，越来越不能满足公司的管理理念和要求,与SAP的接口和公司的结算体系也存在差异，因此为降低系统架构复杂性，减少系统间数据交互，保证系统高效稳定运行，并降低系统运维成本，将对目前车轮公司MES系统进行改造，实现车轮MES系统与QMS系统的数据整合及MES与各工序控制系统数据交互功能。通过建立一套全新的车轮MES系统，以满足公司整体信息化和车轮产品全生命周期质量管理的需求。

原料管理作为马钢车轮MES系统的重要功能模块之一,以原料及其相关的信息为管理对象,从SAP、特钢三级系统以及检化验系统等外部系统获取相关订单、批次、检验等信息,实现对原料库存的自动化和精细化管理。同时,向其他外部系统提供原料对应的库存、质量等信息,保证企业生产经营活动的顺畅运行。

2 MES系统总体设计

2.1 MES系统架构

MES系统存在于企业在过程控制与企业ERP之间的车间作业调度和控制管理系统之间，它主要解决生产作业的动态优化调度和排序、物流生产和质量信息的在线跟踪以及对突发事件的处理、设备状态的监视及故障诊断、运输调度等功能。本系统基于Proficy软件平台进行定制开发。Proficy的独特性在于它的高度模块化并且能方便升级。Proficy构筑了通用的系统基础，它拥有一个开放的分层结构，能保护现有的信息技术投资，并能方便地被使用和配置。其主要的组件包括Proficy企业生产数据库和Proficy MES应用模块,见图1。

2.2 系统功能设计

图1 MES系统架构图

原料管理模块是在引进MES平台的基础上,借鉴车轮公司原有MES的优点，紧密结合车轮公司当前的具体需求，并统筹现有的SAP、QMS、PDM、特钢MES等系统,设计实现的一套满足该公司原料库存管理业务需求的离散型MES管理模块。原料管理子系统从MES中的物料跟踪系统取得产品的生产数据，从外部的检化验系统取得产品的质检数据，向公司级的销售管理系统提供入库数据和出库数据以及实际的库存信息，向下游生产线的MES提供相关的产品数据。通过这些外部接口，系统可以实现与车轮MES系统中其他子系统的信息共享，与公司级销售管理系统以及下游生产环节MES等外部系统的衔接。

根据需求和MES系统结构，车轮MES原料管理系统划分为以下几个功能模块：系统管理、基础数据管理、检验管理、原料出入库管理、退货判废管理、切割计划管理、分析查询统计报表等。由于篇幅限制，本文仅对重点功能模块功能进行描述。

2.2.1 原料质量管理

主要实现产品质量跟踪、检验指令管理、质量主数据维护、原料送样管理、检验结果管理、质量判定管理、原料判废等功能。由于多种原因当某钢锭库存超过三个月并经过评审后需要判废时，可对此类钢锭按支判废，系统将变更库存信息表并上传MM001接口相关钢锭信息。不同的车轮产品对原料的力学以及化学性能会有不同的要求，因此在钢锭出库投料之前需要对原料的性能再做一次检测。研发部按照产品的性能属性维护原料的检测标准，其内容包括标准、钢种、检测依据等。同时维护产品的检测项目，其内容包括标准、钢种、检测要求等。原料业务组会根据配置好的检验规则对原料送检。系统内记录检验计划并通过接口送至检化验系统。系统会定时扫描检化验接口表，当检验结果产生后及时接收、记录检验结果并进行判定。根据检测的结果，系统将在生产工艺初始段对生产过程进行详细的跟踪，即从切锭开始的生产过程信息，质量信息，物料流转信息等，最终形成基于件次号的全生产过程谱系跟踪。

2.2.2 入库管理

在入库操作前，系统会自动接收来自于ERP系统通过MM003转储订单接口下传车轮公司的转储订单，并作为未接收订单保存。系统还会接收来自于MM018转储订单发货和入库冲销信息接口下传的钢锭来料信息，并将其写入本系统的原料批次信息表。系统通过电炉三级接收其他来料信息包括炉次信息、化学成份、检验力学信息、低倍信息、原料规格等写入来料信息表和化学成分表。当来自于特钢的原料钢锭到达车轮原料库后，原料业务组会根据来料的质保书和系统收到的转储信息进行比对，之后对实物钢锭再做确认，信息无误后在系统中进行入库操作，此时会更改批次信息表的入库状态同时在库存表中增加此批次下的钢坯信息，最后将确认入库的批次信息回传至ERP系统。当来料的质保书信息和系统收到的转储信息存在差异或者超出上下限范围时，需要将此炉号提交至研发部进行审核，如果可以让步接收则正常入库反之进入退库程序。系统可按炉次号、转储单号筛选并显示来料的钢种、长度、重量、支号、来料的低倍、熔炼成分等相关信息。

2.2.3 出库管理

原料业务组首先根据生产日期选择切割计划，查看切割计划信息，及需要出库的钢锭信息，包括材质、钢种、直径、定尺等原料信息以及钢锭数、切割类型、切割数量、切割组等切割计划信息。当确认本次出库的信息无误后点击出库按钮，系统将自动生成作业调度，如果生产指令指定外委，系统自动创建外委作业调度。对于生产过程中需要对作业调度进行分卡操作的，先按时间、产线选择需要分卡的作业调度，根据厂内码选择已有的生产指令，指令确认后选择开始分卡的工序及分卡的数量。

2.2.4 生产管理

主要实现生产原料配尺、生产指令管理、生产过程管理、维修管理、工序查询管理等功能。生产工序将采用冷喷、打印条码等方式进行跟踪，并通过单件跟踪二级系统把生产实时跟踪数据传送到本系统中，从而实现产品生产全过程件次号跟踪，准确记录每个产品的的生产中的位置、顺序，确保跟踪无误。

2.2.5 原料退货管理

有三种情况会触发退货程序。（1）当来料的质保书信息和系统收到的转储信息进行比对，存在差异且无法通过研发部审核时，说明来料不符合入库要求需要退货，此时一般进入整炉退货流程，即此炉整体返回到特钢公司，系统将在mm018表上做一次对此需退货批次的Z02冲销动作；（2）入库后，低倍信息不合格需要立即退货，流程同（1）；（3）有些残留库存因为各种原因需要退回时，也需要退货，此时不能对整炉批量退货只可对现有需退货的支做Z02退库操作。

2.2.6 切割计划管理

由计划员根据SAP订单创建切割计划，原料业务组在执行切割计划过程中，系统会自动根据优化算法计算出理论切割块数，这样操作人员可以依据理论的切割块数进行组坯切割，尽量减少尾料，以减少切割损耗。切割计划主要针对于模铸锭的切割。依据切头、切尾、切缝计算单支原料可切钢锭数量，计算需要原料数量。首先是重量的配切，其次是顺序计算切割长度，最后一块需要标记"A"用于取样。根据模铸配切的基本原则，总长等于计算出的钢锭长度之和+切缝长度5.5*切割次数+45，总长必须小于等于模铸锭型对应的最大长度。单切时，首先计算需要多少模铸锭,每支模铸锭切割的钢锭数量及最后一支切割的数量。单支原料的可切割的钢锭的数量=（铸坯重量-切头-切尾+切缝）/钢锭单重。当两个及以上规格进行配切时，首先计算需要多少模铸锭,再计算每支模铸锭切割的钢锭数量：

（1）若切割数量=0，则原料量为一支模铸锭,计算的结果是一支铸坯最优切割(余量最少)两个规格的数量；

（2）若切割数量＞0，首先计算一支模铸锭最优切割(余量最少)两个规格的数量，

根据上述结果产生切割计划，然后计算剩余的两个规格的成品，再次寻找最优切割量。

操作人员根据得到的理论切割数量进行切割操作，特殊情况下，可在系统内手动更改切割数量。

2.2.7 查询及报表平台

对系统数据库中的数据进行采集、汇总、分析。

2.3 通讯接口设计

通讯接口采用SQLNET方式通讯。系统间接口通信要求具有数据缓冲功能，即在MES接口系统通信网络发生故障的情况下，通信数据发送方将始终保持将相关数据保存在本系统中，待通信网络恢复时，双方系统自动将所有没有发送的数据补充发送到对方系统中为了便于事后追溯通信数据的正确性，双方系统都需将本系统最近（如一个月）主要的接受和发送的通信数据保存在本系统通信数据履历表中，同时需要保存每条通信数据的产生时间、发送时间、接受时间等时间信息。

3 结语

原料管理系统是MES系统中的核心模块，为生产管理、质量控制、发货、全线物料跟踪，制定客观、合理、精准生产计划奠定坚实的基础，同时也满足了生产过程的实际需要。原料库管理也是生产质量追溯的源头，通过对原料库的管理，实现了产品质量事中控制，降低了质量成本和质量安全风险，减少了切割损耗，降低了生产成本。