铝板带热轧生产管理系统功能设计

徐 刚

(苏州有色金属研究院有限公司，江苏苏州 215026)

铝加工厂作为制造型企业，良性运营的关键是使“计划”与“生产”密切配合，企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，做出准确的判断和快速有效的应对措施，保证生产计划得到合理而快速修正。现有生产管理方式对于用户车间层面的调度和管理要求往往束手无策或功能薄弱，面对车间管理的典型问题难以给出完善的解决手段。目前中色科技(苏州院)已在河南铝业洛阳铝加工厂2400mm单机架双卷取铝热轧机生产线上投入自主研发的二级控制系统。但是二级系统中所有生产的数据信息形成了信息孤岛，无法为公司上层管理人员提供便捷准确的信息，以提高总体生产效率。因此需要投入生产管理系统并结合现有的过程控制系统来弥补这些功能缺失，使系统运行更加流畅和完整，让现有系统发挥最佳的性能。

1 铝加工生产特点及生产管理系统的作用

铝加工企业现有生产管理模式的特点如下：

① 产品结构复杂，产品或中间产品规格多。加工过程非常复杂，熔铸阶段要求时间和操作的连续性；轧制阶段由于批量小品种多，生产流程复杂多变；

② 物料管理效果低；

③ 基础自动化设备比较成熟；

④ 生产计划执行难：由于生产(供货规格，数量)、原料供应、能源供应变动及设备故障等原因，原生产计划均要改变，变动具有随机性和复杂性；

⑤ 质量和产品回溯应用困难。

生产管理系统的投入能够很好的解决以上诸多问题。其系统设计目标是以提高生产率、盈利率和效率为目的，建立业务标准化、集成化、提升质量，改善人力结构，实现对业务变更有反应能力更快速的系统：

① 构筑一个先进的系统和运行管理体系，达到以客户为中心的生产体制；

② 实现信息化的在线过程质量控制和管理；

③ 创立精益化管理，精细化生产，精确化操作的生产体系；

④ 生产安排不仅考虑物料流和信息流，还考虑能源供应流。其决策功能对物料和能量提供控制策略，不仅以提高生产效率和降低生产成本为目标，同时还将节省能源，减少污染等目标考虑在内。

该系统将提供一个快速反应，柔性计划，精细化的制造环境，可以最大限度地提高效益，消减成本，改善品质，保障工期。

2 具体功能

2．1 产品管理

① 原料基本信息——生产计划人员每天从仓库人员获取到新的原料信息，将这些信息录入系统。系统除了提供手工录入外，还提供了EXCEL导入或直接通过粘贴方式将数据贴入后提交，同时系统将自动过滤掉已经重复的原料信息。

② 生产工艺的指定——工艺人员根据订单要求指定工艺路径、工艺参数，系统为不同的产品提供默认的工艺路径、工艺参数，工艺人员可根据需要进行相应修改，指定后提交审核人员。如果是由审核、审定人员退回的工艺信息，可经工艺人员根据退回批注修改工艺信息后再次提交审核。

图1 生产管理系统功能图

③ 生产工艺的审核——工艺审核人员可对工艺员提交的工艺数据进行审核、退回操作。

④ 生产工艺的审定——工艺审定人员可对工艺审核员提交的工艺数据进行审定、退回操作。

⑤ 工艺信息查询——具有查询权限的人员可对工艺路线，工艺参数等进行查询操作，并可以查看到工艺状态，如提交、审核、审定。

⑥ 产品跟踪——具有权限的人员可查看每一件产品的生产过程、工艺、检验、质量信息。

2．2 生产排产

① 铣面作业排产——生产计划人员查询到已经审定完生产工艺的铝锭信息，根据每个铝锭所在订单交货期、工艺要求等综合情况，由生产计划人员依次排列铝锭的铣面作业顺序。同时生产计划人员可以看到已经完成排产的铝锭信息，在下发新的铣面作业时，需要指定作业插入位置，默认是插入在已有铣面作业队尾，但也可以随意指定，这样可满足某些订单需要加急生产的情况。同时生产计划人员还可以对已排铣面作业的生产顺序进行调整。

② 铣面作业完成情况——生产计划人员可以查看已经完成铣面生产的铝锭信息以及具体的生产数据。

③ 加热炉热轧作业排产——生产计划人员查询到已经完成铣面生产的铝锭信息，根据每个铝锭所在订单交货期、工艺要求等综合情况，由生产计划人员下发加热炉作业排产单，并指定加热炉炉号。同时生产计划人员可以看到已经下发的排产单以及排产单中未进炉的铝锭，并可以在加热式的排产中，对未进炉的铝锭生产顺序进行调整或追加铝锭。

④ 加热炉作业情况——生产计划人员可以分炉号查看加热炉中正在加热的铝锭信息和当前状态。

⑤ 热轧作业情况——生产计划人员可以查看已经完成热轧生产的铝卷信息，以及具体的生产、工艺、检验、质量数据。

2． 3 库存管理

① 成品入库——此处仅指热轧成品。在热轧卷入库时，库存管理员查看所有已经完成热轧生产的铝卷信息，在找到需要入库的热轧卷编号并选其入库。

② 成品出库——当需要发货时，库存管理员从库存列表中选择需要发货的铝卷，然后根据实际情况使其出库。

③ 库存清单——列出当前库存中存放的所有铝卷。库存管理员可以通过多种分类方式，列出库中目前存在的某类铝卷，并导出数据文件。

④ 库存查询统计——列出曾经入库的所有铝卷，系统提供在此数据基础上的统计结果。

2． 4 热轧管理

① 铣面作业——由铣面操作手按照生产计划员所排的计划及工艺员指定的工艺要求对铝锭进行锯铣操作。当铝锭完成铣面作业后，操作手可根据质检要求对某一铝锭发出检验请求。

② 铣面数据收集——对以下数据进行收集：锯前规格、锯前重量、锯后规格、锯后重量、铣后规格、铣后重量、放料位置、质量记录等。

③ 加热炉作业——由加热炉操作手按照生产计划员所排的计划及工艺员指定的工艺要求对铝锭进行加热操作。加热炉操作手可查看当前工序之前的所有工序信息。出炉时间与出炉温度从PLC直接采集。

④ 加热炉数据收集——对以下数据进行收集：加热时间、一次定温、一次保温时间、二次定温、二次保温时间、出炉时间、出炉温度、质量记录等。

⑤ 热轧作业——由热轧操作手按照生产计划及工艺员指定的工艺要求对铝锭进行热轧操作。当完成热轧作业后，操作手可根据质检要求对某一热轧卷发出检验请求。如出现废品，废品信息由操作手输入系统。

⑥ 热轧数据收集——对以下数据进行收集：开轧温度、终轧温度、轧后规格、轧后重量、放料位置、质量记录已及相关生产过程参数。

2． 5 报表管理

① 车间作业报表——包括铣面机日报表、加热炉日报表、热轧机日报表。

② 车间绩效报表——包括铣面机班次统计、加热炉班次统计、热轧机班次统计、热轧机列产量报表。

③ 质量报表——包括按产品成品率统计、机台成材率分析、机台质量自检统计、按报废原因的分类汇总报表。

④ 包装报表——包括包装日报表、待包装在制品报表。

2． 6 设备管理

① 轧辊管理——包含轧辊台账、使用履历、轧辊报废记录。

② 套筒管理——包括套筒台账。

③ 铝芯管理——包括铝芯台账。

④ 乳液管理——记录乳液添加时间，种类和数量。

2． 7 质量管理

① 检化验管理——对从原料进厂到成品出厂中各个环节的原料、半成品、成品的化验、检验、质检报告的管理。

② 过程质量跟踪——可全程对成品各个工序质量情况跟踪。

③ 产品标准管理——对各类产品检验，生产加工的相关各种标准的管理。

④ 质量判定——负责收集产品的表面质量情况、理化性能的检验结果并根据质量标准进行比对，确定产品是否合格。只有判定合格的产品才能够向用户交货；判定不合格的产品由相关人员做出下一步的处理指示。

3 主要技术特点

① 通过对热轧生产线铣床、磨床、加热炉、粗轧机、产品库等各个工序深入研究，对数据采集、质量管理、产品管理、成品管理等功能模块建立了实用可靠的生产管理系统。实现各单体设备的连网及流程管理，同时实现带材从铸锭到热轧带卷的流程数据跟踪，为生产管理的优化提供了重要保障。

② 本系统实现数据跟踪与追溯，可根据轧制的阶段生成不同的质量分析报表，也可根据实际要求订制报表，为铝加工生产过程优化、节能降耗提供了重要保障。

③ 本系统根据不同工序的特点、工序是否具有二级系统，有针对性地研发专用数据采集系统，开发了具有自主知识产权的数据采集系统。

④ 生产数据分析与挖掘：系统不但收集物料的生产数据，而且收集了大量在生产过程中产生的过程数据，并存入数据库中。系统可以方便地按不同主题对数据进行分析和挖掘，为最终用户提供各类统计报表。

[1]李铁克. 制造执行系统模型综述与分析. 冶金自动化，2003(4): 13-14

[2] 陈宇，廖永斌，段鑫，温浩然. 制造业车间级管理系统(MES)及其典型结构. 广东自动化与信息工程2004(2)：24-27