八钢中厚板厂MES系统功能简介

王伟 陈锦 赵虎

【摘 要】本文论述了八钢中厚板厂制造执行系统（MES）的模式和总体架构，以及主要功能模块的系统的架构及具体功能进行了介绍。

【关键词】中厚板；MES；自动化

前言

八钢中厚板MES系统以满足用户合同和实现大规模定制生产为核心，对生产过程实现了实时监控和诊断，进而完成系统管理整合和流程优化，并在生产管理过程中提高了资源配置效率，实现了质量设计及管控、生产计划编制、生产物流管理、销售和合同管理等功能。

1.八钢中厚板MES系统总体设计

将MES应用到八钢整体产销管理系统中，扩充中厚板产线的销售管理、质量管理、合同管理、计划管理、物料跟踪与实绩管理、出厂管理、财务管理的相应功能，以支持八钢制造部、财务部、销售部、物流部等部门的日常业务运作，提高企业生产、经营效率。

MES系统的主要功能是各作业线指令的做成，操作及作业实绩的收集，离线区域的管理，物料出入厂/库管理，在线质量管理等等，MES在L2异常时，对在线完成的一些作业指令可以进行后备输入，保证生产的正常进行，对与离线区域的管理，包括指令和实绩一般都由MES完成。覆盖区域为整个炼钢轧钢工厂所有工序、所有区域。

在MES与L2通讯故障时，提前由MES做成并下达的生产指令可以保证生产的继续进行，不至于由于系统原因造成停止生产，通讯正常后进行实绩信息的再送。

2.过程自动化系统适应性功能设计

为适应MES系统构架及功能实现，需要在八钢中厚板过程控制系统中，扩充加热炉控制系统、轧线（含热矫直）控制系统、精整线控制系统的相应功能，以配合八钢产销系统的扩充改造，提高八钢制造部、中厚板厂等部门的生产、经营效率。

2.1加热炉控制系统

为适应MES系统和L3系统功能在现场操作执行，在加热炉L2系统中增加轧制计划管理、板坯跟踪、设定值处理、生产实绩收集和上传等功能，并对与L3的数据通信、接口等程序进行修改，以保证加热、轧制及精整作业能够正常接收和执行计划指令和工艺质量要求。

轧制计划管理主要完成计划数据的接受以及轧制计划数据的调整等功能。接收的数据包含板坯PDI数据、加热炉装钢顺序和抽钢顺序、轧制工艺参数、控冷工艺参数。

正常情况下，轧制计划是从L3下达，L3在板坯未进入加热炉上料辊道前，就先期下达给加热炉区域L2。

在无L3或L3不正常的情况下，在服务器中有两副画面针对该功能，操作人员可以对PDI数据进行输入，修改。另外，还可以对顺序进行调整。

如果操作在加热炉制作轧制计划，在完成之后将要送轧制计划到轧线。以保持轧线和加热炉的计划的一致性。

2.2轧线控制系统

轧线过程计算机控制范围从加热炉出炉开始到矫直机后为止。扩充改造涉及应用软件包含控制和非控部分。控制部分包含轧机设定计算、材料温度控制，矫直机设定计算等。非控部分为轧制计划管理，模拟轧制，数据采集，归档数据和通信等等。

2.3剪切线控制系统

剪切线过程控制功能放置在剪切线计算机中，对于剪切线其主要实现剪切区的生产数据管理功能、材料位置跟踪功能、剪切优化计算、双边剪设定、定尺剪设定、试样管理、画面、数据通信等功能。包括：计划管理、剪切线区域跟踪、剪切线区域的计算及设定、剪切结果收集、喷印机设定、与中厚板L3系统通讯接口和剪切计划管理。

3.MES系统功能模块设计与实现

中厚板MES系统主要包括销售管理、质量管理、生产管理、作业计划管理和物料跟踪管理、出厂管理、生产管制系统、检化验管理等7个模块，每个模块下又设计了不同的子模块和功能（如图1）。将在线的计划执行实施和物料管理跟踪功能单独放在L3系统，这些功能也可在MES系统中实现。

3.1销售管理模块

根据八钢公司现有销售业务流程，在中厚板产品的销售管理中，体现按合同订单的个性化要求来做产品的质量设计和生产设计的思想，用合同状态来管控销售合同，充分、全方位的整合生产管理的其余子系统的信息，生产前充分评审销售合同，确保用户的特殊需求能在材料上得以充分体现，合同能够按期完成。合同处理是衔接用户和生产质量设计的关键环节，这也要求在完成产品设计后，材料都是带指定合同的，即从下发冶炼计划，经过轧制到成品产生的各工序，这块板坯和钢板都将是为指定的合同而生产的，并且保证用户的各项特殊需求在生产制造的全过程得以跟踪和实现。

3.2质量管理模块

在销售接收到合同后，进行合同处理，就由质量模块进行相应的质量设计。质量管理模块要覆盖八钢中厚板产线从板坯进入二切线生产到成品产出各工序的质量管理。质量管理中包括要建立一系列针对厚板的产品外设计、产品规范码、冶金规范码等工艺参数静态表，同时对这些静态表可以进行维护。对于销售部门录入的每份合同，进行质量设计，按照冶金规范摘要处理出每份合同所需的所有出钢记号、工艺参数、质量标准、检试验要求等参数，存在合同档中，作为随后进行的合同管理、计划安排、工艺控制、检验、检查、包装、质保书制作、发货作业等的基础。具体包括产品规范、冶金规范、合同处理、检化验数据管理、质量判定与控制、质保书管理、合同管理、合同跟踪、合同计划、组板设计、材料申请、材料转用充当、准发资源管理等功能，其中产品规范是将用户质量需求转换为生产设计及实现的关键环节。

质量管理的功能按一贯制质量管理和“标准+α”组织生产的原则设计[31]。从产品质量设计入手，以标准、规程、规范为依据，按产品系列从板坯冶炼到成品发运的各工序环节均进行以质量为核心的最优化的过程控制，以求得到最佳的经济效益。在合同处理、质量设计和生产设计时，充分考虑用户的特殊需求，并将这些需求利用MES系统下发到生产过程的各工序环节，并对执行和实施结果进行反馈确认。

3.3作业计划管理模块

计划的管理对象是厚板产线的所有生产工序，其目的是确保合同的百分之百完成以及物流的畅通[32]。各个机组的生产是通过生产管理部门编制计划下发给生产厂，生产厂以作业命令的形式进行管理。本模块主要设计四大命令管理以及轧钢环节各工序命令管理，四大命令包括命令炉次、命令板坯、命令大板、命令制成品，轧钢作业计划管理主要功能包括：二切计划管理、加热轧制计划管理、热处理计划管理、探伤作业计划管理。各计划指令由由L4下发给L3。

3.4 物料跟踪与实绩管理模块

中厚板的板坯和钢板的库存情况是实时变化的，需要对生产过程进行动态管理，跟踪板坯到钢板的过程信息，以便生产管理能根据库存情况及时下达生产调度指令，缩短物流过程。同时全程跟踪产品状态、指令和计划状态、物料信息等，实施掌握材料在生产过程当中的状态、质量、工艺控制等情况。需要收集和实时管理的实绩包括全生产过程的物料生产实绩：板坯库实绩管理、加热轧制实绩管理、剪切线实绩管理（切割实绩、探伤实绩等）、热处理实绩管理、库移动实绩管理、成品库实绩管理。在钢板的全生产过程中，每块板坯和钢板在系统中仅有唯一的材料号，系统按照材料号对实物进行实绩跟踪管理。L2将过程实绩实时上传给L3， L3系统再将工序实绩及时上传给L4，从而实现各系统的数据始终保持一致。本模块收集和处理厚板L3系统上传的各种作业信息，更新L4的厚板存货相关数据库，使L4能实时反映厚板生产情况；跟踪、管理厚板厂的物料；管理厚板各库的库存及物流；通过材料事件处理组织数据向产副品成本以及合同跟踪抛帐。据此设计了板坯和钢板的跟踪的功能流程。为了收集和处理加热炉L2、轧机L2、精整线L2等各下位机上传的作业信息，并同步上报L4产销系统，实现从板坯进入板坯库开始，到板坯轧制成大板，再切割成小板，出厂为止的全过程物料实绩跟踪管理。

3.5出厂管理

引入按合同组织出厂发货的理念，加强预前管理控制。严格按合同组织生产，增加产成品准发环节，实现合同与产成品实物的紧密衔接，提高产成品内部交付的准时率，为出厂管理部门提前洽运提供保证。通过强化计划管理来适应不稳定的外部环境，保证出厂物流的顺畅，减少二次倒运，降低产成品库存，节省物流费用。出厂管理包括产成品存货、出厂计划、仓库发货和单据结齐。所有生产厂末端库、厂内延伸库及相关网点库均属于仓库管理范围。期货产品按用户的合约号、合同号所对应的交货期堆放，现货和统货按品种规格单独存放，以利于库存和出厂发货管理，并实现按合同所对应的材料号发货，按此原则设计优化仓储管理。

3.6生产管制系统

生产管制系统针对这次中厚板扩充改造，后台需要扩充中厚板相关数据，前台在生产、质量、库存模块中需要增加中厚板相关报表：中厚板生产日报、中厚板质量日报、中厚板库存日报等，以及在早会报表中需要整合进中厚板相关的产量、质量、库存等数据。

3.7检化验管理系统

检化验管理包括在线质量管理和试验室管理系统。依据质量设计的产品规范，对每个物料号的尺寸、表面、板形进行检验，进行封锁、正常释放、降级、脱合同、判废、形合判定，合格的钢板入末端库。按照生产设计的指定材料号按批取样，进行性能检验。形合判定、探伤判定、材合判定合格的系统自动综判准发。本次中厚板新建MES系统，重点在原有八钢全厂检化验的基础上，整合厚板试验室系统，接收其分析实绩，从而实现延伸覆盖中厚板实验室的管理要求。为此，结合中厚板特点，优化流程，提高分析质量和工作效率，实现从样品登录到分析结果输出的全过程监控。

4.结论

中厚板是一个半流程化产品，产品特性日益要求按“大规模+定制“模式生产，利用制造执行系统（MES ）将将ERP系统与生产过程控制系统实时连接起来，使生产组织和质量控制能够被有效管控，并做出实时反应，这样才能真正建立中厚板产品以期货为中心的有计划的生产模式，并为有效的满足中厚板大规模定制生产创造有利条件，进而提升企业综合竞争力。