迁钢公司信息化系统应用研究

2018-01-31刘兰霄刘晓燕张国红亢小敏商光鹏

中国钢铁业 2018年4期

刘娟刘兰霄刘晓燕张国红亢小敏商光鹏

近年来，由于钢铁市场的变化，客户对钢铁产品的质量与服务提出了很高的要求，信息化系统成为钢铁企业管理创新的重要使能器。钢铁企业属于制造密集型行业，产品制造复杂过程的稳定，决定了信息化系统对产品制造周期全程管理的必然趋势。

1.钢铁企业信息化的基本结构

钢铁企业的信息化是钢铁企业以计算机为智能化工具的新的生产力，也称为钢铁企业的信息化生产力。它将钢铁企业中多部门分专业、分工序、孤立、分散的专业工作和质量信息集成一个自上而下的信息网络体系，调动所有要素，使企业经营活动的整体效益最大化。这个信息网络体系将改变钢铁企业的技术、生产、管理的思维模式、工作内容和工作方式，使钢铁企业发生极其深刻的变化[1]。

对钢铁企业而言，信息化从企业高层领导的宏观决策到岗位工人的具体操作，其基本组织方式可分为5 级：

（1）L5 为企业决策管理系统，主要包括供应商管理系统、供应链管理系统、电子商务管理系统和企业决策支持系统。

（2）L4 为企业资源计划系统，是企业全方位的管理运营支持平台，是针对整个钢铁企业内人、财、物的管理，以采购、生产、销售、财务、质量、设备和人力资源等企业宏观管理和运营层面的内容为主体。

（3）L3 为生产制造执行系统，是钢铁制造过程的精细化管控平台，是针对某条生产线所对应的车间或分厂范围内的物料、命令和工艺的管控，管理内容主要包括作业计划编制、命令下达、生产调度、质量控制和实绩收集。

（4）L2 为过程控制系统，其随着设备的引进而得到应用。为加强过程监控和提高控制效果，在很多过程控制系统中引入了模糊控制、神经元网络和专家系统等人工智能技术。

（5）L1 为基础自动化系统，是以PLC（可编程序控制器）控制为主的基础自动化层。

在上述各级组织方式中，L1-L3面向生产过程控制，强调信息的时效性和准确性，各级有严格的依赖关系；L4和L5面向业务管理，强调信息的关联性和可管理性[2]。上述一系列的系统整合了以产销为主线的销售、技术、计划、物流、设备和财务等管理功能，以及信息系统，打通了从生产到销售的主线，即从订货合同到生产计划、作业计划、出厂计划的关键路径，集成全流程的质量管理和财务成本管理，建成了综合营销系统，使合同交货期显著缩短，将企业管理信息化的效益从隐性提升为显性。计算机在管理中应用不再可有可无，而是不可缺少的工具。

2.迁钢公司信息化建设现状

2.1 现状概述

2006年，随着首钢股份公司迁安钢铁公司（简称迁钢公司）第一条热轧生产线的投产，迁钢公司信息化系统建设拉开了帷幕。由于前期对信息化系统没有任何经验，在系统开发初期引进了奥钢联的质量设计和生产执行系统，该系统先进的功能和高度的可配置性给维护人员提供了较多便利。但由于部分核心代码无法掌握，导致一部分功能不可更改，部分问题难以解决。鉴于以上情况，北京首钢自动化信息技术有限公司通过自主创新，引进消化再创新的模式，开发了1580AMS/AQD 系统（物流协调及高级质量设计系统）、1580MES系统（二热轧生产执行系统）和自动化仓储系统。随着生产线的增加及对带钢质量的更高要求，相继开发了酸洗、横切、冷轧、在线质量判定和QPC（质量过程控制系统）等新业务系统；还开发了综合查询和报表系统等生产和质量相关数据查询系统。这一系列信息化系统对企业的生产组织、执行，以及质量管控起到了重要作用。经过近10年的发展，迁钢公司的生产运行和质量控制已经与信息化系统密不可分。

2.2 系统流程

迁钢公司信息化系统贯穿了客户询单、接单，生产、发货和售后服务的整个过程，具体流程如下：

（1）订单的系统流程为：接受询单的评审—接单—订单的下达—订单的质量设计和材料设计—订单特殊需求的处理—订单下达—生产执行。

（2）钢铁产品的系统流程为：计划的编排和释放—生产工艺参数的控制和下达—钢铁产品的轧制产出—质量要求的判定和改判—物流及仓储的管理—产品的发货—客户反馈质量问题的查询和跟踪。

上述系统流程保证了产品按合同组织生产、快速应答客户订货需求、随即查询客户合同的执行情况，以及跟踪物料状态的变化等，显著缩短了产品交货期。从订单到产品的整个过程，任何一个细小的环节出了问题都会影响到产品的正常交货，保证系统数据的正常运行也就是保障日常生产的正常运行。

由于近年来迁钢公司各条生产线的不断扩充，由一条热轧产线，到二条热轧产线，到开平线、酸洗线、到冷轧硅钢生产线等不断增加，给信息化系统也提出了较高的要求，各生产线之间的交替供料，各产品的不同工艺路线、质量要求，以及各系统模块之间的无缝衔接都成为信息化工作的重点和难点。近几年钢铁市场的持续低迷，客户对钢铁产品要求也越来越高，为了满足客户的各种要求，信息化系统也需随之进行不断改造和更新，以保证相关人员更方便、快捷地了解相关信息，和控制产品的生产和质量。

3.信息化系统的业务应用

3.1 1580AQD/AMS系统的应用

1580AQD/AMS系统介于SAP（System Applications and Products）系统和MES（制造执行管理系统）系统之间，主要功能是接收SAP下发的销售订单或直接创建虚拟销售订单，对销售订单通过冶金知识库（标准、牌号、性能和工序）演变成生产订单，将生产订单释放给MES系统，用于指导生产。580AQD/AMS系统主要包括订单管理、物流协调器、订单复制、主数据（冶金知识库）和技术展开等几个部分。

产品质量是企业的生命，质量策划在质量管理中占有相当重要的地位。质量策划指旨在明确企业的产品和服务所要达到的质量目标，并对实现这些目标所必需的各种活动进行规划和部署的过程。质量策划明确了质量管理所要达到的目标以及实现这些目标的途径，是质量管理的前提和基础；从钢铁行业的IT（Information Technology）建设来说，主要通过AQD（技术展开）做生产与质量设计来实现钢铁业务的质量策划要求。

技术展开是指系统接到AMS（物流协调器）释放的计划订单，然后通过冶金知识库（主数据）将计划订单演变成生产订单，其演变过程如下：

（1）根据订单的产品和部分相关参数找到订单所要走的工艺路线，然后根据工艺路线信息找到其相关的作业、工序和物料形变。

（2）根据订单的标准和内外质量找到订单所要炼钢的钢种（化学分析）和订单所要做的相关测试项目。

技术展开的其他功能有：实现了对订单特殊需求的处理；实现了订单展开过程按照客户定义的警告功能；具有非常完美的报错机制，可将业务错误暴露给客户；对于新产品，只需要配置主数据，而不需要重写代码。

3.2 1580QPC系统的应用

企业追求经济效益的增长最终追求的是质量和产量的双赢。在工艺流程复杂的大型钢铁企业, 实现精细化管理的措施是一贯制过程质量控制。一贯制质量过程控制是从原料采购、工艺加工过程直至质检出厂的整个质量控制过程。

迁钢公司1580QPC系统解决了以下问题：

（1）海量数据采集。利用数据接口采集生产过程参数，并对过程曲线数据进行归集、清洗和保存，解决过程数据分散的问题。

（2）内嵌 SPC（Statistical Process Control，统计过程控制）图分析工具。使用直方图、符合性分析图和极差图等一系列基于六西格玛管理的SPC图进行质量分析，解决海量数据分析困难和分析结果滞后的问题。

（3）高配置质量分析展示平台搭建。使用HTML5软件，支持多媒体元素，改进客户的友好体验；把渲染交给浏览器处理，提高应用服务的质量，解决无信息化平台支撑的问题。

（4）性能预测模块的搭建。性能预测模块可根据公式核查固有数据推断出钢卷的具体性能值，针对一些生产相对稳定，下游客户又需要性能参考值的情况给出相应的性能值，方便下游客户的生产和应用。

4.信息化建设存在的问题及发展趋势

4.1 存在的问题

（1）信息化系统分产线设计，不同产线使用不同的信息化系统，缺少顶层设计方案。钢铁板块中各基地质量设计不在同一平台，标准、牌号及产品质量暂未统一，资源共享存在一定问题。

（2）缺少公司统一的编码体系，主要表现为：①目前，由技术人员进行客户需求识别，客户特殊性需求较多，缺乏销售端对客户需求的预评审。系统采用标准加属性的方式下传部分特殊需求，未实现特殊需求的固化和编码，不利于前期特殊需求的固化与历史数据的传承。②炼钢部分采用牌号的方式组织生产，与订单和信息化结合不够密切，人工处理工作比较多，有待进一步优化，板坯牌号虽有归集，但由于使用与成品牌号类似的牌号编码，归集一般局限于同品种系列，不利于系统推进所有牌号的归集。③申请内部牌号创建物料编码的流程长、数据繁琐，造成特殊需求多以下发特殊组织方案的方式人工控制。

（3）缺乏规范化和标准化的质量设计，主要表现为：①对订单的质量设计反复变更，导致系统维护工作量大，生产流程容易出错；②部分专业对客户的特殊需求和订单执行标准管理不规范，订单的检验要求在生产中反复修改，需要人工做大量订单参数变更工作；③部分工艺优化与新品种试制提前规划不够，在订单已经下达到生产之后还进行变更。

（4）复合型人才培养、储备不足。在以《中国制造2025》为引导，积极推进两化融合体系建设和智能制造进程的过程中，复合型人才显得尤为重要。既懂生产工艺又懂信息化的人员甚少，系统数据维护和流程维护人员目前扮演着把生产技术数据翻译到系统中，并协调各类系统问题二个角色，每天忙于解决各种生产问题和订单数据修改，不能整体掌控系统流程及规则、规范要求，导致某些问题反复出现。

4.2 发展趋势

随着产品的丰富和质量需求的增加，信息化系统急需升级改善。需实现从产线级信息化到集团整体信息化的提升，从核心管理业务上实现信息化向一体化运营管控的信息化迈进，实现整个集团的信息化集成、共享与协同，建成集团统一的信息系统，具备跨地区、多基地、超大规模的钢铁主业一体化管理能力[3]。

建立规范化、标准化的产品规范编码体系。创建严谨、合理的标准体系及内部牌号管理体系，支持通用产品标准化生产，也支持特定客户或者特定用途的个性化技术要求，使客户的特殊性需求能准确传递到生产现场，实现工序生产和质量管控的系统化、规范化和代码化，满足客户精细化需求，提高企业竞争力。建立板坯出钢标记体系，在成本合理和技术可行的前量下，以尽量少的板坯出钢标记应对尽量多的外部牌号的管理模式，实现炼钢标记集约，有效进行合同组批和组炉。将炼钢系统与信息化紧密结合，为后道工序的套轧、动态质量设计和钢种改判等提供良好的基础。

创建统一的质量设计平台，各基地统一标准，统一牌号，统一质量设计，质量设计完全规范化和标准化。以系统为载体，将生产技术要求下达到生产现场，过程中避免人为干预，减少各种特殊情况的变更，以保证生产的稳定性。质量设计和需求引导前沿化，合同评审流程也需要结合整个产销一体化及质量体系进行改造。针对某些质量命中率不高的品种，根据前工序已产出的物料质量情况完成下道工序的工艺调整，来提高成品的质量命中率。针对已知的情况作出列举，当上道工序完成生产后针对实际情况选择合适的工艺匹配，达到最终产品的要求，实现动态质量设计。

近年来钢铁市场低迷，为了渡过困难时期，钢铁企业一方面采用低成本、低污染的新技术，另一方面降低生产成本，提高劳动生产率。少而精是钢铁企业人力资源配置的特点。在钢铁企业中，一人身兼多职、多岗一人将成为新业态。这就要求企业重视和培养一岗多能的复合型人才，具有多专业（学科）知识和技能。企业应大力培养一批既懂生产工艺、又懂信息技术的复合型人才，在信息化建设过程中，从前期调研、项目整体规划到项目实施和后期系统维护全程，纳入知识管理体系之中，并结合员工培训，实现知识在全企业的共享、传承与不断积累，使之成为钢铁企业在信息化建设方面的核心力量。针对这种既有扎实生产工艺知识，又懂信息技术的人员，应采取备份配岗的方式，避免由于人员离职带来对生产和技术的影响。

建议改变目前的分工方式，根据不同品种特点进行具体的人员分工。相关人员技术、业务与系统维护同时管理，以系统为主导，减少系统外文件，避免文件与系统不同步的可能发生。细化分工给深入分析问题带来了便利，可以从根本上分析和解决问题，避免部分问题反复出现。在未来实现智能化制造过程中，信息化系统的维护与应用将成为企业人员工作的主导，无论是生产组织，还是技术开发，都要紧紧依赖信息化系统。建立一套完善的、拓展性很强的系统，培养一批既懂生产技术、又擅长信息化系统开发与维护的复合型人才，将成为未来企业核心竞争力之一。