轧管与炼钢联动系统的设计与实现

宋青山

（天津钢管集团股份有限公司，天津300301）

1 引言

钢管的轧制与炼钢联动系统是企业产销系统中计划环节的重要一环。通过轧制与炼钢联动，将销售部门提报的销售订单转化为实际生产的排产订单，同时将外购坯、库存坯和炼钢的自炼坯等三种物料来源统一的纳入到实际的排产行为中来。通过系统自动抓取符合轧制排程的原料，减少人工的干预程度，能够实现对销售合同排产的迅速响应，能够有效地降低管坯的库存，能够有效地匹配炼钢与轧制的生产节奏，将炼轧生产有效地衔接起来。通过系统的管理，企业的生产效率能够获得提高。

目前的炼轧联动机制，是制造部在接收销售提报的生产合同后，主要由计划人员对提报的合同进行排产的转化，手动计算轧制长度、切头尾，给出所需的坯料长度、断面、支数、吨数等相关信息，然后管坯利库人员对坯料需求进行利库的操作，然后再将自炼的信息推向炼钢计划；炼钢计划启动后，轧制计划人员目前无法做到及时有效的获取炼钢信息，只能通过手工传递EXCEL表格或电话的方式进行询问，不能及时有效的进行调整以适应生产节奏。

为有效地解决炼轧联动中存在的人工参与过多，反应不够及时迅速，坯料同轧制制程衔接不够流畅的问题，开发了炼轧联动系统。通过轧制需求清单同库存、外购以及自炼的有效结合，能够在第一时间将坯料的物料信息情况反馈到轧制计划的编排当中去，使得轧制制程的编排更加合理有效，同时通过系统的审核和制约，使得轧制制程的编排也更加合理和准确，减少了轧制计划人员的重复性劳动。

2 项目的设计思路、技术方案

本套系统从实际应用的场景出发，根据最终用户的具体需求，经过反复讨论，最终确认采用C/S结构的模式进行实现，原因是最终用户对于前台数据的大量展示和及时响应有着严格的要求，因此前台采用WINDOWS FORM进行展示，后台数据库层采用Microsoft SQL Server 2005，系统的部署和升级采用Click Once技术，能够在用户打开应用程序时自动升级到最新的版本。

轧制计划人员在编制生产计划时对排序调整的功能要求比较严格，因此系统为少量的顺序调整提供了前台界面直接拖动以调整顺序，类似EXCEL“剪切”、“粘贴”的友好方式进行调整顺序的方式；对于大批量的计划顺序调整，提供了导出EXCEL在系统外进行操作，然后再重新导入至系统中进行排序，大大提高了生产效率。

实现了轧制长度、轧制成品的吨位、支数，所需坯料的长度、支数、吨位的自动计算，并能够给出切头尾、分切等轧制生产参数的合理建议值。系统从产能井获取销售提报的排产合同后，自动计算轧制长度、轧制成品吨位、支所，自动计算所需坯料的长度、支所、吨位等数据，通过减少人工干预的过程，能够减少计算出错的几率。计划人员的职责从原先的重复计算为主，逐步向审核确认的职能进行转变。切头尾和分切等生产数据是从历年的实际生产计划中积累而来，通过加权平均等算法，获取近期用量最大的值做为本月的基础数据，因而具有较高的准确性。

炼轧系统与调度回报系统、判定系统和库存系统进行了紧密的集成。系统每天定时抓取调度回报系统的生产实绩，通过系统自动计算，对计划与产出进行对比。如果生产回报量大于等于计划量，则本条计划信息自动标注完成，自动从待排产列表中消失，同时根据排产队列的计划量与产线的小时能力，自动计算并刷新生产进程的任务时间，实现任务的循环刷新滚动，轧制排产进程一目了然，非常清晰。同库存系统的紧密集成，将符合条件的库存坯料自动形成装炉计划，计划人员对于轧制合同的原料信息一目了然，坯料需求同轧制节奏紧密的贴合起来，大大提高了计划的效率。

系统整体架构采用基于微软公司.NET平台进行构建，通过不断的迭代，使得系统紧贴当前的业务流程。在设计及实现之初，就考虑到如何更加有效的方便最终用户，做到了系统既严谨又灵活多变，以适应不同的使用群体。同时由于在桌面开发领域，微软的技术占有绝大部分的市场占有率，因此采用微软的.NET技术完成的应用也为将来的维护和扩展打下了良好的基础。

系统数据处理采用前台和后台数据库处理分别完成，前台界面主要处理诸如数据验证，数据展示等功能，数据存储以及数据计算等大部分交由后台数据库完成。这样通过不同的分层以及职责分工，将业务处理的负载均衡的平衡于不同的层之间，既能有效的减轻服务端的压力，也能有效的对系统进行快速维护，同时对于内部的业务规则的调整也不会影响业务人员的正常使用。

3 轧管炼钢计划流程的原理及分析

轧制、炼钢生产计划的流程图如图1所示。

图1 炼轧计划流程图

制造部计划科按照公司的产能基本原则，提前给出未来N个月的产能计划，对销售/国贸公司指导销售接单，销售人员录入合同后，经过一些列评审通过后，销售合同能够得以被正式提报至制造部，从而进入排产队列。

所有通过了评审并能够被提报至制造部的排产合同，订单会被分配到生产月和轧管生产机组，同时也会下发至热处理以及管加工的生产合同，以形成工序计划。在形成工序计划之前，会首先计算出所需的接箍，形成接箍计划，对于短节和附件，也会进行单独处理，和管体一样，形成统一的轧制计划，一起进入轧制的生产工序计划，同时也要确认工艺配置，确定出轧管生产的计划量。

在进入各机组的轧管生产合同工序时，各个机组完成作业计划的编排，包括孔型顺序，材料设计（轧长、目标长度、切头尾、管坯长度、控制壁厚、加投坯、芯棒的最终确认等测算)，并且编制日装炉计划等，最后组织轧管的日作业生产。

对于轧管的前端来料管坯，首先进行当前库存的利库操作，核减并形成最终的管坯需求；如果坯料来源是自炼的，那么通过相同的物料码(铸坯或锻坯+断面+钢种)进行分类汇总，并进行钢种优化，向前推送至炼钢机组，形成自炼管坯计划，组织炼钢进行生产；如果坯料来源是外购的，那么和自炼的处理原则基本相同，即形成同物料的需求订单，汇总后形成外购坯需求订单，由销售公司进行对管坯进行采购，无论是自炼还是外购坯，由于是通过物料码和生产合同进行定制和关联，一旦通过了判定入库，那么马上会触发自动装炉的动作，符合条件的管坯原料和轧制生产的计划自动进行关联，轧制工序计划人员可以及时准确的掌握坯料的生产、来料情况，以及炉号、长度、库存等重要信息，对于及时有效的安排调整轧管生产节奏有着重要的意义。

轧管生产完毕后，对于轧制半成品，按照下到工序的排产计划进入生产环节，对于轧制成品，则完成成品缴库，整个生产过程完毕。对于某些异常的生产情况，主要是由于各种环节造成的欠量问题，由计划人员通过补量完成，主要可能的情况包括轧制补量、加工补量、成品补量和销售补量等。

4 系统功能实现

4.1 基础数据的建立

炼轧系统所依赖的基础数据包括产线孔型断面基础表、轧制能力基础表、产线极限参数维护基础表等。通过基础数据的建立，减少了人工干预的成本，同时也大大减少了出错的几率。轧制机组小时能力维护如图2所示。

4.2 导入计划

制造部计划人员从产销系统的合同接收提报中获取尚未下发的排产合同数据，对轧管标准、炼钢标准、加工标准进行补齐，然后选择需要进入生产制程的排产合同，将其下发至炼轧系统中去。

计划查询：全公司的所有用户，都可以通过WEB页面的方式，对轧制计划进行查询和生产跟踪。

4.3 物料计算：

根据排产合同的最低量以及计划量，在人工介入之前，系统根据投料原则，合同情况等综合考虑，给出轧制产成品的建议值。具体计算方法为，首先根据管子外径壁厚计算轧制管的单米重，然后单米重乘以目标长度为单支管重，利用合同排产量除以单支管重，向上取整为轧制毛管的支数，此支数为所需管坯的支数；利用管坯的单支重乘以投入得管坯支数为投入坯子重量，之后再反推所需的全部轧制管重量是否符合要求，直至产出的成品管和所需的投坯完全满足排产合同的最低量和计划量的要求。

4.4 计划人员对轧制顺序进行调整：

为符合实际的轧制生产顺序，需要经常对轧制顺序进行调整，对于小批量的调整，可以通过直接拖动行至目标位置，或者剪切、粘贴的方式进行调整。

4.5 拆分合并功能：

计划人员按照实际的轧制生产顺序和轧制节奏，对符合条件的生产合同进行拆分和合并，以形成新的轧制顺序

二级工艺调整：各轧制产线计划人员，可以在各自的权限范围内，按照产能井的限制原则，对孔型，以及轧制长度、切头尾，分切，坯料料长、断面、轧批号等轧制计划的重要参数进行调整。

4.6 装炉计划：

系统自动抓取坯料资源池中的轧制合同坯料，按照原则进行自动匹配，能够第一时间将坯料准备信息推送至轧管计划人员，使其能够根据坯料情况，对轧制顺序的调整能够灵活准确，装炉计划如图3所示。

4.7 全部利库功能：

各产线计划人员通过利库或者利计划，对库存或计划原料进行计算和处理，最大限度的实现轧管所需原料的整理和收集，通过信息系统的支持，应对生产过程的快节奏变化。

4.8 工艺变动维护通知：

通过系统的支持，轧制产线计划员能够每次在登录系统的同时，获取最新的一级工艺变更通知。

4.9 工艺人员审核：

图2 轧制机组小时能力

图3 装炉计划

在工艺人员审核中，轧制各厂工艺人员主要对芯棒直径这一重要的轧制参数进行审核和修订，以确保生产的顺利进行。

4.10 外购坯的实现：

对于轧制原料的来源是外购坯的，首先由系统按照物料码相同的原则，即坯料分类：铸坯或是锻坯+断面+钢种分别进行分类汇总，汇总出需要坯子的总量，这里的需坯总量指的是按照投料原则计算出的投坯量加上加投坯的总量，再减去已经利库的坯子重量，所得数据为需要向外购坯提出的数量。处理原则如下，首先同一物料码的坯料进行分类汇总，其次要首先对外购坯需求进行利余量，此余量为外购坯对外采购订单的在途余量，即外购坯在入库质检完成前的利余量，外购坯入库完成后的为库存余量，不是订单余量，库存余量由计划人员在装炉环节进行完成。利在途余量的意义在于尽量减少对外采购订单的形成，并且提高管坯自动装炉的效率，减少人工干预的成本。对于没有余量可利的外购坯，形成外购坯坯需求订单，最终外购坯需求订单转化成外购坯采购订单，对外进行采购，外购坯采购订单在完成采购，最终质检合格入库时会触发自动装炉事件，对于满足同一物料码且采购合同号能够与排产合同相匹配的，系统自动进行装炉操作，原则是生产日期靠前的优先，自动装炉完成后，各厂计划人员可以在排产合同行下看到采购坯的来料情况，例如定尺长度，炉号信息，仓库库位等，在实际生产的前期，形成倒运计划，由物流人员将实际管坯从离线管坯库倒运至在线管坯库，完成了外购坯从需求到采购、判定、入库、上线在内的无缝衔接和流转，

图4 外购坯管理

外购坯管理如图4所示。

5 应用效果及结论

炼轧联动计划系统，充分考虑到最终用户的不同特点，从设计到最终实现都严格遵循软件工程的理论和最佳实践的原则，界面功能丰富，能够满足各层次用户的使用。通过系统的理论计算，在提取销售合同的同时，迅速给出轧制长度、切头尾、分切、坯料长度、断面等重要的轧制信息，通过系统和库存、炼钢计划、质检判定的紧密集成，坯料信息及时准确的反馈至轧制排产中来，为更加合理有效地组织轧制工序的生产提供了强有力的信息化支撑。

[1]李建祥，唐立新，吴会江.热轧钢管主生产计划模型与算法研究[J].2005,20(5):459-465

[2]在线文献:道客巴巴http://www.doc88.com/p-0778392360170.html