钢铁企业生产管理MES系统的运用探究

　　摘    要：　从行业大方向上，各钢铁厂采用MES系统作为生产管理的主要平台和工具，是大势所趋。钢铁厂在实施MES后，在生产管理的精准度上会有质的飞跃。MES系统的模块主要有：计划管理、作业管理、质量管理、生产监控、计量管理、库存管理，能源管理等。实施MES后，生产所有的购进、消耗、产成品、化验数据都可以实时显示，能够很好的指导跟踪生产，实现了计量数据的自动采集和实时传输及现场的无纸化生产，达到了提产、减人、增效的目的。

　　关键词：　MES系统; 精细化生产; 能源系统; ERP系统; 电子商务系统;

　　Abstract：　From the general direction of the industry, it is the general trend that steel plants adopt MES system as the main platform and tool for production management. After the implementation of MES in steel plants, there will be a qualitative leap in the accuracy of production management. The modules of the MES system mainly include: plan management, operation management, quality management,production monitoring, measurement management, inventory management and energy management. After the implementation of MES, all the purchase, consumption, finished products and test data of the production can be displayed in real time, which can well guide the tracking of production and realize the automatic collection and real-time transmission of measurement data and paperless production on site, so the purpose of increasing production, reducing labor and increasing efficiency can be achieved.

　　Keyword：　MES system; refined production; energy system; ERP system; e-commerce system;

　　0 、引言

　　从行业大方向上，各钢铁厂采用MES系统作为生产管理的主要平台和工具，是大势所趋。钢铁厂在实施MES后，在生产管理的精准度上会有质的飞跃。

　　以2018年至2019年为例，我考察了好多钢铁企业，在实施MES系统之后，可以对方坯进行按层、按炉次进行管理、在成本收集上可以按钢种、按炉次进行成本收集等。

　　1 、MES系统是一项系统工程

　　MES系统的建设，不是一蹴而就，而是一项系统工程，需经过不断修正、完善和对现场计量仪表的不断完善和升级，才能做到成本核算及考核数据都来源于MES，实现了数据的及时性和确保了数据的真实性。MES系统的模块主要有：计划管理、作业管理、质量管理、生产监控、计量管理、库存管理、能源管理等。实施MES后，生产所有的购进、消耗、产成品、化验数据都可以实时显示，且形成了各类统计报表，能够很好的指导跟踪生产，实现了计量数据的自动采集和实时传输及现场的无纸化生产，同时提升了生产管理，达到了提产、减人、增效的目的。

　　2 、前期调研的重要性

　　为了设计出各企业更适用的钢铁MES系统，就需深入了解各公司钢铁系统的生产状况，需对生产管理方面的业务现状进行调研，获取真实的业务需求，同时结合先进的MES系统管理经验，设计出适合各企业MES系统的业务蓝图。
 

 

　　通过前期调研，要达到以下目的：

　　(1)对调研情况进行记录与总结，为后续功能开发设计提供依据。

　　(2)梳理业务需求，明确需求边界和未来系统功能，有利于对蓝图进行有效沟通，查缺补漏，规避MES系统建设风险。

　　(3)确定未来系统功能，在某些疑难问题上早规划、早提出解决方案。

　　3 、通过实施MES系统希望能实现的目标

　　钢铁MES系统一般分为铁前与钢后系统。

　　(1)铁前生产工艺：对应的生产区域一般为烧结、高炉、喷煤、铸铁及对应的原料库存。

　　(2)钢后生产工艺：对应的生产区域一般为炼钢厂、高线、H型钢等。

　　3.1、 通过实施铁前MES系统希望能实现的目标

　　(1)希望能实现计划的分解与执行情况的自动追踪。希望能实时掌握生产任务的执行情况,如是否完成生产任务、完成比例有多少？

　　(2)希望能够实时掌控库存情况。当前好多企业的大宗物料的进厂可以通过计量系统进行对接，但是缺少对实际耗用情况的实时统计，无法实时掌握动态库存，无法做到有效的安全库存预报，无法及时协调采购部门进行原料采购。

　　(3)希望配料表能自动取得价格、检化验信息。好多企业在制定配料表时，会根据价格及一段时间内物料的检化验成分信息进行测算，但是以上信息都分散在不同的信息系统里以及对应的化验室中，生产工艺人员无法第一时间获取所要的资讯，希望能通过MES系统打破数据共享的障碍，能实时进行配料表的测算。

　　(4)希望能实现关键工艺参数的趋势监控。好多企业当前的铁前主要设备都有PLC系统，也有对关键工艺参数的监控。但是PLC系统中的关键工艺参数存储时间短，无法做到长时间段的历史趋势分析。同时PLC系统都是相对独立，无法通过上下游工艺参数的相对变化情况去评估当前工艺、质量对后续工艺的影响。希望在系统中提供关键工艺参数的趋势监控，一方面可以做时间段的趋势分析，另一方面可以自由选取工艺参数，实时分析多个工艺参数相互间的趋势和运动方向。

　　(5)希望能实现工艺操作规程的标准化管理。虽然各企业为各个岗位制定了标准的工艺操作规程，但是该规程与现场的工人的操作实绩并没有做到实时管理。希望能对标准的工艺操作特别是关键的工艺参数电子化，一旦生产的实绩与标准发生偏差，可执行自动报警操作。

　　(6)希望能实现铁水罐车的调度管理。好多企业当前铁水出铁是由铁水罐进行运输，并由轨道衡进行计量。铁水罐作为铁钢协同的关键环节，生产调度都是通过电话来协调铁水罐的情况，非常希望能够实时掌握当前铁水罐的去向、位置、皮毛重、检化验、温降等情况。

　　(7)希望自动出具各种统计报表。当前有各类报表，包含产量、原辅料消耗、主要经济技术指标、操作参数、成分等各类信息，希望系统能够实时自动产生各类报表，将人力解放出来从事更有意义的分析和管理工作。

　　3.2、 通过实施钢后MES系统希望能实现的目标

　　(1)希望能实现计划的分解与执行情况的自动追踪。

　　(2)各生产厂在制定计划时需要实时掌握生产准备情况。

　　各生产厂在制定计划时，需要确认当前的生产准备是否足以满足计划生产的要求，例如炼钢厂需要了解当前结晶器、合金、保护渣的情况，高线厂和型材厂需要掌握生产准备车间对应的轧辊数量、状态等信息。

　　(3)生产总调希望能实时掌握现场的生产、能源的情况。当前好多企业的生产调度只能通过电话了解现场和下达指令，生产总调希望能掌握生产全局，包括重点工艺的流量、压力情况，物流和库存情况等。同时要方便监控，既要做到监控数据，同时也要避免以数据爆炸的形式展现。

　　(4)希望实现制造规程的标准化，并能够实时约束生产。当前各生产部门如炼钢、轧钢等根据钢种不同、规格不同，在不同的工序上都会有对应的操作规程，如转炉关键工艺参数控制、连铸的配水工艺卡、轧钢的压下规程等，但是这些操作规程一方面没有整理完全，另一面也没有办法实时检查现场人员是否按标准进行操作。希望能够做到规程的标准化，同时对于超出操作规程的情况，可实时报警。

　　(5)希望实现全过程的质量管理。需要在系统中将全过程的质量管理规范起来，实现后续质量工艺的分析、提高，实现PDCA循环。

　　(6)希望实现产品的工艺追踪和质量追踪。希望对与产品如大盘卷、高线、H型钢等实现全过程的工艺、质量追踪，即可以追踪到每件产品具体经过那几道工序、在每道工序上的工艺参数、检化验情况，都要追踪出来。

　　(7)炼钢调度希望实现钢包追踪。钢包是生产调度的重要对象，希望可以对每个钢包进行跟踪，如当前钢包位置、状态、钢水重量等等。

　　(8)炼钢调度希望实现对异常情况的及时调度。方便调度对异常情况如穿炉、回炉、折包、回水、大包开浇后连铸开浇等异常情况快速调度和处理。

　　(9)炼钢车间希望实时掌握兑铁信息。炼钢车间希望及时获取对应的检化验信息，同时希望能自动读取称重后的铁水重量。

　　(10)转炉、吹氩、LF岗位希望能自动获取工艺数据、投料数据、检化验信息。如进站时间、出站时间、处理周期、电耗等可以通过PLC取得；对应的合金：如铝粒、电石、萤石、硅锰、硅钙粉等可通过PLC系统取得；对应的化学成分：通过检化验系统自动取得。

　　(11)连铸岗位希望能自动获取开停浇时间、工艺数据、投料数据、检化验信息。自动记录中包开停浇时间；希望引入浇次概念，即炉号所对应的序号应为该浇次下的开浇的大包的序号；对于关键的工艺参数系统自动取得；对于结晶器水量：通过PLC系统直接取得；对于当前使用的配水工艺卡及对应的工艺参数如流次、震动曲线、二冷水冷却曲线等：通过PLC系统直接取得。

　　(12)轧钢厂希望实现对钢坯流转卡的电子化记录。希望实现钢坯流转卡的电子化记录，轧钢原料工，只需要在系统上进行确认即可。同时钢坯流转卡只记录的炉号、钢种、规格、支数等，希望系统能够根据炉次号自动获得对应坯子的成分信息。

　　4、 MES系统功能

　　建立一套完整的生产管控系统，实现生产信息管理的自动化，信息交换和传递的网络化，满足生产厂的生产组织和工艺要求，同时把现有的其它系统整合起来避免出现信息孤岛。

　　4.1 、实现全面的质量管理

　　在生产时，系统可以将成份、工艺质控点等重要参数分解到炼钢转炉、连铸等各工序各作业站点，用来指导生产，实现标准化生产。同时因为质检信息可以追踪到炉次、批次、件次上，可以有效减少质量异议。能对质检信息进行自动判定、分析，并根据分析结果反过来调整我们的生产工艺，最终实现PDCA大循环，实现质量工艺一体化，提高产品合格率，降低质量成本。

　　4.2 、协调生产节奏

　　通过铁水罐追踪系统，可以对每一罐的位置信息、重量信息、成分信息、驻留时间等进行监控，有助于协调炼铁和炼钢的生产节奏。

　　通过钢坯库管理系统，可以看到有多少垛，每一垛的钢种信息、炉次信息和数量信息，甚至在垛位图中可以看到，每一垛都有多少层、每一层堆放的都是那几炉、每一炉都放了多少根，有助于提高组批的准确率，加快钢坯的运转速率，提高轧钢的生产节奏。

　　4.3 、精细化生产及全过程监控

　　自动记录所有操作过程，提高工人责任心，提供系统智能操作提示或预警。

　　4.4 、统一数据来源

　　MES系统可以为公司领导层，按照统一的数据口径，自动出具报表，并且这些报表可以实时推送领导桌面。由于这些数据是由系统自动产生的，就可以有效减少目前由手工汇集各分厂报表所造成的不便。

　　5 、结束语

　　MES平台是一个开放的平台，它能够很好的集成物流系统、能源系统、ERP系统、电子商务系统，也能够结合能源系统给出生产成本数据，支持更高级别报表的开发。制造业企业都需要这样一套系统来达到生产管控。

　　参考文献

　　[1] 李建华.制造执行系统MES现状及发展趋势，2005.
　　[2] 杜玮.MES产业发展趋势，2007.
　　[3] 康超.精益生产在制造业的应用[J].财会通讯，2009,03.
　　[4]李晓宇，杜雨芳.精益生产———我们企业转型必然选择[J].消费导刊，2009,8:49-50.
　　[5]张军超.精益生产在中国制造业中的应用研究[J].经营管理者，2009(22).