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钢铁制造行业MES系统解决方案

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一、引言

在钢铁行业,信息化体系的五级架构已经得到普遍认可,它们分别为一级基础自动化系统(BAS)、二级过程控制系统(PCS)、三级车间级制造执行系统(MES)、四级企业资源计划系统(ERP)和五级企业间管理系统及决策支持系统(DSS)。

钢铁行业MES系统

对于钢铁生产企业来说,MES负责生产计划的生成、生产指令的下达、作业实绩的收集、物料跟踪、质量管理、物料管理和运输管理等功能。通过MES中先进优化的生产排产系统、产线排序系统、生产制造执行系统等为整个钢铁生产过程提供能满足不同生产先要求的制造执行解决方案。如果说ERP关注的是价值和结果,那么MES关注的则是产成结果的整个过程。

、钢铁企业MES亟待解决的问题

在现场施工服务中,我发现钢铁企业需要解决的问题如下:

(1)先进的管理理念的引入

从1948年鞍钢成立至今我国钢铁行业已有60多年的历史,钢铁行业已形成一套根深蒂固、行之有效的经营管理模式。但随着设备更新改造、自动化水平的提高和信息技术的引入,原有管理模式已不能适应企业现阶段的经营管理。

钢铁企业需引入国内外先进的适合钢铁企业的管理理念,通过MES梳理自身业务流程并优化,通过业务流程重组实现企业内部间紧密衔接、扁平化管理,使得供应链上下游间行程一个有机的整体,实现信息实时沟通、协同。

(2)数据采集

目前国内大型钢铁企业已在主要工序通过MES实现生产管理,中小钢铁企业未来MES的市场不容忽视。但从现场获取的信息发现,中小企业自动化水平相对不高,很多工序没有二级PCS,重复繁杂的人为输入造成人员对系统的抵触,这对实施MES并达到预期效果提供了障碍。

MES系统可通过数据采集,直接掌握现场实时信息,减少人为操作。部分工序可实现管控,操作人员可在操作室对现场进行操作,减少响应时间,实现扁平化管理。

(3)新信息技术、设备的引入

MES系统不同于PCS,该系统参与部门多、参与人员多、流程相对较长,如何提高MES参与人员即时获取相关有价值的信息已成为钢铁企业所关注的问题。MES不仅关注于生产管控,也关心原燃料、备品备件、在制品和成品库的管理,如此庞大的物料管理只是通过人工与信息化来解决的效果并不是特别理想。

因此,MES系统可引入系统即时通讯工具、手持终端、短信、WAP等来提高参与人员获取信息的及时性。MES也可通过采集条码数据、RFID数据、手持终端的数据获取物料库区库位和物料数量信息,避免人为输入带来的错误、使其更加准确对物料等进行管理。

(4)系统模拟仿真

MES从ERP接收订单与相关标准体系,根据现场设备生产能力制订生产计划和作业计划,当现场设备出现故障时通过生产管控、调整生产来保证生产的顺利进行。但现场出现的情况比较复杂,生产调度的结果往往达不到最优调度效果。

在汽车行业中,由于其生产线对柔性生产要求较高,CATIA系统在安排生产作业计划后对物流供应量、生产节奏等进行模拟仿真,保证产品能够按时保质保量的生产。

钢铁行业同样需要系统模拟仿真,在制定作业计划后,通过模拟仿真测试工序间是否平衡、能源供给量是否充裕、生产节奏是否合适等。

(5)天车定位技术的引入

天车定位技术已在国内多个钢铁企业中应用,但大多应用在成品库,用来管理成品的库区库位,应用的技术多为激光定位、线性编码尺、绝对值编码器、RFID技术、接近开关等。

从定位技术对比来看,激光定位受环境影响较大不适合炼钢车间这种相对恶劣的环境;线性编码尺定位精确度高,但成本较高,而且天车在吊取成品或铁包中强大的重力使得天车晃动造成撞尺现象,更换编码尺的维护成本太高;绝对值编码器成本相对低廉,但信号多为DP线需在天车上安装PLC等设备,无形中增加了整个系统的成本,而且还有天车打滑需安装磁性接近开关在关键路线点进行校正,系统实现难度较大。RFID是近年在天车定位中应用较多的,成本低、易于维护,主要是在天车上安装RFID读卡器及天线,在天车轨道工位点安装RFID卡片,根据识别距离的不同、天车定位精度的不同采用频率为13.56M或900M的RFID卡片。

天车定位技术在钢铁企业可应用的工序还有很多,比如在炼钢车间,天车定位技术的引入可通过炼钢车间划分的库区库位有效跟踪铁包钢包,可通过天车秤的重量信号的变化判断是否正在吊取铁包钢包,并可将铁包钢包炼钢生产各工序的工作情况与采集的重量、温度及工位相匹配,为“一键式”炼钢提供基础信息。比如在轧钢车间,在剪切线、热处理线划分库区库位通过天车定位反馈的位置信息及重量数据可以跟踪板材的上下线情况,炼钢车间在无人干预的情况下实现线上线下全跟踪。该方案相对于在轧钢车间天车上安装天车终端,无论在成本、可维护性及人工参与度上,有着相对较大的优势。

(6)能源管理

EMS作为贯穿一级、二级和三级的管理系统,由于工信部[2009]365号文件和中钢协[2010]128号文件的影响,国内大中型钢铁企业已陆续开始能源管控中心系统的建设。

能源管控中心系统能否在钢铁企业应用成功,首先在于业务流程的梳理、优化和重组,真正实现扁平化管理,在突发事件能源调度过程中实现协同操作;其次在于现场仪表的改造,目前钢铁企业能源管控系统多为改造项目,需对现场电度表、计量仪表等进行改造实现数据采集;再其次就是一套适合钢铁企业的管理制度,包括无人值守工位的点巡检制度、应急事故预案等。

(7)设备管理

设备的可靠性及停机检修计划直接影响MES编制作业计划,因此在MES中也占据着同样重要的位置。根据现场施工服务的经验,设备管理根据设备运行状态分为三个部分:事前管理、事中管理和事后管理。事前管理为制订设备的点巡检计划、检修计划和给油脂计划,这些为预防性维修制订的事前计划;事中管理为通过采集设备相关数据(如温度数据、振动数据)分析设备的可靠性,预先制订检修计划和给油脂计划;事后管理主要为点巡检的实绩管理、检修实绩管理、设备故障实绩管理等,通过事后实绩的收集完成设备运行档案的建立进行数据分析,通过PDCA循环制订更符合设备的预防性维修计划。

目前国内钢铁行业对设备管理系统重视度还远远不够,但其产生的效益不容忽视。通过设备管理提高设备的可靠性(钢厂因设备故障非计划停机的损失无法统计)、减少备品备件在占用的流动资金(钢厂备品备件占用资金多达数亿元)、减少故障维修的时间,可为钢铁企业创造上亿元的效益。

(8)知识管理

在钢铁企业中很多工艺的生产还未实现真正意义上的标准化作业,有些工艺还依靠炉长、操作工多年的工作经验进行生产;有些设备的检修、备件的更换完全依靠部分有经验的工作人员;有些规格的钢种在多年不生产后,再次启动生产还需要反复多次的试验等等。

因此,钢铁企业也逐渐开始重视通过信息化实现显性知识和隐性知识共享。MES作为三级管理系统拥有着大量有价值的数据,通过组织这些有价值的信息建立知识库,利用知识库来指导生产可使得MES生产管控更加符合现场情况。

(9)与ERP的接口

MES作为一个承上启下的三级系统,能否与已有ERP接口实现数据接口是很多钢铁企业非常关注的技术问题。目前,大中型钢铁企业多已使用ERP系统,品牌多为SAP、ORACLE、金蝶等,也有部分钢厂采用联合开发或者自行定制的ERP系统,如何实现MES与ERP系统通过紧耦合或松耦合的方式接口也是系统能否顺畅运行的一个关键问题。

(10)与其他系统的接口

传统MES通常与各工艺二级系统接口及时掌握生产过程数据,实现生产管控。但在施工服务过程中,发现国内部分MES厂商将MES系统与检化验系统、计量管理系统、质量管理系统、运输管理系统等进行接口,从而丰富了MES生产管控数据的可参考性,为决策者做出更准确的决策提供依据,使得钢铁企业更加依赖于MES系统的使用。

三、结语

在钢铁行业中,国内大中型钢铁企业与国外钢铁企业设备和自动化水平相当,部分国内钢铁企业设备和自动化水平在国际领先,但为何一流的设备无法制造出一流的钢铁产品是困扰钢铁企业管理者的问题。专家指出是由于我国钢铁企业粗放的管理模式造成的,因此MES作为生产管理系统在国内有着广阔的市场。

MES在引进国外先进管理模式的同时,深度挖掘国内钢铁企业生产过程中出现的问题,使其将先进管理模式与企业管理模式相结合,利用先进的技术切实解决企业生产管理出现的问题,可使得MES在钢铁企业中体现更大的效益。

四、慧都MES系统介绍

慧都MES系统是一个行业性特别强的系统,选择一个具有丰富的行业经验和先进的管理思想的MES系统十分重要。慧都科技16年来具有非常成熟的钢铁行业经验以及成熟的解决方案,慧都可以为企业提供一套模块化、基于B/S或C/S架构开发的解决方案,包括仓储管理、生产计划、工艺管理、生产管理、质量管理、设备管理、预警管理、KPI决策分析等核心功能,从而帮助企业解决可追溯性、生产控制和企业级系统集成问题,以确保同时满足成本、质量、交期等目标。

此外,慧都的MES解决方案基于独立自主开发的平台搭建,企业可以简单的进行二次开发,满足企业个性化的需求,从而降低软件厂商因需求变更带来成本支出,企业可以用最低的技术门槛、最低的成本、风险更小的方式实现智能化的转型升级。

如您的企业目前也面临生产计划频繁变更、生产质量不能控制、库存压力大、设备利用率不高、生产现场不能实时可视化等情况,

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