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详解MES系统在钢铁企业的应用分析

一、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。

前几年,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。

二、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。

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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。

三、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。

四、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。

4.1 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。

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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。

4.2 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。

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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。

五、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。

5.1 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。

5.2 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。

5.3 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。

5.4 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。

六、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。

如您的企业也属于钢铁制造企业,目前也面临计划与执行间的信息孤岛,产品质量不能追溯,现场情况不透明,库存压力大,生产效率低下等情况,

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