0 引言
目前,MES 在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)已得到十分廣泛的應(yīng)用,它作為連接上下系統(tǒng)和貫穿前后生產(chǎn)線的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略與具體實(shí)施之間的一道橋梁 。然而,很多國內(nèi)鋼鐵企業(yè)最初引入MES 時(shí),大多采取分期實(shí)施的策略,一般與新建生產(chǎn)線同步建設(shè),受資金和管理等因素的制約，構(gòu)建的大多是面向單一生產(chǎn)線的MES 架構(gòu)(以下簡(jiǎn)稱單生產(chǎn)線MES 架構(gòu)),這種做法在短期內(nèi)投入較少,因此比較適合生產(chǎn)線單一、規(guī)模較小的鋼鐵企業(yè),但對(duì)于那些生產(chǎn)線多、流程長(zhǎng)、工藝復(fù)雜的大型鋼鐵企業(yè)來說,這種架構(gòu)就不大適合一般會(huì)面臨以下問題:(1)各生產(chǎn)線的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及工藝規(guī)范獨(dú)立維護(hù),無法統(tǒng)一管理,導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余和資源浪費(fèi);(2)各生產(chǎn)線獨(dú)立排產(chǎn)、獨(dú)立進(jìn)行生產(chǎn)合同和物料管理,無法在統(tǒng)一平臺(tái)上對(duì)企業(yè)所有生產(chǎn)線進(jìn)行產(chǎn)能平衡和全流程的合同跟蹤及物料跟蹤;(3)前后生產(chǎn)線MES 之間接口復(fù)雜,信息傳遞效率較低;(4)建設(shè)成本和維護(hù)成本較高。因此,在實(shí)際應(yīng)用中每個(gè)企業(yè)需要根據(jù)自身的工藝情況和業(yè)務(wù)需求構(gòu)建合適的MES 架構(gòu)。對(duì)于規(guī)模較大,生產(chǎn)線較多的大型鋼鐵企業(yè),需要一套能夠貫通前后生產(chǎn)線,并且滿足全過程一體化產(chǎn)品與質(zhì)量設(shè)計(jì)、計(jì)劃與物流調(diào)度、生產(chǎn)控制與管理要求的MES 功能架構(gòu)。
近些年來,上海寶信軟件股份有限公司在國內(nèi)的一些知名鋼鐵企業(yè)(例如:上海寶山鋼鐵集團(tuán)、江蘇沙鋼集團(tuán)等)做了很多探索和嘗試,成功實(shí)施了以“MMS + PES冶為架構(gòu),面向多生產(chǎn)線的MES。這種架構(gòu)能夠更好地滿足企業(yè)“集中一貫冶的管理需求,且系統(tǒng)擴(kuò)展性更強(qiáng),建設(shè)成本也較低。本文以基于“ MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 作為研究對(duì)象,詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的總體架構(gòu)和特點(diǎn)、主要功能、關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)際應(yīng)用效果,從而揭示基于“MMS + PES冶架構(gòu)MES 的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。
1 系統(tǒng)架構(gòu)和特點(diǎn)
1.1 總體架構(gòu)
如圖1 虛線區(qū)域所示,基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 根據(jù)業(yè)務(wù)職能將MES 分為兩個(gè)功能層次:制造管理系統(tǒng)MMS 和生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)PES。MMS 旨在貫通全廠的上下游所有生產(chǎn)線,對(duì)其進(jìn)行全流程的生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、計(jì)劃管理、物料管理和發(fā)貨管理等,強(qiáng)調(diào)制造體系的“一貫制冶。PES 旨在上下連通企業(yè)管理平臺(tái)與現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備,進(jìn)行作業(yè)命令管理、在線質(zhì)量管理、物料跟蹤與實(shí)績(jī)管理、倉庫管理和發(fā)貨作業(yè)管理等,PES 功能實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)流量大、系統(tǒng)資源消耗較大、生產(chǎn)線差異明顯,不同生產(chǎn)線的功能相對(duì)獨(dú)立。
圖1 基于“ MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 架構(gòu)
1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)
首先,基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 能夠充分滿足鋼鐵企業(yè)“集中一貫冶的管理要求,從縱向和橫向兩個(gè)維度實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)扁平化管理:(1)縱向維度根據(jù)鋼鐵生產(chǎn)工藝和設(shè)備特點(diǎn)以及“直線- 職能制冶的內(nèi)在要求,對(duì)主生產(chǎn)線實(shí)行集中管理。主要管理權(quán)限和管理業(yè)務(wù)集中在公司,由公司統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、決策,通過職能部門代表公司統(tǒng)一經(jīng)營;主生產(chǎn)線的廠部屬于基礎(chǔ)生產(chǎn)單位,集中精力搞好生產(chǎn)作業(yè)管理,不具有對(duì)外經(jīng)營的職能和權(quán)限。(2)橫向維度集中公司的各項(xiàng)管理業(yè)務(wù),在堅(jiān)持專業(yè)分工的前提下,簡(jiǎn)化橫向分工,實(shí)行“大部制冶,將相關(guān)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)管理職能合并歸屬為同一個(gè)職能部門,目的是從管理體制上創(chuàng)造條件,使各職能部門能夠?qū)Ω髯缘膶I(yè)管理工作全面統(tǒng)一負(fù)責(zé),實(shí)現(xiàn)各物流、各業(yè)務(wù)的全過程一貫管理,從而實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)的PDCA(計(jì)劃、執(zhí)行、檢查、處理)循環(huán)。
其次,對(duì)于配備煉鋼- 熱軋- 冷軋全流程生產(chǎn)線的鋼鐵企業(yè)來說,基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 系統(tǒng)功能分擔(dān)更為合理,系統(tǒng)效率也更高。MMS 主要側(cè)重?zé)掍? 熱軋- 冷軋全流程一體化的生產(chǎn)管理和質(zhì)量管理,若采用單生產(chǎn)線MES 架構(gòu)獨(dú)立建設(shè)煉鋼MES、熱軋MES 和冷軋MES,往往會(huì)造成管理不統(tǒng)一、前后脫節(jié)、信息集成度低、系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)等諸多問題。而冷軋PES則主要側(cè)重于冷軋廠的現(xiàn)場(chǎng)管理及與冷軋各機(jī)組L2 系統(tǒng)、行車系統(tǒng)、PDA 系統(tǒng)、軋輥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接口功能。一般來說,冷軋生產(chǎn)線的機(jī)組要遠(yuǎn)多于煉鋼或者熱軋,這也就意味著冷軋MES 有更多的外部接口,同時(shí),冷軋生產(chǎn)線庫區(qū)多、物流復(fù)雜,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理(包括作業(yè)命令、物料跟蹤、庫區(qū)管理、發(fā)貨管理)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求也非常高,如果不采用“MMS + PES冶的分層架構(gòu),無疑會(huì)大大加重系統(tǒng)負(fù)荷,影響系統(tǒng)效率。
最后,不同生產(chǎn)線PES 的獨(dú)立構(gòu)建使系統(tǒng)硬件配置十分靈活,可根據(jù)不同生產(chǎn)線的生產(chǎn)規(guī)模、外部接口以及資金預(yù)算靈活部署系統(tǒng)硬件平臺(tái)。“MMS + PES冶架構(gòu)還能充分利用現(xiàn)有的系統(tǒng)資源,最大限度減少項(xiàng)目的硬件投資,并為將來其他生產(chǎn)線的擴(kuò)充以及業(yè)務(wù)的拓展提供充足的空間。
2 系統(tǒng)主要功能
如前所述,基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 的功能分為MMS 和PES 兩個(gè)功能層次。
2.1 制造管理系統(tǒng)MMS
(1)生產(chǎn)管理。生產(chǎn)管理主要功能包括訂單接收、合同歸并、合同分割、合同計(jì)劃、材料申請(qǐng)、材料轉(zhuǎn)用與充當(dāng)、準(zhǔn)發(fā)資源管理和合同跟蹤等。
對(duì)于煉鋼- 熱軋- 冷軋全流程的生產(chǎn)工藝來說,生產(chǎn)管理的難度相當(dāng)大,一方面要考慮煉鋼、熱軋、冷軋前后多道工序的物流銜接和產(chǎn)能平衡;另一方面又要最大限度地按合同組織生產(chǎn),減少余材,保證合同交貨期。MMS 接收到ERP 下發(fā)的銷售訂單后,通過合同歸并功能將部分滿足歸并條件的小訂貨量合同進(jìn)行歸并,實(shí)現(xiàn)集中生產(chǎn),從而提高產(chǎn)量,減少余材;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和工藝的需要,通過合同分割功能將合同分解到一個(gè)或多個(gè)生產(chǎn)制程上進(jìn)行生產(chǎn);利用合同計(jì)劃功能對(duì)當(dāng)期合同量進(jìn)行工序能力平衡和庫存物流平衡;在確保產(chǎn)能及物流平衡的前提下,按照合同的欠量以及生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求,形成虛擬板坯和虛擬爐次,及時(shí)向煉鋼工序進(jìn)行材料申請(qǐng),將最終的煉鋼制造命令提交給煉鋼計(jì)劃模塊;從煉鋼板坯產(chǎn)出開始到成品準(zhǔn)發(fā)前,利用材料轉(zhuǎn)用與充當(dāng)功能,業(yè)務(wù)人員可根據(jù)合同的完成情況,對(duì)所有的在制品和成品進(jìn)行掛、脫合同及轉(zhuǎn)合同操作,在確保合同按期交貨的同時(shí),最大限度地消耗在庫余材;當(dāng)成品產(chǎn)出、包裝、入庫并綜合判斷合格后,按合同交期編制準(zhǔn)發(fā)計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與銷售的物權(quán)交接,成品準(zhǔn)發(fā)后MMS 將其作為準(zhǔn)發(fā)資源自動(dòng)上傳給ERP 系統(tǒng)編制發(fā)貨計(jì)劃;從合同接收開始,到合同分割、合同計(jì)劃、材料申請(qǐng),經(jīng)過煉鋼、熱軋、冷軋生產(chǎn),最后到合同準(zhǔn)發(fā)為止,合同跟蹤功能對(duì)合同實(shí)行全流程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤,使業(yè)務(wù)人員實(shí)時(shí)掌握合同在各個(gè)工序上的欠量、在庫量、計(jì)劃量等,并通過預(yù)測(cè)合同交貨期和合同拖期報(bào)警等功能,確保合同按期交貨,提高合同完成率,真正實(shí)現(xiàn)按合同組織生產(chǎn)。
(2)質(zhì)量管理。質(zhì)量管理功能主要包括產(chǎn)品規(guī)范管理、冶金規(guī)范管理、合同處理、檢化驗(yàn)管理、質(zhì)量判定與處置、質(zhì)保書管理。質(zhì)量管理遵循一貫質(zhì)量管理原則和按“標(biāo)準(zhǔn)+ 琢冶組織生產(chǎn)的原則。一貫質(zhì)量管理原則是以滿足用戶需求為前提,以質(zhì)量工藝規(guī)程為依據(jù),對(duì)冷軋產(chǎn)品進(jìn)行從煉鋼、熱軋直至冷軋全過程的質(zhì)量設(shè)計(jì),通過對(duì)各個(gè)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的管理控制,提供符合用戶要求的產(chǎn)品,最終獲得最佳的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。按“標(biāo)準(zhǔn)+ 琢冶組織生產(chǎn)的原則是在質(zhì)量設(shè)計(jì)時(shí),將“ 產(chǎn)品規(guī)范碼( PSC) + 最終用途碼(APN) + 用戶代碼(CUST_NO)冶對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的MSC(冶金規(guī)范碼),將不同客戶的特殊要求(琢)通過最終用途碼和用戶代碼放入MSC 體系中。對(duì)于部分特殊要求(如個(gè)別特殊的包裝方式等),也可以不在MSC 中體現(xiàn),而在MES 中以文字形式體現(xiàn),以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。為減少M(fèi)SC 的數(shù)量,應(yīng)盡量抽取客戶的共性形成標(biāo)準(zhǔn)。
(3)計(jì)劃管理。冷軋作業(yè)計(jì)劃采用一級(jí)計(jì)劃管理模式(所有機(jī)組作業(yè)計(jì)劃由企業(yè)的一級(jí)管理部門,如生產(chǎn)部統(tǒng)一制定),計(jì)劃管理的對(duì)象是物料,即每一個(gè)鋼卷。計(jì)劃類型有正常卷計(jì)劃、過渡卷計(jì)劃和返修卷計(jì)劃。計(jì)劃管理包括計(jì)劃調(diào)整、查詢和計(jì)劃單打印等功能。冷軋計(jì)劃管理面向冷軋生產(chǎn)線的各道機(jī)組,將可以投入生產(chǎn)的原材料熱卷信息(由存貨管理提供)按照合同要求、生產(chǎn)規(guī)程、設(shè)備要求等編制出各工序可執(zhí)行的作業(yè)計(jì)劃并下發(fā)冷軋PES,PES 根據(jù)作業(yè)計(jì)劃向各機(jī)組操作人員發(fā)出明確的作業(yè)指令,有效地控制現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn),確保生產(chǎn)任務(wù)的完成以及物流的暢通。
(4)物料管理。物料管理負(fù)責(zé)接收冷軋PES上傳的生產(chǎn)實(shí)績(jī),以了解物料在生產(chǎn)過程中的動(dòng)態(tài)變化和質(zhì)量工藝控制情況,為質(zhì)量管理和后續(xù)的發(fā)貨管理、倉庫管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過對(duì)從原料投入到成品產(chǎn)出的全過程進(jìn)行一貫跟蹤,實(shí)時(shí)掌握庫存情況,保持實(shí)物與信息的同步,以達(dá)到降低庫存、確保物流暢通及保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。同時(shí),物料管理根據(jù)接收的生產(chǎn)實(shí)績(jī)進(jìn)行合同跟蹤拋賬并向ERP 系統(tǒng)進(jìn)行成本拋賬。物料管理功能是實(shí)現(xiàn)物流、信息流與資金流同步的重要保證。
(5)發(fā)貨管理。發(fā)貨管理功能主要包括發(fā)貨資源、發(fā)貨計(jì)劃和發(fā)貨跟蹤管理等,發(fā)貨管理的目標(biāo)是規(guī)范發(fā)貨管理業(yè)務(wù),根據(jù)合同交貨要求,合理有效組織發(fā)貨資源,縮短出廠物流周期,降低產(chǎn)成品庫存,保證合同按期交貨,提高客戶滿意度。MMS 接收ERP 下發(fā)的發(fā)貨計(jì)劃后,將符合條件的發(fā)貨計(jì)劃下傳至冷軋PES 執(zhí)行發(fā)貨作業(yè),對(duì)不符合條件的可進(jìn)行發(fā)貨計(jì)劃吊銷或準(zhǔn)發(fā)紅沖;MMS 實(shí)時(shí)跟蹤發(fā)貨計(jì)劃的執(zhí)行情況,成品發(fā)貨完成后,將發(fā)貨實(shí)績(jī)上傳ERP 系統(tǒng),同時(shí)打印質(zhì)保書。
2.2 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)PES
(1)作業(yè)命令管理。指接收MMS 已經(jīng)編制好的作業(yè)計(jì)劃信息,主要包括酸軋計(jì)劃、硅鋼退火計(jì)劃、連續(xù)退火計(jì)劃、鍍鋅計(jì)劃、電鍍錫原板退火計(jì)劃、精整計(jì)劃等,并根據(jù)作業(yè)計(jì)劃形成作業(yè)命令,然后通過電文方式下發(fā)給冷軋各PCS,或者通過報(bào)表方式下達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員。
(2)在線質(zhì)量管理。包括封鎖處理、在線質(zhì)量處置等。封鎖處理是指現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)生產(chǎn)出的表面、尺寸等不符合合同質(zhì)量要求的冷軋產(chǎn)品進(jìn)行臨時(shí)封鎖。在線質(zhì)量處置是指現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員對(duì)處于封鎖狀態(tài)的冷軋產(chǎn)品進(jìn)行處置,包括返修和正常釋放。
(3)物料跟蹤與實(shí)績(jī)管理。負(fù)責(zé)從冷軋各機(jī)組實(shí)時(shí)收集及處理生產(chǎn)過程中的各種生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息,并實(shí)時(shí)上傳至MMS;通過對(duì)生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)的收集,將物料的投入及產(chǎn)出數(shù)據(jù)反映在物料信息上,使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)人員能夠監(jiān)控物料的生產(chǎn)狀況和生產(chǎn)過程,從而提高加工效率和質(zhì)量,并及時(shí)提出生產(chǎn)預(yù)警或修正措施。為了避免通信接口故障帶來的信息處理失敗,PES 還具備各種生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息的后備輸入功能。對(duì)于沒有L2 系統(tǒng)的工序,生產(chǎn)實(shí)績(jī)從HMI 畫面錄入后上傳PES,HMI 錄入畫面要考慮操作的方便性和靈活性。
(4)倉庫管理。倉庫管理功能主要包括庫區(qū)劃分、鋼卷入庫、庫內(nèi)倒垛、出庫等。倉庫管理是對(duì)冷軋廠的所有物料庫區(qū),包括原料庫、在制品庫、成品庫堆場(chǎng)進(jìn)行管理。倉庫管理的主要目標(biāo)是提高庫位管理精度,減少庫倒垛量,保證實(shí)物與信息一致,減少庫存,加快物流。為減少人機(jī)操作界面,提高倉庫作業(yè)效率和精度,倉庫管理與行車定位系統(tǒng)通過信息交互,將吊運(yùn)指令自動(dòng)發(fā)送至行車定位系統(tǒng),行車完成吊運(yùn)后再將吊運(yùn)實(shí)績(jī)自動(dòng)上傳,從而形成全自動(dòng)材料庫位跟蹤體系。
(5)發(fā)貨作業(yè)管理。發(fā)貨作業(yè)管理功能包括發(fā)貨計(jì)劃接收、發(fā)貨計(jì)劃調(diào)整、發(fā)貨實(shí)績(jī)錄入、準(zhǔn)發(fā)紅沖、碼單紅沖等。PES 接收MMS 的發(fā)貨計(jì)劃信息后,倉庫管理人員根據(jù)發(fā)貨計(jì)劃進(jìn)行發(fā)貨作業(yè),并可對(duì)發(fā)貨計(jì)劃進(jìn)行吊銷等調(diào)整操作。發(fā)貨完成后,輸入發(fā)貨實(shí)績(jī),打印碼單,并將發(fā)貨實(shí)績(jī)反饋至MMS。為處理業(yè)務(wù)操作環(huán)節(jié)的異常情況,在一定條件下允許數(shù)據(jù)流回退,包括準(zhǔn)發(fā)紅沖、碼單紅沖等。另外,PES 還支持與PDA(手持終端)系統(tǒng)進(jìn)行通信,業(yè)務(wù)人員可以利用PDA 系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)貨操作。
(6)軋輥管理。軋輥管理主要包括軋輥基本信息管理、配輥計(jì)劃管理、磨削實(shí)績(jī)接收、換輥實(shí)績(jī)接收、軋輥歷史數(shù)據(jù)管理。軋輥管理對(duì)磨輥間軋輥的整個(gè)生命周期進(jìn)行管理,從而提高軋輥利用率、降低輥耗,實(shí)現(xiàn)軋輥等部件的使用最優(yōu)化。業(yè)務(wù)人員結(jié)合作業(yè)計(jì)劃,合理編制配輥計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)軋輥的合理分配及周轉(zhuǎn)速度最大化,最大限度地滿足生產(chǎn)線的要求。
3 關(guān)鍵技術(shù)
為適應(yīng)冷軋工序多、生產(chǎn)路徑復(fù)雜的工藝特點(diǎn),以及帶有中間庫存、半連續(xù)性的流程式批量生產(chǎn)的生產(chǎn)組織模式,基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 采用了冷軋生產(chǎn)設(shè)計(jì)、多制程排產(chǎn)和冷軋預(yù)計(jì)劃等關(guān)鍵技術(shù)。
3.1 冷軋生產(chǎn)設(shè)計(jì)
由于冷軋產(chǎn)品形態(tài)較多(包括卷、板、帶等),同時(shí)客戶對(duì)成品的單重要求也各不相同,因此,需要在冷軋MES 中進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì),即冷軋MES根據(jù)用戶需求給出合理的成品單重范圍,并推算出各工序入口材料的質(zhì)量范圍及出口材料的分切要求,使之既符合煉鋼、熱軋、冷軋各機(jī)組的設(shè)備能力,又盡量減少原料損耗、提高收得率,同時(shí)還要考慮規(guī)�；a(chǎn),使原料質(zhì)量越大越好。
生產(chǎn)設(shè)計(jì)的具體做法是:既要考慮各工序的投料系數(shù)和機(jī)組能力(卷取能力、吊車能力、板坯大小限制等),還要考慮訂貨規(guī)格(對(duì)于不同的訂貨寬度,在卷取外徑限制相同的情況下,單卷的質(zhì)量大小不同),取各個(gè)范圍的交集得到每道工序的質(zhì)量限制,進(jìn)而計(jì)算出分切數(shù),這樣就確保了在滿足用戶要求和設(shè)備能力的前提下,收得率最高。
3.2 多制程排產(chǎn)
冷軋機(jī)組多、工藝復(fù)雜,同一產(chǎn)品往往允許有多個(gè)工藝路徑,為了更好地平衡產(chǎn)能,縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,我們?cè)贛ES 中采用了合同多制程排產(chǎn)技術(shù)。多制程排產(chǎn)是針對(duì)合同處理后的銷售訂單,設(shè)計(jì)出產(chǎn)品所有可能的生產(chǎn)工藝路徑,每條工藝路徑稱為合同的一個(gè)制程。當(dāng)合同有多個(gè)制程時(shí),生產(chǎn)管理人員可以將合同的欠量同時(shí)分?jǐn)偟蕉鄠�(gè)生產(chǎn)制程上并行或交叉生產(chǎn),并對(duì)每個(gè)制程進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。在生產(chǎn)過程中,不同制程上的在庫量、欠量還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整,一旦某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障或生產(chǎn)出現(xiàn)波動(dòng),就讓合同在其他路徑展開生產(chǎn),從而實(shí)現(xiàn)合同的彈性計(jì)劃和柔性制造,保證合同按期交貨,降低市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。
3.3 冷軋預(yù)計(jì)劃
由于冷軋工藝流程復(fù)雜且不確定情況較多,因此通常情況下冷軋作業(yè)計(jì)劃都是采取見料排程的方式,即等前道工序材料產(chǎn)出并入庫后,再安排后道工序的作業(yè)計(jì)劃。但是冷軋中間庫容量一般都比較小,生產(chǎn)廠為降低成本,往往追求零庫存生產(chǎn),如果完全采取見料排程的方式編制作業(yè)計(jì)劃,每個(gè)機(jī)組的計(jì)劃員就必須每天24 h 三班倒,造成人力資源的很大浪費(fèi);另外,有些冷軋工序(如罩式爐寅平整)彼此關(guān)聯(lián)非常緊密,但對(duì)生產(chǎn)順序要求不高,可以在上道工序產(chǎn)出時(shí)自動(dòng)生成下道工序的作業(yè)指令。因此系統(tǒng)在見料排程的基礎(chǔ)上,采用冷軋預(yù)計(jì)劃技術(shù),通過擴(kuò)大計(jì)劃編制的對(duì)象,實(shí)現(xiàn)減少中間庫庫存、優(yōu)化物流和降低成本的目的。
冷軋預(yù)計(jì)劃包括推導(dǎo)式預(yù)計(jì)劃和選擇式預(yù)計(jì)劃兩大類型。推導(dǎo)式預(yù)計(jì)劃是指根據(jù)一個(gè)基準(zhǔn)工序的實(shí)物作業(yè)計(jì)劃生成后續(xù)若干個(gè)連續(xù)工序的預(yù)計(jì)劃,即一次編制2 個(gè)甚至多個(gè)連續(xù)工序的冷軋作業(yè)計(jì)劃,主要面向?qū)ιa(chǎn)順序要求不高的工序,當(dāng)物料在上道工序產(chǎn)出時(shí),可以自動(dòng)生成下道工序的作業(yè)指令,當(dāng)實(shí)物產(chǎn)出后,系統(tǒng)自動(dòng)用出口材料信息替換預(yù)計(jì)劃信息,再由人工將出口材料信息釋放和下發(fā)生產(chǎn)。選擇式預(yù)計(jì)劃主要為了解決某個(gè)工序(如酸軋)后庫容量小的問題,計(jì)劃員可以選擇該工序作業(yè)命令中預(yù)計(jì)產(chǎn)出的材料,編制虛擬材料的后續(xù)工序作業(yè)計(jì)劃(如連退、熱鍍鋅等),并進(jìn)行跟蹤。
不過,由于冷軋作業(yè)計(jì)劃需要考慮工藝約束、產(chǎn)能約束、交期約束以及上下游產(chǎn)能平衡等多個(gè)因素,同時(shí)冷軋工藝的復(fù)雜性使生產(chǎn)出現(xiàn)異常的概率也相對(duì)較高,因此編制冷軋預(yù)計(jì)劃的難度往往比較大,只能將其作為一種輔助手段,若盲目編制大量預(yù)計(jì)劃,只會(huì)導(dǎo)致后續(xù)計(jì)劃的大量調(diào)整,從而得不償失。
4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 實(shí)施時(shí),需要關(guān)注硬件配置、系統(tǒng)框架構(gòu)建和系統(tǒng)間通信。
4.1 硬件配置
基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 建議配置2 臺(tái)中高端小型機(jī)服務(wù)器(如IBM P750(Power 7)),總共劃分4 個(gè)邏輯分區(qū),MMS 和PES 各分配2 個(gè)邏輯分區(qū)作為應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器�？紤]到MMS 覆蓋企業(yè)的所有生產(chǎn)線,業(yè)務(wù)量大、實(shí)時(shí)交互性強(qiáng)、I/ O 性能要求較高,還要為未來的業(yè)務(wù)擴(kuò)容、生產(chǎn)線擴(kuò)充預(yù)留一部分處理能力,因此把每臺(tái)P750 服務(wù)器3 /4 的系統(tǒng)資源用于MMS,具體配置如下。
(1)服務(wù)器1
MMS 應(yīng)用服務(wù)器:24CPU/96GB 內(nèi)存,IBM AIX6. 1 操作系統(tǒng);冷軋PES 應(yīng)用服務(wù)器:8CPU/32GB 內(nèi)存,IBM AIX6. 1 操作系統(tǒng)。
(2)服務(wù)器2
MMS 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:24CPU/96GB 內(nèi)存,Oracle 11g 數(shù)據(jù)庫1 套;冷軋PES 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:8CPU/32GB 內(nèi)存,Oracle 11g 數(shù)據(jù)庫1 套。
此外,應(yīng)用服務(wù)器同時(shí)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過AIX 操作系統(tǒng)集群管理軟件HACMP 完成服務(wù)間的熱備切換,保證系統(tǒng)對(duì)外7 X24 h 的連續(xù)服務(wù)。
4.2 系統(tǒng)框架構(gòu)建
基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 采用C/S 三層架構(gòu):前臺(tái)采用圖形化客戶端,中間層采用實(shí)時(shí)交易中間件軟件(TUXEDO),后臺(tái)采用企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫軟件(Oracle 11g)。在C/ S 三層應(yīng)用中,客戶端和服務(wù)器之間加入一層中間層,開發(fā)人員可以將企業(yè)應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯處理放在中間層服務(wù)器上,從而將應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯與用戶界面分離開,在客戶端只需一個(gè)瘦(thin)的GUI 用戶界面即可。這意味著如果需要修改應(yīng)用程序代碼,可以只在一處(中間層服務(wù)器上)修改,而不用修改大量的、分散的客戶端應(yīng)用程序,從而使開發(fā)人員可以專注于應(yīng)用系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)邏輯的分析、設(shè)計(jì)和開發(fā),簡(jiǎn)化了企業(yè)系統(tǒng)的維護(hù)、更新和升級(jí)工作,極大增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)用的伸縮性和靈活性。
4.3 系統(tǒng)間通信
基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 要與周邊系統(tǒng)進(jìn)行集成,包括ERP 系統(tǒng)、冷軋PES、熱軋PES、各機(jī)組L2 系統(tǒng)、檢化驗(yàn)系統(tǒng)、軋輥系統(tǒng)、行車調(diào)度系統(tǒng)、PDA 系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都是獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng),彼此之間數(shù)據(jù)交換實(shí)時(shí)性強(qiáng),交換頻繁,電文傳送的可靠性要求高。針對(duì)這種需求,采用基于TCP/ IP Socket 通信協(xié)議的數(shù)據(jù)交換通信中間件,并且全廠數(shù)據(jù)通信使用統(tǒng)一的通信協(xié)議,從而在通信雙方之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、安全的數(shù)據(jù)交互。
5 應(yīng)用效果
相比單生產(chǎn)線MES 架構(gòu),基于“MMS + PES冶的系統(tǒng)架構(gòu)有以下優(yōu)勢(shì):(1)具有統(tǒng)一的MMS 平臺(tái),具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn),使企業(yè)所有生產(chǎn)線的生產(chǎn)和質(zhì)量在統(tǒng)一的信息管理平臺(tái)開展業(yè)務(wù)、共享信息;(2) 系統(tǒng)集成度高,能夠更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、軟件集成、硬件集成和網(wǎng)絡(luò)集成;(3)可擴(kuò)展性強(qiáng),包括業(yè)務(wù)應(yīng)用功能和系統(tǒng)環(huán)境的可擴(kuò)展性;(4)建設(shè)成本和維護(hù)成本較低。
目前,寶鋼、沙鋼、邯鋼等多家國內(nèi)知名鋼鐵企業(yè)都已經(jīng)成功實(shí)施了基于“MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES。以沙鋼為例,2009 年,沙鋼新建煉鋼、熱軋項(xiàng)目,同步建設(shè)了基于“MMS + PES冶架構(gòu)的MES,覆蓋所有煉鋼、熱軋生產(chǎn)線;2013 年，沙鋼建設(shè)冷軋項(xiàng)目時(shí),由于已經(jīng)構(gòu)建了基于“MMS + PES冶架構(gòu)的MES,因此只需在原有MMS上針對(duì)冷軋生產(chǎn)線做一定的功能擴(kuò)充,同時(shí)新增一個(gè)冷軋PES,在較短時(shí)間內(nèi)就順利完成了MES對(duì)于煉鋼、熱軋、冷軋生產(chǎn)線的全覆蓋,為企業(yè)提高了效率,創(chuàng)造了效益。
6 結(jié)束語
基于“MMS + PES冶架構(gòu)的MES 解決了多生產(chǎn)線情況下MES 功能重復(fù)建設(shè)、統(tǒng)一性差、接口多、建設(shè)成本高等問題,在國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)正得到越來越多的應(yīng)用。它前后貫通企業(yè)所有生產(chǎn)線,上下連接ERP 和PCS,在生產(chǎn)計(jì)劃的優(yōu)化調(diào)度組織、生產(chǎn)過程的控制與改進(jìn)、生產(chǎn)指令的下達(dá)與實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集、生產(chǎn)敏捷化的實(shí)現(xiàn)等方面起到的作用已經(jīng)越來越顯著,充分體現(xiàn)了鋼鐵企業(yè)“集中一貫冶的管理理念,優(yōu)化了企業(yè)管理,提高了工作效率,提升了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
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本文標(biāo)題：基于“ MMS + PES冶架構(gòu)的冷軋MES 及應(yīng)用
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