引 言
在鋼鐵企業(yè)信息化過程中一般將信息系統(tǒng)與控制系統(tǒng)統(tǒng)一分為4級，其中1級為基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，2級為過程控制系統(tǒng)(PCS)，3級為分廠(車間)生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，4級為企業(yè)資源計劃管理(ERP)。3級和4級構(gòu)成完整的鋼鐵企業(yè)信息系統(tǒng)。3級生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)是企業(yè)信息化的基礎(chǔ)和有機組成，4級是對整個企業(yè)人財物、產(chǎn)供銷等資源的綜合管理。生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)以分廠生產(chǎn)管理為核心，主要目標是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、提高產(chǎn)量。
江陰興澄鋼鐵公司于2000年由上海寶信公司為其開發(fā)實施企業(yè)信息系統(tǒng)(簡稱XCMIS)。為配合XCMIS的實施，由北京金自天正智能控制股份有限公司為其在煉鋼廠建立生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(簡稱煉鋼MES)，主要功能是作為分廠級的生產(chǎn)信息管理，起著承上啟下的作用，系統(tǒng)根據(jù)2級計算機物料跟蹤和質(zhì)量跟蹤的結(jié)果，實現(xiàn)對煉鋼生產(chǎn)過程的動態(tài)管理，同時根據(jù)2級采集的物質(zhì)能源消耗計算生產(chǎn)成本；接收從XCMIS發(fā)送來的生產(chǎn)計劃，并將其轉(zhuǎn)化為作業(yè)計劃，同時將XCMIS所需要的各種生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)送到XCMIS。
該系統(tǒng)目標是：(1)滿足分廠生產(chǎn)管理的需要。建立分廠級全過程信息集成化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，經(jīng)營管理科學化，總體高效的煉鋼制造執(zhí)行系統(tǒng)，提高公司2級管理部門的科學管理水平。通過系統(tǒng)的建設，加強過程控制和管理，達到分廠降本降耗，實現(xiàn)班組核算考核和細化管理的目的。(2)提供與公司信息系統(tǒng)的接口。根據(jù)公司生產(chǎn)計劃迅速組織生產(chǎn)，將生產(chǎn)實績及時返回給XCMIS。
煉鋼MES應用范圍包括筱蓋興澄鋼鐵公司煉鋼分廠的生產(chǎn)計劃管理、生產(chǎn)管理、鑄坯庫管理、質(zhì)量管理、成本核算、設備及機旁備件管理、員工崗位管理及分廠綜合信息查詢子系統(tǒng)等幾個方面。
其實施特點是：(1)信息來源的準確性。3級要提供準確的信息服務，但信息來源主要在2級，2級物料跟蹤和數(shù)據(jù)采集不一定能達到完全準確，有的需進行人工確認。(2)代碼體系的一致性。由于原有的2級代碼體系與4級代碼體系的不一致，需要3級上下溝通，這就要求3級必須進行代碼轉(zhuǎn)換。(3)業(yè)務流程的確定性。用戶的業(yè)務流程有很大隨意性和不確定性，這樣實現(xiàn)起來就必須首先幫助用戶確定好自己的業(yè)務流程，然后軟件才能確定下來。(4)應用需求的確定性。用戶的需求往往是零散和不系統(tǒng)的，這就要求軟件開發(fā)者要與用戶充分溝通，對用戶需求的分析要到位，同時在軟件設計上要考慮到靈活性，以便能比較容易適應用戶需求的變化。
1 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
如圖1所示。煉鋼MES網(wǎng)絡系統(tǒng)由網(wǎng)絡交換機、3級數(shù)據(jù)庫服務器、Web服務器、3級工作站組成。其中，現(xiàn)場工作站通過2級服務器作為路由器與3級服務器連接，現(xiàn)場工作站與服務器之間采用光纜連接。主要網(wǎng)絡設備配置如下：
3級網(wǎng)絡交換機 Cisco WS-C2924M-XL-EN，24口 100 Mb/s，Rj45接口，兩槽光纖模塊
網(wǎng)絡服務器 IBM Netfinity 7100
網(wǎng)絡操作系統(tǒng) Windows 2000 Advanced Server
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) SQL Server 2000
Web服務器 MS IIS 5.0
圖1 煉鋼生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
2 體系結(jié)構(gòu)
2.1 系統(tǒng)構(gòu)架
本系統(tǒng)采用兩層C/S(客戶/服務器結(jié)構(gòu))和3層B/S/S(瀏覽器/服務器朋/服務器)相結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。信息查詢系統(tǒng)采用B/S/S結(jié)構(gòu)，在工作站上用瀏覽器進行瀏覽，在W七L服務器上采用ASP程序?qū)蛻粢筮M行響應，根據(jù)客戶要求從數(shù)據(jù)庫中查找數(shù)據(jù)返回客戶端。其它管理軟件采用C/S結(jié)構(gòu)，在工作站上運行客戶程序，在服務器上由數(shù)據(jù)庫服務程序進行響應。
2.2 應用系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
應用系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 煉鋼MES的應用系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
如圖2，煉鋼MFS采用兩層C/S和3層B/S/S平臺建立應用系統(tǒng)。其中，通過C/S實現(xiàn)的應用功能主要分為生產(chǎn)計劃管理子系統(tǒng)，生產(chǎn)管理子系統(tǒng)，鑄坯庫管理子系統(tǒng)，成本核算子系統(tǒng)，質(zhì)量管理子系統(tǒng)，設備及機旁備件管理子系統(tǒng)，員工崗位管理子系統(tǒng)；通過B/S/S實現(xiàn)Web信息查詢功能。C/S和B/S/S結(jié)構(gòu)通過共享數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)信息共享。應用程序用PB7.0開發(fā)，通過ODBC接口與數(shù)據(jù)庫通信。Web查詢采用VBScript腳本語言開發(fā)，通過nsWeb服務器進行信息瀏覽，與數(shù)據(jù)庫的接口也采用ODBC。
3 主要功能
3.1 生產(chǎn)計劃管理子系統(tǒng)
該子系統(tǒng)接收生產(chǎn)計劃部通過4級計算機發(fā)送到煉鋼3級的生產(chǎn)計劃，包括月計劃、周計劃和日計劃。根據(jù)日計劃分解出煉鋼生產(chǎn)爐次計劃并發(fā)送到2級服務器；由2級過程控制來進行配料計算和爐次物料跟蹤，并將爐次物料跟蹤數(shù)據(jù)送到3級計算機；3級計算機進行統(tǒng)計并將統(tǒng)計得到的生產(chǎn)實績送到4級計算機。生產(chǎn)計劃主要包括計劃鋼種、規(guī)格、產(chǎn)量、生產(chǎn)合同號、生產(chǎn)日期。
煉鋼生產(chǎn)計劃流程如圖3所示。
圖3 煉鋼生產(chǎn)計劃管理流程
3.2 生產(chǎn)管理子系統(tǒng)
生產(chǎn)管理是生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的核心，主要包括生產(chǎn)實績收集，生產(chǎn)物質(zhì)管理，生產(chǎn)節(jié)奏管理，誤工管理及工裝管理等。
3.2.1 生產(chǎn)實績管理
煉鋼過程機系統(tǒng)根據(jù)煉鋼計劃，首先進行爐次通報，生成實際爐號，根據(jù)爐號進行物料跟蹤，包括對工藝參數(shù)、過程質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)、生產(chǎn)物質(zhì)消耗、能源消耗及主要操作事件的跟蹤，收集鋼水及鋼坯產(chǎn)量，并將跟蹤數(shù)據(jù)傳送到3級數(shù)據(jù)庫服務器，MES系統(tǒng)對其進行統(tǒng)計，當鋼坯下線并經(jīng)過檢驗后人庫時將該爐生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)送到XCMLS。
3.2.2 生產(chǎn)物質(zhì)管理
生產(chǎn)物質(zhì)管理主要包括對用于生產(chǎn)的各種物質(zhì)的領(lǐng)用、消耗及剩余物質(zhì)的統(tǒng)計、查詢等。生產(chǎn)物質(zhì)主要包括各類廢鋼、各種合金、各種輔料、耐材、水電氣油等能源物質(zhì)。
3.2.3 生產(chǎn)節(jié)奏管理
生產(chǎn)節(jié)奏管理主要是將生產(chǎn)過程劃分成生產(chǎn)節(jié)點，然后對每個節(jié)點之間的工作時間進行統(tǒng)計，確定標準的工作時間，在生產(chǎn)過程中從2級計算機采集到各個工序的實際生產(chǎn)時間，對生產(chǎn)實際節(jié)奏與生產(chǎn)標準節(jié)奏進行比較，分析影響生產(chǎn)節(jié)奏的各種原因。
生產(chǎn)節(jié)點按工位進行劃分，在電爐工位劃分為一次進料、一次送電、二次進料、二次送電、出鋼、平臺開出、吊包等；在精煉爐工位劃分為座包、送電、吊包；在VD爐工位劃分為座位、開始抽真空、達到高真空、破空、軟吹氫和吊包；在連鑄工位劃分為座位、開澆、停澆。對各個節(jié)點間的標準時間、每爐實際生產(chǎn)時間進行比較分析。
3.2.4 誤工管理
誤工管理主要數(shù)據(jù)由2級計算機自動產(chǎn)生，2級計算機系統(tǒng)自動采集每個工位的作業(yè)時間，并把每個工位的標準作業(yè)時間與實際作業(yè)時問進行比較。如果實際作業(yè)時間大于標準作業(yè)時間，則對該工位產(chǎn)生一個誤工信號，并由操作工輸入誤工大分類。輸入完成后，將誤工開始、結(jié)束信息傳送到3級計算機系統(tǒng)，由分廠管理人員在3級計算機上進行分析確定小分類，并由此產(chǎn)生誤工代碼一起送4級計算機系統(tǒng)。
3.2.5 工裝管理
為電爐、大包、中間包、結(jié)晶器、底電極等重要工裝設備建立檔案，從設備上線開始對設備的使用情況進行跟蹤，對每次上線使用時間、使用次數(shù)、生產(chǎn)產(chǎn)量、故障情況、維修等進行記錄，隨時可調(diào)閱工裝設備的使用情況及歷史記錄。
3.3 鑄坯庫管理子系統(tǒng)
連鑄過程機對鑄坯進行跟蹤，切割下線后鑄坯跟蹤信息被送到3級計算機系統(tǒng)，此時3級計算機系統(tǒng)就將此鑄坯信息保存下來，并認為該鑄坯自動入庫到一個稱為下線鑄坯庫中。下線鑄坯庫是一個虛擬的鑄坯庫，它是指在鑄坯下線后放在冷床上或其它地方而未經(jīng)過質(zhì)檢的鑄坯的集合。對下線鑄坯庫的管理主要是判驗是否合格，如合格則入庫到正品鑄坯庫，同時也就出下線鑄坯庫；如不合格則進行精整，然后再判驗；如仍不合格則請求報廢，報廢后就出下線鑄坯庫。
對進入正 品鑄坯庫的管理就按一般的庫存管理進行入庫、出庫、盤點等，以及進行收付存報表統(tǒng)計。
3.4 成本核算和生產(chǎn)統(tǒng)計子系統(tǒng)
成本核算和生產(chǎn)統(tǒng)計是煉鋼生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的重要部分。煉鋼生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)對成本核算細化到按爐次進行，2級計算機系統(tǒng)跟蹤到每爐鋼水的廢鋼消耗、合金消耗、輔料消耗、能源消耗，并將其送煉鋼生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)。煉鋼生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)2級采集的物質(zhì)能源消耗數(shù)據(jù)及其它不能自動采集的物質(zhì)消耗的分攤數(shù)據(jù)、人員工資成本分攤數(shù)據(jù)等成本數(shù)據(jù)，從4級讀取物質(zhì)能源計劃價格、每天交接班時對當夭的每爐成本進行計算，然后根據(jù)對當班、當天所有爐次按鋼種進行綜合計算，計算出每班和每日的分鋼種成本。在月底對當月生產(chǎn)的所有爐次進行計算，得出月分鋼種成本。生產(chǎn)統(tǒng)計主要是按生產(chǎn)工位和爐次對每個工位的產(chǎn)量、主要物質(zhì)能源消耗進行統(tǒng)計，生成各工位生產(chǎn)統(tǒng)計日報表及分廠綜合日報表。
3.5 質(zhì)量管理子系統(tǒng)
質(zhì)量管理主要是以爐次為單位進行并具體到每塊鑄坯，為每塊鑄坯建立臺帳，這樣可對每塊鑄坯的質(zhì)量進行管理。鑄坯質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括兩個方面：一方面為質(zhì)量檢驗結(jié)果數(shù)據(jù)，如鋼水化學成分，鑄坯化學成分，高倍、低倍檢驗結(jié)果，機械力學性能檢驗等質(zhì)檢數(shù)據(jù)；另一方面為物料跟蹤數(shù)據(jù)，即在生產(chǎn)過程中實時采集的與質(zhì)量有關(guān)的各種工藝參數(shù)。質(zhì)量管理功能包括：
工藝標準管理煉鋼工藝卡、連鑄工藝卡、考核標準制定、工藝數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
成品質(zhì)量管理質(zhì)量異議錄入、軋鋼返廢錄入、質(zhì)量異議統(tǒng)計報表、軋鋼返廢統(tǒng)計報表、連鑄坯檢驗統(tǒng)計臺帳。
統(tǒng)計分析分鋼種高倍情況統(tǒng)計、分鋼種低倍情況統(tǒng)計、化學成分檢驗統(tǒng)計、機械力學性能統(tǒng)計。
3.6 設備及機旁備件管理子系統(tǒng)
設備、備件的基礎(chǔ)管理功能主要在XCMIS完成。煉鋼MFS主要對分廠設備領(lǐng)用進行統(tǒng)計，實現(xiàn)設備領(lǐng)用分類定額修改、設備領(lǐng)用考核標準修改、設備熱停及自動澆注率修改、設備停機時間數(shù)據(jù)錄入、設備故障錄入、設備重大事故數(shù)據(jù)錄入、分廠設備管理人員月度工作考核、分廠對外包業(yè)務考核指標修改、分廠對外包業(yè)務考核要求修改、分廠對外包業(yè)務月度考核數(shù)據(jù)錄入、備件質(zhì)量跟蹤結(jié)果錄入、備件消耗錄入。
3.7 員工崗位管理子系統(tǒng)
員工崗位管理主要是對員工在分廠崗位上的工作情況進行考核管理。主要包括：員工基本信息的錄入、修改、打??；班組長考核指標錄入、修改、考核成績錄入以及考核成績冊的顯示；員工考核指標錄入、修改、考核成績錄入以及考核成績的顯示統(tǒng)計。
3.8 信息查詢子系統(tǒng)
信息查詢子系統(tǒng)是通過Web瀏覽器對3級計算機系統(tǒng)的信息進行瀏覽。該子系統(tǒng)的優(yōu)點是不需安裝客戶端軟件，只要將客戶機連接到煉鋼3級的局域網(wǎng)上，有授權(quán)的用戶和口令就可對授權(quán)的相應信息進行瀏覽查詢。本功能為今后信息化的進一步發(fā)展打下基礎(chǔ)。
3.9 通信接口
(1)從XCMIS接收的數(shù)據(jù)實時接收XCMIS生產(chǎn)計劃并分解成爐次計劃傳送到2級；接收XCMIS新的工藝卡數(shù)據(jù)；從XCMIS采集能源、動力消耗數(shù)據(jù)；從XCMIS讀取物質(zhì)能源的計劃價格、成本定額。
(2)發(fā)送給XCMIS的數(shù)據(jù)實時將設備狀態(tài)信息傳送到XCMIS；在鑄坯下線后將爐次生產(chǎn)實績傳送到XCMIS；將爐次成本數(shù)據(jù)傳送到XCMIS；將鑄坯出庫數(shù)據(jù)傳送到XCMIS。
(3)與軋鋼MES的通信將熱送信息送軋鋼3級計算機。
(4)與過程機之間的通信MES將煉鋼生產(chǎn)計劃、工藝標準、物質(zhì)價格等信息發(fā)送給2級2級將生產(chǎn)實績、物料跟蹤、質(zhì)量跟蹤等跟蹤數(shù)據(jù)送MES系統(tǒng)。
3.10 用戶授權(quán)管理
隨著信息化的發(fā)展，信息安全管理是信息化的一個重要課題。本系統(tǒng)采取對用戶授權(quán)的方式來進行安全管理，按功能把應用系統(tǒng)分成多個組，將用戶分配到每個組中，每組用戶權(quán)限一樣，對每個功能界面的查詢、修改、刪除等權(quán)力授予相應的功能組。這樣，用戶就有了相應的組的權(quán)限。
具體管理功能有：功能授權(quán)管理，包括查詢、打印、添加、刪除、修改功能授權(quán)用戶組；用戶組管理，包括查詢、打印、添加、刪除、修改用戶組；用戶管理，包括查詢、打印、添加、刪除和修改用戶。
4 應用情況
該系統(tǒng)于1002年S月在現(xiàn)場投入試運行，在試運行期間對系統(tǒng)功能進行了考核。該系統(tǒng)投運后，在生產(chǎn)管理、成本核算、質(zhì)量管理等方面為用戶提供了很好的輔助手段，使分廠管理上了一個臺階，得到用戶很高評價，并于2002年12月通過用戶組織的驗收。
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