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MES系統(tǒng)在無縫鋼管廠的應用
發(fā)布時間：2012-05-27    
摘要：企業(yè)信息化是指企業(yè)利用現代信息技術，以企業(yè)過程再造為基礎。通過對信息資源的深入開發(fā)和廣泛利用。實現企業(yè)經營活動的自動化、管理方式的網絡化、決策支持的智能化和商務運行的電子化。不斷提高企業(yè)生產、經營、管理、決策的效率和水平。進而提高企業(yè)經濟效益和市場競爭力的過程。

目前，在鋼管制造領域。多數企業(yè)還沒有進行完整的信息系統(tǒng)規(guī)劃或建設。在實際生產管理和企業(yè)發(fā)展中遇到大量問題。無法及時為管理層提供準確的決策支持，制約了企業(yè)核心競爭力的進一步提升等。

    鋼管制造企業(yè)在全面實施自動化、信息化建設過程中，光靠提高設備控制的自動化水平并不能解決全部問題。在設備和過程控制系統(tǒng)之上存在產銷一體化管理的功能需求，必須實現過程信息與管理信息的全面集成。本文重點介紹MES系統(tǒng)在鞍鋼股份有限公司無縫鋼管廠的應用情況。

　1 MES系統(tǒng)實施的背景

    鞍鋼無縫鋼管廠是鞍鋼股份有限公司下屬的一個成材廠，擁有4條熱軋生產線、2條石油管加工生產線、3套(臺)熱擴管機組；生產規(guī)模大，品種規(guī)格多，工藝復雜，裝備水平高，具有完善的基礎自動化系統(tǒng)(L1)、過程自動化系統(tǒng)(L2)、先進的鋼管連軋生產工藝。鞍鋼無縫鋼管廠生產工藝流程如圖1所示。

 

圖1 鞍鋼無縫鋼管廠生產工藝流程示意

    鞍鋼無縫鋼管廠原先采取二級人工管理的粗放式手段，由人工完成生產計劃的下達和調度，生產線上各單體設備之間的信息傳遞也是依靠人工傳遞報表來實現，一級生產計劃由股份公司下達生產任務；二級分廠作業(yè)計劃是由分廠進行合同歸并、制定日作業(yè)計劃，由廠級制定月、日生產計劃，下達至各生產線并實施執(zhí)行。廠級計劃員既要保合同，又要保生產，還要根據原料材質、鋼坯直徑、管體外徑、下料長度等進行綜合考慮，將同規(guī)格產品集中軋制，減少換輥時間，減少換工具調整及生產準備時間，提高軋管機作業(yè)率。這種管理水平雖然可以滿足大批量、單品種的初級生產階段需要，但當信息傳遞不及時或不暢通時就會出現“信息孤島”現象，從而影響生產的正常運行，與完善的L1、L2自動化系統(tǒng)不匹配．制約了生產效率的提高。

    隨著生產規(guī)模的不斷擴大、產品品種的增多、高鋼級產品的開發(fā)、市場競爭的白熱化以及生產經營的國際化，落后的生產計劃管理模式已難以滿足現代化大型企業(yè)管理的要求。由于管理水平落后，人為因素難以避免，經常出現對計劃執(zhí)行信息掌握不足的現象，造成多次換輥、換工具，鋼管成材率低，能源消耗大，軋管機能力達不到最高水平，非計劃產品率上升，銷售利潤下降等問題，致使計劃執(zhí)行兌現率低，時常發(fā)生交貨期延誤或錯發(fā)現象。改革這種滯后的管理模式勢在必行。因此，對MES系統(tǒng)進行研究，并開發(fā)出實用的MES系統(tǒng)具有重要的實用價值。

    無縫鋼管MES系統(tǒng)的設置。給技術現代化和管理現代化提供了環(huán)境和工作平臺，使一流工藝技術的實現成為可能。

2 MES系統(tǒng)的應用

    2.1 MES系統(tǒng)配置

    鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)是一個集中計算機技術、網絡技術、數據庫管理技術及信息管理應用技術的有機整體。由5套服務器、5套開發(fā)維護終端、1套網絡管理終端、75套操作終端、16臺打印機及相應的網絡應用和網絡安全設備構成。

    1)服務器配置

    MES系統(tǒng)的服務器包括1套防病毒服務器、2套串口通訊服務器、2套數據庫服務器。數據庫服務器的選擇主要根據系統(tǒng)的數據處理量及處理速度的要求而定，設備型號為IBM P55A。該型號的小型計算機在處理能力上保證有足夠強的能力。并有適當能力冗余，以保證將來能進一步擴大其功能。數據庫服務器采用雙機熱備方式，磁盤陣列采用IBM DS5300，保證數據和應用的安全。

    2)客戶端硬件配置

    在鋼管廠各個部門和生產線上，根據職能設置相應的操作終端，進行設定、顯示和操作。操作終端包括生產計劃、技術質量、各條生產線共75套?？蛻舳私y(tǒng)一選用HP品牌的PC機(型號為DX2068)?？蛻舳说倪x擇主要考慮其相互之間的一致性。同種類型的計算機在進行網絡連接時出現不兼容的情況很少，因此可以從硬件的角度保證系統(tǒng)的可靠運行和網絡的物理安全。

    3)打印機配置

    打印機采用條碼打印機Intermec Px4I，激光打印機HP2015D。

    4)條碼掃描設備

    條碼掃描設備采用Intermec MODEL 730。

    5)系統(tǒng)的運行和開發(fā)環(huán)境

    選取操作系統(tǒng)時，考慮到操作系統(tǒng)是多用戶共享，一個用戶可能會對其他用戶產生有意無意的破壞，因此選擇IBM AIX操作系統(tǒng)作為數據庫服務器端。該操作系統(tǒng)性能非常穩(wěn)定，且安全性高。客戶端操作系統(tǒng)選擇了應用較普遍的Windows XP專業(yè)版。

    在開發(fā)工具的選取方面，前臺的開發(fā)工具利用Power Builder 10、Microso“Windows Office XP、C語言。Power Builder 10包含了許多新的和改進的語言功能，是功能強大的面向對象的編程語言。數據庫采用了IBM DB2 V9.1 FOR IBM AIX版本的數據庫產品，該產品是IBM公司研制的一種關系型數據庫系統(tǒng)。DB2主要應用于大型應用系統(tǒng)，具有較好的可伸縮性，可支持從大型機到單用戶環(huán)境，在unix、windows等平臺下應用。通訊軟件采用了IBM MQ FOR IBM AJX，后臺程序的開發(fā)采用與AIX結合性能好的Pro*C。

    6)網絡配置

    系統(tǒng)主干網絡為千兆，終端為百兆。網絡主干交換機采用H3C LS-3600-28F-EI。普通接入交換機采用H3C LS-3100-8C，光纖為單模8芯，通訊協(xié)議為TCP/IP。

    7)網絡拓撲結構

    鞍鋼無縫鋼管廠的生產控制室主要包括：原料準備操作室、環(huán)形爐操作室、穿孔機操作室、連軋管機操作室、再加熱爐操作室、定徑機操作室、冷床操作室、矯直機操作室、探傷機操作室、檢查臺操作室、測長/稱重操作室、通徑操作室、水壓機操作室、涂油機操作室、調度室、生產車間辦公室等。

    2.2 MES系統(tǒng)功能

    鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)是鞍鋼集團ERP項目二期工程的一部分，進行MES系統(tǒng)建設是為了實現鞍鋼無縫鋼管廠生產管理的高度自動化，信息交換和傳遞的網絡化，實現物料的動態(tài)跟蹤與管理、生產信息流與物流的同步，實時反映生產實績信息，按計劃組織生產，全程質量控制。

    MES系統(tǒng)在整個無縫鋼管廠計算機管理和控制系統(tǒng)結構中，擔負著非常重要的作用。MES系統(tǒng)在ERP似ES/PCS三層架構中起著承上啟下的關鍵作用，主要接收ERP系統(tǒng)下發(fā)的生產作業(yè)計劃等信息，以此進行生產組織，對二級系統(tǒng)下達生產指令，采集二級系統(tǒng)的生產實績，并將生產實績等相關信息上傳至ERP系統(tǒng)，同時完成相關的MES系統(tǒng)管理，實現生產計劃、生產實績、物料跟蹤、在線質量跟蹤、主要生產設備狀態(tài)、通訊、系統(tǒng)維護和統(tǒng)計查詢、發(fā)貨等項管理。鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)功能如圖2所示。

 

圖2 鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)功能示意

因此，鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，是生產活動與管理活動信息溝通的橋梁。上層ERP系統(tǒng)的銷售訂單等數據是MES進行生產計劃的依據；而下層的機組過程控制系統(tǒng)按照MES系統(tǒng)下達的生產指令進行控制，同時為MES系統(tǒng)提供實際生產活動中的各種實績。MES系統(tǒng)自身是一個集成的生產管理系統(tǒng)，各功能模塊之間實現信息集成和數據交換。各功能模塊之間通過數據共享、功能集成，達到指導生產并及時對現場生產數據進行分析反饋的目的。鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)架構如圖3所示。

 

圖3 鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)架構

    2.2.1 主要功能模塊

    鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)的管理范圍從管坯原料開始到成品發(fā)貨完成為止，主要功能包括：生產計劃與實績管理、質量管理、物料管理、通訊管理、設備停機管理、綜合統(tǒng)計、系統(tǒng)維護等，其系統(tǒng)功能層次架構如圖4所示。

 

圖4 鞍鋼無縫鋼管廠的MES系統(tǒng)功能層次架構