钢铁企业信息化新技术

钢铁企业信息化新技术(2009发布)摘要叙述了钢铁企业信息化的目标、任务和四级功能结构，重点阐述了产销一体化系统ISPS和钢铁企业信息化的六类关键技术。关键词四级功能结构；产销一体化；合同跟踪；优化计划和调度；物料跟踪；动态成本从1985年首钢把王安机用于若干管理业务开始，我国钢铁企业信息化的探索之路已走过了20年，经历了从MIS到CIMS到ISPS(IntegratedSystemfOrProduction&Sales)探索阶段。MIS的思路不错。20世纪我国钢铁行业做了三四十个实验系统，有些系统在局部业务中一直使用，作为整体系统留下的不多，马钢的项目是其中的硕果仅存者。究其原因，除了当时企业的体制和机制问题外，没有抓住钢铁企业生产经营的要害实施管理创新是一般的MIS不能打动企业高层的根本原因。CIMS是工业领域信息化的里程碑，它促进了制造业的巨大进步。我国把它列入863计划，各行各业搭车跟进并不奇怪。但是，钢铁业与传统的制造业毕竟不同，制造的不确定性对计划的调整和实时调度要求很高。当时人们并没有认识到这一点，因此，在钢铁企业搞CIMS没有取得预期的效果。需要指出的是，今天在钢铁业继续沿用CIMS的概念，会引起不必要的误会。ISPS产销一体化技术最早诞生于20世纪70年代美国的美钢联，以后经过在韩国的浦项钢铁、日本的新日铁、德国的帝森克鲁伯以及我国台湾的中钢、上海的宝钢等公司的实践，逐步丰富、完善、推广。ISPS的核心是通过销售订单向生产计划及作业指令的转化，把市场需求准确及时地映射到生产制造中来，从而提高企业对市场的反应能力，提高企业竞争力。ISPS技术在钢铁工业中的地位和作用可以与CIMS在传统制造业中的地位和作用相媲美。ISPS带来了巨大的效益，它的技术成果随之被商业化产品化，成为know-how。进入21世纪，随着我国宝钢、武钢、鞍钢等企业先后引进相关的技术诀窍，中国钢铁工业协会组织专家跟踪解读，钢铁企业产销一体化的技术逐渐浮出水面。与此同时，中国金属学会组织专家学者跟踪了钢铁生产MES技术。本文对我国钢铁企业信息化四年来的实践经验进行了初步的技术小结，读者从所列举的参考文献412中可以理出中国钢铁工业协会、上海宝信软件公司、冶金自动化研究设计院、东北大学、武汉钢铁公司、创智软件园公司等单位研究者的探索轨迹。1 钢铁企业信息化的目标和任务企业管理信息化的目标是运用现代信息技术，把先进的管理思想和方法引入管理流程并改造流程，提高管理水平和效率，促进管理创新；建立一个与企业生产、经营、管理融为一体的计算机支持的信息系统。这个信息系统是支撑企业运营的信息平台和重要的管理手段。钢铁企业管理信息化的基本任务概括为：(1)打通关键路径，实现产销一体。采用信息技术，实现从订货合同到生产计划、制造作业计划、制造作业指令、产品入库出厂发运的信息化，生产与销售连成一个整体，计划调度与生产控制有机衔接；即使不改变工艺技术和设备也能缩短交货期，提高准时交货率，大大加速生产营销流程。可以看出：钢铁企业信息化要获得显著效益，要上台阶上水平，必须打通这条关键路径。打通了这个关键路径，还不算解决了企业信息化的全部问题；打不通这条关键路径，肯定还没有解决钢铁企业信息化的根本任务。(2)质量设计进入制造，质量控制跟踪全程。(3)成本管理覆盖生产流程，资金控制贯穿企业全部业务活动，不仅有事后审计，而且有事中监控，还有权威的刚性预算。(4)仓库管理的信息化，使得异地分散的实物实现就近存放和统一管理，避免重复储备。信息化后的仓库，实物和账目相符，可使库存合理化，压缩冗余。(5)阳光采购，整合供应链。采购信息化使科学合理的采购程序得以实施，制衡环节固化，有效掌握供应商动态，实施本企业采购战略，降低采购成本，保证采购品的合理价位，保持企业供应链的稳定。(6)销售网络化，实施信息化客户管理。(7)建立和完善设备运行状态监视和信息化的设备维修系统，减少非计划检修对生产的影响，提高设备作业率和完好率。(8)人力资源管理。除了劳动工资、人事、档案之外，现代的人力资源还应体现企业的人本思想，把对员工的考核、任用、培训结合起来，利用网络技术，建立一个学习型的企业文化环境。(9)钢铁企业的各级管理者，除了和文字数字打交道之外，还要关注生产现场。因此，多媒体技术支持的办公自动化系统是需要的。考虑到采购人员、销售人员出差、厂长经理实时办公等因素，远程接人办公系统也是十分有用的。(10)董事会、经理办等企业管理的高层机构需要建设一个拥有商业智能的信息中心，以便能够看到企业每日动态、经营日结、财务月结、关键生产现场以及从数据仓库挖掘而获取的有关质量、销售、客户、成本、消耗等方面的深加工信息，以轻松驾驭企业。(11)固定资产投资项目的管理。(12)能源管理，包括能源需求预测、能源供应协调、能源实绩收集和能源控制。(13)铁前生产管理，包括大宗原料燃料进场、堆放、发料；焦化、烧结、球团和高炉的配料、上料、生产和结算。(14)建立和完善计量、检验化验的网络化及信息采集处理系统。(15)建立和完善数据仓库和知识获取系统。(16)建立全面、统一、共享的企业信息网络平台。相对于早期企业管理信息系统技术，现代企业信息网络具有全面、统一、共享三大特点。信息共享到什么程度，与管理方法、技术进步有关。在钢铁企业没有打通订货、生产、质量、财务、销售等关键路径，实现产销一体化之前，生产制造与管理之间功能隔离，数据往往要落地，难以实现共享。现代的信息技术和管理系统，已经解决了传统制造业中CAD-CAM-CAPP-MRPll-ERP-SCM-CRM之间的集成，也解决了钢铁企业中生产管理、质量管理、销售管理、采购管理、财务管理、设备管理的集成，使全面的信息共享得以实现。这样可以把握钢铁企业各种管理业务，体现了精益生产的思想，对生产经营活动，实现事先计划，事中控制的理念，与企业资源计划ERP的精髓不谋而合。2 钢铁企业信息化的功能框架随着信息技术、自动化技术和管理方法的创新，传统的钢铁企业信息化六级功能机构被简化为四级。我们按照四层体系结构的框架讨论现代钢铁企业信息化，即钢铁工业生产控制系统PCS、钢铁生产制造执行系统MES、钢铁企业资源管理系统ERM和钢铁生产经营知识获取和管理系统KMS。2.1 钢铁工业生产控制系统PCS钢铁工业生产控制系统PCS包括了烧结机控制系统、高炉控制系统、能源中心控制系统、计量数据采集系统、检化验数据采集系统、铁水预处理控制系统、转炉及电炉冶炼控制系统、精炼控制系统、连铸控制系统、轧坯出库入库控制系统、加热炉控制系统、热轧控制系统、冷轧控制系统、精整作业系统、钢管库位控制系统、涂镀控制系统等。它们接受从MES传来的作业指令，执行这些指令，执行的结果变成生产实绩，回馈给MES。PCS是钢铁企业信息化中最贴近生产工艺的组成部分。它的上面是钢铁生产制造执行系统MES。2.2钢铁生产制造执行系统MES。钢铁生产制造执行系统MES包括了能源中心的监控，铁前生产监控，炼钢、连铸、轧制及涂镀等工艺构成的制造过程，重点在炼钢之后。它的功能是，按照用户订单，编排、协调由炼钢、连铸、轧制、涂镀等组成的工艺路线，并根据质量判定的结果，调整中间产品，使之均衡而经济地生产，最终把订单转化成作业指令。这中间还要采集工序成本数据和能源消耗的数据，提供给上一级的财务管理。MES要管理炼钢、连铸、加热、轧制、精整、涂镀等工序的规程和作业标准；对用户订单做出质量设计，计算新需要的材料并提出申请，基于这些，确定铁水需求量和必要的铁水预处理计划；编制冶炼计划、浇铸计划、轧制计划、精整计划，涂镀计划。根据这些计划，发出相应的制造命令和取样检化验命令。MES还要收集各工序的生产实绩，收集板坯库、精整库等中间产品库及成品库的实际库存状况。完成炼钢及精炼的成分判定，浇注、轧制和涂镀质量判定。根据生产实绩和质量判定以及ERP发来的直接指令，对作业计划做出动态调整。为了保证制造的正常运行，还需要对在线运转的工艺设备，如铁水包、钢水包、吊车、转炉、电炉、轧机、涂层设备、镀层设备等状态进行监控。MES向PCS收集生产实绩和检验化验结果，接受从扩展的ERP来的用户订单，并向它反馈用户订单执行状态。宝钢股份、武钢、湘钢、马钢、济钢、宝钢集团上海一钢等企业建成了重点生产线的MES。2.3 钢铁企业资源全面管理系统ERM钢铁企业资源全面管理系统以产销一体化系统为核心，集成销售管理、采购管理、生产管理、质量管理、财务管理、设备运行和维护管理、人力资源管理、固定资产投资项目管理、能源管理、铁前生产管理、客户关系管理、供应链管理、办公自动化、企业驾驶舱(可视化信息中心)等，构成钢铁企业的全面资源管理系统，打造企业信息平台，实现物流、资金流和信息流同步，提升企业管理水平，促进管理创新。钢铁企业资源的全面管理系统ERM，与ERP既有共同之处，又有许多不同的地方。宝钢股份、武钢、马钢、衡阳钢管、江阴兴澄特钢、湘钢、通化钢铁、天津钢管、承钢、涟钢、新兴铸管、杭钢、宝钢上钢一厂、石钢、邢钢、济钢、首钢、宝钢上海五钢、宝钢梅山等企业在建设企业资源管理系统中取得了阶段性的成果。2.4 钢铁生产经营知识获取和管理系统KMS目前，宝钢股份和通化钢铁还在ERM之上建立了钢铁生产经营知识获取和管理系统KMS。钢铁生产经营知识获取和管理系统KMS的基础工作是建立一批涉及企业生产和经营的数据仓库。对这些数据仓库采用联机分析技术、可视化技术和数据挖掘技术，获取知识，实施深度数字化管理，为企业的技术创新和管理创新服务，取得了初步的效果。根据钢铁企业的实际，现列出10类主题词供设计数据仓库时参考。(1)综合统计 综合类统计报表、产线日报、产线日报，产量报，技术经济指标。(2)生产管理 生产指标分析、库存分析、重点产品分析、非计划产品分析、合同分析。(3)铁前生产管理 煤焦使用分析预测，煤焦库存分析预测，矿石使用分析预测，矿石库存分析预测，料场平衡分析，原料区、煤焦、烧结、球团、高炉炉料日配比、配煤、配矿、月年原料质量、产品质量、成本、消耗、产出等技术指标统计分析。(4)质量 产品质量统计、产品质量变化趋势、产品趋势预测、产品性能预测、产品与用户群关系、工艺分析、新产品分析、影响质量因素的发现和分析。(5)销售 客户履历、钢种的智能化推荐、价格履历、合同接受率、各个品种合同执行状况、各个用户合同执行状况、用户质量异议、销售财务、交货周期、成品库存、成品交库、成品出库的分析。(6)成本 成本构成、成本因素、成本趋势、质量成本、设备维修成本、能源成本、原材料成本、运输成本、人工成本、工序成本分析、成本与品种、成本与售价、成本与技术改造的分析。(7)财会 会计明细、会计汇总、期间管理费用、期间销售费用、期间研发费用、会计报表、财务比率、应收帐、应收票据、原材料存货资金、备品备件存货资金、半成品存货资金、产成品存货资金、副产品存货资金、销售收入等的统计，以及产品盈利能力的分析、资本分析、税务分析、现金流量分析、报支系统数据和票据分析。(8)设备和备件 设备技术状况、设备故障分析、设备维修实绩、设备维修费用、固定资产、备件库存构成、备件价格、备件消耗、备件消耗费用、物资采购、点检标准与实绩对比。(9)人力资源 员工的年龄结构、文化结构、专业结构、性别结构、岗位结构等管理，以及各种结构与工薪的关系、员工的培训、技能升迁、录用、退休、调出，业务骨干流失分析。(10)基本建设和