钢铁企业MES的技术特点与行业应用

钢铁企业MES的技术特点与行业应用,MES技术总监毕英杰上海宝信软件股份有限公司ShanghaiBaosightSoftwareCo.,Ltd.,主要内容一、我国钢铁企业的生产特点与信息化现状二、钢铁企业MES的特征与核心地位三、钢铁企业MES的技术特点四、钢铁企业MES的行业应用五、钢铁企业MES的发展趋势,一、我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,我国目前共有钢铁企业上百家.其中:年产量500万吨钢以上的企业有4家年产200万-500万吨钢的企业有11家年产50万-200万吨钢的企业有35家企业信息化建设的水平参差不齐,总体水平较低.尤其是在MES的应用上，尚处于起步阶段。上世纪八十年代开始,涌现了以宝钢为代表的大批现代化企业,大大加快了我国钢铁企业信息化建设的步伐.,我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,钢铁企业具有自身的行业特点，其生产环境苛刻，生产过程中涉及各种突变和不确定性因素，对应急处理和例外处理要求极高。产品质量的好坏不光靠事后的检验，而是必须贯穿于生产的全过程中，从产品的质量设计、质量监控、质量判定到质量分析，一贯质量管理在钢铁企业应用得非常广泛。,我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,其他行业的生产信息处理过程大都是由多到少，由众多的零部件组装成一个产品。钢铁行业则相反，由少到多，例如，一炉钢浇成多个坯，一块坯轧成多个材。信息处理量呈不断膨胀的趋势；针对这些信息的处理与挖掘分析对生产管理与经营决策，会起到非常重要的参考作用。,我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,冶金生产的连续性，增加了计划编制的难度。中间产品或在制品大都呈高温或流动状态，前后工序紧密衔接、相互影响，各生产单元可变因素多，生产过程中各种因素的波动，因此，必须引入一体化计划的概念，对生产过程进行整体优化，以平衡物流，使生产有序地进行。,我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,企业经营方式也由传统的以产定销模式，改变成按订单生产；所以，如何最大限度地满足用户的特殊加工要求，如何把握合同的进度、实现按期交货，成为钢铁企业争取客户的一个重要因素.激烈的市场竞争导致产品价格不断降低，利润空间越来越小，从而迫使企业必须增强内在素质，以降低生产成本。,我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,综合以上行业特点，国内外一些先进的钢铁企业如德国的蒂森、日本的新日铁、韩国的浦项、我国的宝钢等,均采用了基于ERP/MES/PCS三层架构的整体信息化方案,并且以MES为核心,我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,根据中国钢铁工业协会2003年对65家重点的调查统计，在基础自动化和过程自动化方面，整体普及程度和应用水平大大提高，但MES在冶金企业生产过程整体应用水平还很低。在应用状况最好的轧钢工序，应用率也仅有41.7%，而最差的烧结工序仅为4%，至于在整个冶金产线配置完整的MES系统并成功应用的的实例则极为有限，也只有宝钢等少数企业。,我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,目前在国外有关MES的研究非常广泛，并取得了积极的进展，一些软件公司开发成功了商品化的MES软件产品，如德国的SimenZ、美国的Rockwell、意大利的Danieli、韩国的Posdata、德国的PSI等等。但在我国MES产品则很少，尤其是在钢铁方面.上海宝信软件公司在国家863计划的支持下，联合国内多家大学、研究单位，开发成功了我国第一套冶金工业MES产品化软件。,我国钢铁企业的生产特点与信息化现状,二、钢铁企业MES的特征与核心地位,MES在钢铁企业信息系统中的地位,MES最具有行业特征，不同行业MES功能差异很大，这是因为MES直接反映底层工艺设备的特点，至今世界上还没有一个适合于所有行业的MES通用产品。如果用一句话来描述MES的核心功能，就是：计划、调度加实时处理。,MES在钢铁企业信息系统中的地位,ERP(企业资源计划系统）,整体优化的计划与设计,事件触发的实时数据处理,应对突发事件的实时调度,生产状态的实时监控,设备运转状况在制品的质量状况合同的动态跟踪,故障紧急处理计划动态调整,生产实绩收集在制品生产履历跟踪成本、合同信息抛帐,过程数据,PLC/DCS,人工数据,检化验数据,一体化计划产品质量设计产品生产设计,MES(制造执行系统）,MES在钢铁企业信息系统中的地位,钢铁企业MES在ERP/MES/PCS三层架构中起到承上启下的关键作用,是从企业经营战略到具体实施之间的一道桥梁，典型的钢铁企业的MES控制问题可以归结为：上下连通现场控制设备与企业管理平台，实现数据的无缝连接与信息共享；前后贯通整条产线，实现全生产过程的一体化产品与质量设计、计划与物流调度、生产控制与管理等，从而实现整个企业信息的综合集成。,MES在钢铁企业信息系统中的地位,三、钢铁企业MES的技术特点,钢铁企业MES的应用功能架构模型,MES,ERP,PCS,炼铁MES,炼钢,连铸,线材MES,热轧,冷轧,钢铁企业MES应用功能模型之一,ERP,PCS,炼铁MES,炼钢MES,连铸MES,线材MES,热轧MES,冷轧MES,钢铁企业MES应用功能模型之二,钢铁企业MES的技术特点,钢铁企业MES具有本行业特有的技术特点，主要包括：1）、较强的一体化计划编制技术2）、适应柔性生产的动态优化调度技术3）、满足敏捷制造的实时处理技术4）、完善的产品规范和冶金规范体系5）、面向决策和操作的全面质量管理技术6）、实时动态的合同执行进程跟踪管理技术,钢铁企业MES的技术特点,1）、较强的一体化计划编制技术炼钢-连铸-热轧一体化作业计划编制技术是冶金工业MES的关键技术，也是目前美国、欧洲、日本等发达国家钢铁企业和工业自动化领域的一个前沿研究领域。切实可行的一体化解决方案仍然是各国研究的重点。在钢铁企业中加入一体化计划编制技术，对提高我国钢铁企业整体生产组织的水平，实现钢铁生产的物流平衡、资源平衡、时间平衡，提高设备利用率和效益等等，具有重要的意义。,炼钢-连铸热轧一体化作业计划编制技术,板坯浇注计划与轧制计划的匹配,板坯宽度,轧制顺序,板坯浇注顺序,2）、适应柔性生产的动态优化调度技术异常情况下的重组调度技术；多种工艺路线情况下，人机协同的动态生产调度技术；对各工序的生产组织动态跟踪，对现场发生的紧急情况提供操作指导等,钢铁企业MES的技术特点,3）、满足敏捷制造的实时处理技术无论是计划调度、质量判定、物料跟踪、合同跟踪还是生产实绩收集、成本核算都由生产中发生的事件触发，进行实时抛帐和即时处理。,钢铁企业MES的技术特点,4）、完善的产品规范和冶金规范体系,用户合同,产品规范,最终用途,用户代码,冶金规范,产品标准及产品极限规格,尺寸公差及包装标记,各类放行标准,在线取样要求,质保书内容规定,工序指定及各工序工艺控制参数,用户订货时，一旦提出明确的产品需求，通过指定具体的产品规范、最终用途，用户代码配上具体的冶金规范，就能表述该产品从材料准备、生产、检验、放行等全过程的一系列具体质量要求。,质量设计,钢铁企业MES的技术特点,5）、面向决策和操作的全面质量管理技术,按用户的订货要求来设计工艺加工方案及各工序的工艺控制、质量参数。,质量设计,跟踪质量履历自动进行质量异常报警,质量跟踪,自动进行产品质量判定-质保书制作,质量判定,-日质量统计-质量分析报告,质量分析,反馈,计划,执行,检查,用户订单,钢铁企业MES的技术特点,6）、实时动态的合同执行进程跟踪管理技术合同跟踪从订单生成开始，根据生产实绩的实时合同抛帐作业，对合同各工序生产欠量及各工序通过的最晚时间进行动态平衡，实时监控合同进度，动态反映合同的库存量、封锁量、计划量、通过量，直到成品发货为止，真正实现实时动态的合同跟踪管理技术。,钢铁企业MES的技术特点,四、钢铁企业MES的行业应用,钢铁企业MES的行业应用,目前国内钢铁企业正在开展新一轮的信息化浪潮，已经完成或正在实施的MES系统多达四十多个，其中宝钢就占了一半，包括：上海宝钢股份公司、上海一钢公司、上海益昌薄板公司、宁波宝新不锈钢公司、马鞍山钢铁公司、涟源钢铁公司、上海五钢公司、邯郸钢铁公司、包头钢铁公司、吉林通钢、鞍钢新轧公司、梅钢公司、攀枝花钢铁公司、济南钢铁公司、江阴兴澄特钢公司、济南钢厂等等,宝钢股份信息化系统,各质检站,称量点,理化检验中心,过程控制系统(203个),基础自动化系统(xxxx个),MES,PCS,综合信息管理,OA/厂务,人力资源,档案管理,铁区管理系统,企业数据仓库决策支持系统,炼钢-连铸/初轧-热轧-冷轧,-钢管/高线L3系统(20个),ERP,ERP,生产支持系统,设备管理,能源管理,采购管理,运输调度管理,项目管理,SYC,CYC,OGS,CLTS,工程设备采购管理,电子商务平台宝钢在线,企业门户,用户,供应商,Internet,销售管理,生产管理,出厂管理,质量管理,整体产销管理系统,财务管理,销售管理,生产管理,出厂管理,质量管理,财务管理,钢管L4系统,SCM,攀钢信息化系统,各检化验L2系统,过程控制系统炼铁、炼钢、热轧、冷轧,基础自动化系统,MES,PCS,炼钢-热轧-冷轧-新轨梁L3级系统(4个),ERP,整体产销系统,统计系统,销售管理,质量管理,铁区管理,成本及会计管理,出厂管理,生产管理,统计管理,涟钢信息化系统,ERP,MM,PP,SD,QM,FI/CO/AM,运输管理,采购管理,档案管理,ERP,MES,涟钢光纤主干网,检化验系统,计量系统,基础自动化,PCS,过程控制,人力资源,马钢信息化系统,上海一钢公司信息化系统,ERP,各质检站,理化检验中心,冶炼过程控制(炼,钢-连铸-快分系统),热轧过程控制(板坯库,加热,炉,轧机,钢卷库,磨辊),基础自动化系统,MES,PCS,综合信息管理,OA系统,人力资源,档案管理,销售管理,生产管理,出厂管理,质量管理,产销一体化系统,财务管理,统计系统,统计分析,四炼钢-连铸MES系统,1780热轧MES系统,ERP系统,生产支持系统,设备管理,能源管理,采购管理,运输调度管理,铁区管理系统,SYC,CYC,地磅计量,铁区过,程控制,江阴兴澄特钢信息化系统,过程控制系统炼钢、连铸、轧钢,基础自动化系统,MES,PCS,炼钢-连铸-轧钢-短流程L3级系统(个),ERPL4,产销管理系统,其他系统,销售管理,质量管理,物资、备件,成本及会计管理,出厂管理,生产管理,设备管理,人力资源管理,检化验系统,上海梅钢公司信息化系统,各质检站,称量点,理化检验中心,铁区过,程控制,冶炼过程控制(炼,钢-连铸-快分系统),热轧过程控制(板坯库,加热,炉,轧机,钢卷库,磨辊),基础自动化系统,MES,PCS,综合信息管理,OA系统,人力资源,档案管理,销售管理,生产管理,出厂管理,质量管理,铁区管理系统,产销一体化系统,财务管理,统计系统,统计分析,炼钢-连铸MES系统,ERP,热轧MES系统,ERP系统,生产支持系统,设备管理,能源管理,采购管理,运输调度管理,宁波宝新不锈钢信息化系统,ERPMES,各质检站,理化检验中心,过程控制系统,基础自动化系统,PCS,综合信息平台,OA/HR/档案/财务门户/E-MAIL,销售管理,CIPS集成生产系统,成本管理,ERP系统,生产支持系统,设备物资综合管理系统,存货管理,发货管理,合同处理,机组计划、命令与实绩,合同跟踪,原料管理,质检管理,综合统计,上海五钢公司信息化系统,ERP,MM,PP,SD,QM,FI/CO/AM,人力资源,设备管理,档案管理,能源管理,二次材生产型MES,离散生产型MES,ERP,MES,连续生产型MES,五钢光纤主干网,能源EMS,检化验系统,称量系统,基础自动化,PCS,过程控制,.100T电炉-连铸/模铸-初轧-沪昌合金棒材产线.60T电炉-连铸/模铸-初轧-不锈钢棒线材产线,1.小电炉-模铸-初轧-特冶-锻造-高合金热轧产线2.板带3.热带,.高密度银亮加工中心.不锈钢管加工中心3.冷带中心4.制品中心,OA,数据统计数据仓库,废钢管理系统,liveCache,SupplyNetworkPlanning,SupplyChainCockpit,DetailedScheduling,ProductionPlanning,DemandPlanning,AvailableToPromise,上海益昌公司信息化系统,基础自动化系统,质量管理,生产管理,出厂管理,合同处理,原料管理,库区（存货）管理,质检管理,产品规范,发货管理,计划管理,实绩管理,准发管理,OA系统,产销管理系统,轧辊管理,酸洗,01,冷轧,02,新脱脂,03,04,平整,05,平整后,纵剪,06,平整后,横切,07,镀锡,08,镀锡后,横切,09,#1,镀锡后,横切,10,#2,L2过程控制系统,人事系统,ERP+MES,PCS,原辅料购运储管理,委外加工,出厂,管理,功能,完善,冶金规范,质检,管理,功能,完善,设备维修综合管理系统,设备管理,检修管理,合同管理,点检管理,在线检测接口,维修成本,固定资产,故障管理,备件系统,费用管理,领用管理,机旁库,修复件管理,基