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钢铁企业信息化集成系统设计
发表时间:2005-6-5 胡星     来源:e-works
关键字:钢铁企业 信息化 集成设计 
本文针对大型钢铁企业信息化集成的特点,提出了自上而下总体规划的方法以及适合钢铁企业对信息交换的实际需求,对企业的信息化层次进行改造,规划了层次和分工,并对其实施后的效果进行了分析。实践表明,通过信息化集成研究能够使企业信息化更加科学合理。

    1.钢铁企业信息集成特点
    开发钢铁企业整体产销管理系统是以信息化带动工业化,转变经济增长方式,提高国民经济质量和效率,走新型工业化道路的重大举措,对促进国企改革、全面建设小康社会的宏伟目标具有十分重要的意义。虽然,钢铁企业在信息需求方面及其自身工艺技术、产品结构、生产组织、企业结构方面存在的特殊性。但是,由于钢铁企业对生产组织的要求较高,信息集成的复杂性和实时性也较其它企业高。从钢铁行业近十年的发展来看,针对提高产能、降低消耗、提高产品实物质量等方面,企业不断地进行技术改造,形成了以基础自动化和过程自动化为代表的企业信息化发展格局。与其它企业相比,钢铁企业生产过程具有相当强的连续性,流程化特点十分明显,因此钢铁企业自动化技术和控制技术多样性特别明显,这就决定了钢铁企业所建的ERP必须具备快速处理和交换信息的能力、演算复杂数学模型的能力,必须要有主干网络的支持。信息集成就是在异构、分布式计算机环境中能使企业内各类应用系统实现信息集成、功能集成和数据集成的软件系统。

    图1表示了钢铁企业信息化集成后的典型结构。
 
    归纳起来,钢铁企业信息集成具有以下特点:

    ⑴.信息集成以生产部门与其它部门的集成为主
    生产是钢铁企业最重要的部门之一。一段时间里,钢铁企业往往通过自己的信息中心量身定做能支持简单生产流程的管理软件。而对于采购、销售、技术质量、出货、财务、人力资源等方面的管理另外开发或导入一套客户化的系统,其结果必然使这类系统与生产方面系统之间产生信息孤岛。销售、技术质量、生产、采购及财务之间的信息不能共享,难以使钢铁企业实现通过信息化建设提高市场反应能力、提供最优质的服务的目标。

    2.总体架构设计

    2.1钢铁企业信息化总体框架
    钢铁企业信息化系统功能涵盖企业经营管理、产品制造、供应链管理、办公自动化、基础自动化等所有方面。在网络及数据库环境的支撑下,实现其各功能分系统的内部信息集成和分系统之间的信息集成。

    通常,钢铁企业信息化可以划分成5层体系结构,即基础自动化、生产过程自动化、制造执行系统、管理信息化和决策支持系统。

    基础自动化是各单元生产设备的自动控制系统,企业在引进国外先进生产设备同时购买了各种类型的自动化控制单元。

    生产过程自动化,即各生产流程的控制系统,例如焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢这些主要生产流程的自动化系控制系统。从目前看,大型钢铁企业的生产过程控制系统大多已经初步建立并逐步完善。
制造执行系统(MES)是控制系统与管理系统的衔接部分。以武钢为例,衔接武钢整体产销资讯系统的厂级MES主要模块有:资源分配和状态管理,产线追踪,作业控制,分配生产单元,数据收集,工艺过程质量管理,过程控制,维护管理,产品清单管理,性能分析。图2描述了生产管理与CIM层级关系。

 

    图2中的Level4、Level5层,负责计划与管理,它是企业ERP的主要生产管理核心。而随着IT技术的不断发展和企业追求效益最大化需要,三级机(Level3)原有功能正逐步向四级机靠拢,部分归并到二级机。而新改造的生产线将不再设置三级机。从实践来看,取得了明显的效果。

    2.2信息集成软件的选择
    在重点考察信息集成商同时,钢铁企业需要从以下几方面选择信息集成商的软件,即:软件的安全性、软件的先进性、软件的实用性、软件的开放性、软件的兼容性、软件的集成性、软件的平台化和跨平台性、软件信息数据的共享性、软件可实施性、软件更新换代能力。

    其中,最重要的是建立一套标准的、通用的和成熟的信息集成平台技术,并通过实践证明在运行中非常可靠的通讯模式。

    3.应用信息交换
    钢铁企业的整体产销系统是从公司的整体角度安排生产,但各种生产排程、成品的存货和出货、质量管理等任务依赖于二级厂实时提供生产过程实绩,成品的库存情况以及出货情况,产品的物理性能和化学性能的实际数据以及实时的判断产品是否符合冶金规范要求,是否合乎用户订单的要求等。管理人员可以根据这些实时反馈的信息调整生产计划和以此为依据完成下一步的生产安排,根据产品的质量信息可以完成产品的转单等功能,根据产品生产出来的实际情况安排存出货
   
    3.1 信息交换平台及通讯

    例如,武钢冷轧厂利用整体产销系统完成整个生产的管理,其生产组织、产品质量、库存情况得到了极大地改善,而作为厂二级机的数据采集和数据处理、传送作用是必不可少的。这些信息的下达和上传都需要一个稳定安全快捷的信息传送平台进行支撑,我们在四级机与二级机之间构建了一个能够进行各种异构系统平台信息交换的信息传送平台。我们四级机的系统平台是IBM MAINFRAME 9672,操作系统是OS/390,数据库环境是DB2,应用系统的平台是CICS。二级机的系统平台比较复杂,有WINDOWS 平台、UNIX 平台、VAX机平台等。由于四级机环境的特殊性,我们在四级机与二级机之间设立一个前置机,它的作用是进行通讯协议的转换、数据编码的转换。在四级机与前置机之间的通讯协议是APPC,而前置机与二级机之间的通讯协议是TCP/IP,四级机平台的编码是EBCDIC码,而二级机平台上常用ASCII码,因此都需要利用前置机进行转换。同时,我们在RS/6000平台上开发了一套数据交换中心平台,它是一个单一资料交换中心的架构,让所有AP都可透过此架构来交换资料,以快速、低成本的方式达到资料整合的目标,并可保持各系统独立与扩充的弹性,图3表达了针对数据交换而提出的结构设计示意。


 
    3.2 信息交换内容
    数据交换内容可以概括为:四级机下达生产任务、产品的规格与质量要求、质量检验要求、原料的规格等;二级机接收四级机下达的指令进行生产、质量检验,进行生产过程中相关信息的采集分析,同时将相关的信息上传给四级机。

    例如产销系统下达给冷轧电解脱脂(CDL)二级机的信息有:计划编制时间、钢卷序号、产品大类、钢卷号、并卷数、钢种牌号、原料尺寸和重量、炉号、原料钢卷内径、订单号、钢种代码、订单宽度、锯齿边、品质等级代码、取样位置代码、取样位置代码、取样频率代码、C等化学元素含量、特殊作业指令、生产特殊指令等,包含的信息是一个生产计划的整体资料,能够指导二级机在这个生产计划的范围内完成钢卷电解脱脂,二级机可以根据四级机提供的化学元素的成分信息、钢种代码、电解脱脂代码等计算出进行电解脱脂的技术参数,二级机根据这些技术参数完成钢卷的电解脱脂。

    而冷轧电解脱脂(CDL)二级机反馈给四级机的信息有:生产日期及时间、生产班别和班次、产出钢卷号、并卷数、进料钢卷号、合并母钢卷号、钢卷厚度、钢卷宽度、钢卷重量、合并钢卷重量、产出内径、标签号、订单号、储位编号、试样圈选码、钢卷判定、判定日期、缺陷代号、缺陷位置、缺陷程度、缺陷比率、废品片数、量测厚度、厚度转用、宽度转用、表面转用、粗度转用、再处理代号、质检日期和时间、检查人员、电量消耗等,向四级机提供生产管理所需数据。当然,在实际的生产过程当中,需要对局部微调,整如在一个下达的计划当中调整其中二个钢卷之间的生产顺序等,可以在二级机上设计功能,一来保证它的灵活性,二来也可以保证四级机下达的指令能够被整体地执行。

    4.应用效果
    整体产销资讯系统的开发原则是凡能由计算机完成操作,不用人完成,凡能自动操作,不用手动操作。围绕生产管理范围,其自动化程度主要体现在:

    ⑴ 技术质量管理方面实现了销售订单到生产订单的自动处理:依据销售系统抛出的订单和冶金规范资料库,将销售订单自动转为生产订单,产生该订单所经历从炼钢到轧钢的各种工艺路径及每个工艺路径的生产工艺资料,化物性能取样要求及检验放行标准资料,包装标准等。同步还实现了成品到原料的材料自动设计:含规格尺寸、重量、板坯块数。化物试验记录管理实现了炼钢工艺成份数据自动实时上传到产销系统主机,产销系统同步实现根据炼钢成份放行标准自动进行化学成份的判定。质保书管理实现了集中批量自动打印质保书,即自动完成从销售结算系统得到已结算的订单,从合同处理系统得到质保书的打印标准,从化物性能检验系统得到化物性试验数据生成,从销售系统得到客户基本资料,从生产系统得到相关的生产信息,再由质保书系统按用户预定的打印顺序及打印份数进行自动归类打印。

    ⑵ 生产管理方面实现了产能的自动控制审核,即在线批量自动收集各工厂、各产线、特殊设备或工序、特殊品种、特殊规格的实际订货量产量以进行产能控制。热冷轧合同跟踪实现了按人工指定条件自动合炉并生成炼钢浇次和炉数计划,同钢种、同规格的合同自动形成子母合同进行排产;对无主板坯和欠料订单按一定规则自动撮合,为无主板坯挂上合适的订单;根据生产实绩在线动态自动计算各订单欠料量,作为自动配料和炼钢申请的依据;同时根据订单生产实绩系统实现了订单的生产自动结案。如:三炼钢、一/二热轧、冷轧生产计划指令PDI实现了自动下传到对应的MES系统,其MES系统也实现了将其生产实绩(炼钢、连铸或轧钢)自动上抛到产销系统,自动产生圈选试验报表。

    ⑶ 出货管理方面实现了条形码无线终端的基站与四级的机通讯,用户可持无线终端在成品库任意位置方便实现成品的入库、移动、返线、装车、出库审核等作业,保证了信息的正确性,达到作业信息更及时、准确地进入产销资讯系统;同时产销系统实现了将配货信息自动下传到对应厂的MES系统,而MES系统也实现了自动上传其入库和出库实绩,再通过子母合同管理系统自动进行拆分,完成客户订货产品的外发任务。

    5 结论
    我们针对建设企业信息化中存在的普遍问题,提出基于一级管理的企业信息化多层结构的集成平台的设计思想,实际应用和分析表明,该方案可大幅度提高信息安全和运行效率,有利于整体效益的发挥。我们采用该方案并不需要对企业的各二级单位现有的计算机软硬件资源进行大改造就能实现企业信息化ERP建设和管理的要求,可操作性强。

 

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 责任编辑:雅琳