MES系统在钢铁企业中的应用及发展

张 丽，张 路

（1.河钢集团唐山不锈钢有限责任公司，河北063105；2.河钢集团唐山钢铁集团有限责任公司，河北063000）

0 引言

随着信息化技术的不断发展，信息化已经在各个领域得到了广泛的应用，两化融合的理念加速了信息化技术与工业化的携手前行，信息化技术将企业的流程规范化，使企业的管理更加简明化。在钢铁企业生产中应用信息化技术，可以实现生产工艺的最优控制，降低生产原料和能源消耗成本，提高企业自动化和信息化水平，增加企业的核心竞争力[1]。

本文介绍了唐山不锈钢公司MES系统的研发和建设历程，叙述了唐山不锈钢公司MES系统二期的开发和改造内容。通过二期的改造，不锈钢公司实现了生产、质量、调度、工艺控制等各计算机管控系统间的信息共享与联动，提升了企业的信息化水平。

1 MES系统发展阶段

唐山不锈钢公司于2010年开始信息化一期建设，2011年MES系统、SAP系统投入使用，为企业发展注入了新鲜血液，2012年公司MES系统增加了高线工序的功能，2015年为满足唐钢高强汽车板的发展建设需求，推动了不锈钢公司MES系统信息化二期的开发建设。

不锈钢公司MES系统信息化二期改造，配套增加了钢、轧生产计划高级排产系统（APS）、生产全过程质量管理系统（QMS）、产品质量设计系统（ODS）、炼钢调度系统（MSCC）、全过程工艺质量控制系统（TPQC）等功能，工厂数据库系统作为信息化支撑，充分实现系统间信息的共享与联动。所有外围系统的数据全部应用于MES系统的业务执行中，各部分间相互衔接、环环相扣，从前后工序的生产组织、产品物流到工序间流转都精密地融入在一个统一的MES系统中，便于不锈钢公司整体生产模式的统筹安排和紧急调度。

随着自动化设备智能化程度越来越高，不锈钢公司MES系统也不断在优化改进中，逐步实现了与天车系统的对接、与1580生产线二级系统的对接、对工艺过程质量数据的抓取等功能。二期MES系统不单单只是一套生产管理系统，还可作为一个数据收集、中转平台，在公司信息化的应用中起到承上启下的重要作用，也为之后的系统改造预留了可扩展的空间。

2 MES系统改造设计

唐山不锈钢公司MES系统业务的架构，是从炼铁高炉生产出铁到最终热轧成品的生产流程，MES系统二期改造只涉及钢、轧系统。钢、轧的生产流程从接收生产计划开始，经过转炉、精炼、连铸产出半成品，到加热炉、热轧，成品卷板产出，成品的入库、出库。每一个环节都有过程质量控制的严格把关，从冶炼温度的目标控制、冶炼钢种的成分控制到轧制公差范围控制、轧制层冷设置以及轧制参数控制等，所有生产过程的质量控制都有严格的设定。MES系统二期改造后，钢、轧生产实现了严格按照控制标准进行生产，提高了不锈钢公司的产品质量。

2.1 MES系统软件结构图

MES系统二期改造增加了钢、轧系统的生产计划、物料管理、库存管理、生产准备、轧辊管理、成本管理等功能，而且专门配置了接口服务器，统一管理接口通讯[2]。MES系统软件结构如图1所示。

图1 MES系统软件结构

2.2 MES系统主流程图

MES二期改造增加的APS系统、MSCC系统、QMS系统、ODS系统等与MES系统在功能模块上的应用如图2所示。

图2 MES系统主流程图

3 MES改造实现的主要功能

3.1 生产计划管理

主要实现与APS系统、MSCC系统、二级系统的信息交互。

（1）接收APS系统下发的轧钢轧制计划，待MES进行装炉操作后，将轧制计划下发轧钢二级系统。

（2）接收MSCC系统下发的炼钢炉次计划，将冶炼炉次计划下发到各炼钢工序二级系统。

（3）接收钢、轧二级系统返回的生产信号等信息。

（4）接收炼钢铸坯信息、轧钢成品信息。

（5）给APS系统发送计划使用信息、物料状态信息，设备应用信息等。

3.2 物料管理

主要实现与QMS系统进行信息互通，为QMS系统发送需判定的铸坯、热卷生产实绩信息，及其成分信息、物理特性值等，并接收QMS发送的判定结果、判定等级等质量信息。

3.3 库存管理

主要提供成品、铸坯的入库、移库、出库的操作信息，实现库管的标准化作业。

3.4 质量管理

主要与ODS系统、二级信息系统进行数据通讯，接收ODS系统下发的静态质量设计与动态质量设计信息，并将信息下传二级系统。二级接收到过程控制信息，控制生产。

3.5 生产准备管理

为转炉工序、精炼工序、连铸工序、白灰工序等生产工序提供界面支持，配合生产需要，显示计划执行情况、物料的应用情况、实际数据的录入窗口等。

3.6 轧辊管理

主要用于轧辊的管理，实现从轧辊的上线、修磨、下线全生命周期的管理；实现轧辊与轴承座的配对、轧辊PDI数据查询等管理功能。

3.7 成本管理

主要对生产中的各种原料、辅料、合金、副产品、能源等消耗的分摊管理。

3.8 通讯管理

主要针对MES外围系统通讯的管理。

4 应用效果与改进方向

4.1 应用效果

4.1.1 数据收集实时化

MES系统作为生产过程执行系统，发挥了在信息化系统中的核心地位的特点，通过中间件SAP XI、中间件TIBCO以及WEB server等通讯接口的友好互通，与周边系统保持着良好的通讯，实时收集生产数据、生产状态数据、设备运行数据、质量数据、物流数据等信息，成为不锈钢公司的信息数据收集平台，为数据的挖掘提供了真实、有效的数据基础，为数据分析提供了可靠的数据来源。

4.1.2 生产执行透明化

根据生产订单的制定下发，结合ODS系统产品最终用途、最终用户的设计以及执行标准的抓取，在MES系统生产操作界面可对计划炉次中的具体客户进行识别，岗位人员可通过界面的提示，严格按照执行标准进行作业指导。

4.1.3 物理性能直观化

按照产品的订单设计，自动抓取物理性能的执行标准，质检岗位通过检验计划的系统查询，即可了解物理性能的检验方法，有效提高人员的检验效率，减少检验方法的出错率。

4.1.4 库存码放清晰化

炼钢板坯库、轧钢热卷库，按照现场实际布局进行界面设计，各个区域的划分清晰，垛位码放标准，通过界面的展示，可准确在现场找到实物，避免了管理混乱，库存不准等问题的发生，提高了装车外售的效率。

4.1.5 成本核算的简便化

生产数据按照SAP系统下发的BOM进行合理的分摊，减少人为干预的因素导致成本核算不准等问题的发生。分摊好的数据，定时自动形成日成本、月成本，为生产管理者提供了成本核算数据，为企业实现高产、高效、高质量、低成本的目标，加快了管理决策的执行。

4.2 改进方向

不锈钢公司MES系统改造后，需对各级系统进行数据收集，这一特点使MES系统成为了数据收集平台，我们应该利用这一有利的因素，对收集的数据进行不断的挖掘、加工，学习运用分析数据、提炼数据的方法，最终输出各种有效数据提供给技术、生产、设备和管理等部门，作为工艺优化改进、生产效率提高、设备改善提升的数据支持，为企业良好发展提供信息化的基础支持。

5 结语

不锈钢公司MES系统二期改造后，实现了钢、轧系统的生产计划、物料管理、库存管理、生产准备、轧辊管理、成本管理等智能化管理功能，提高了钢、轧系统的生产效率和产品质量，市场对公司高强板的需求也日益增多，品种钢、花纹板、薄板等新品种也在不断开发试验中。

随着MES系统与自动天车系统的逐渐对接，会使得MES系统的库存管理更加智能化，新业务流程不断的增加，较好的验证了二期改造后的MES系统的可扩展性，MES系统将会在不断的优化、改造中更好的执行于生产，服务于企业。