supMES解决方案在湘潭钢铁的应用

项目简介

Project Description

湘钢MES系统以供销系统为基础,以销售订单为驱动,以生产计划(日工单)、产线为主线;以生产和工艺过程控制、设备监控为手段;集成冶金规范信息、检化验数据、自动化采集数据,及时准确反馈生产现场实时信息,进行科学排程、合理调度,强化工序之间的衔接,逐步实现精益生产。

项目详情

Project details
  • 2002年6月ERP系统上线,拉开了湘钢信息化建设的序幕,经过两年的建设,现已成功实施了产销资讯系统、二炼钢调度系统、设备管理系统,在这些系统中真正为生产提供实时调度并指导生产的只有二钢调度系统;
  • 生产规模的扩大,导致车流量大,车辆调度还是传统的操作模式,车流信息封闭,很难及时掌握机车和车辆的运用情况,车辆周转慢,老牌车查找难度大,停时核算工作量大;
  • 物流管理部门多,运输资源(铁路、公路、水路)不能有效利用,缺乏统一的管理;
  • 运输计划还是手工操作、传递,劳动强度大,信息封闭,月、日运输计划查找困难;
  • 生产信息和事故信息还是电话传递,不能及时了解生产现场的真实性,对生产运行的异常情况不能及时控制和调整;
  • 能源计量基础设施落后,计量数据不准,不能真实反映实际消耗,实时调度缺乏有效手段,不能及时动态平衡而影响生产和成本;
  • 新炼钢和宽厚板项目明年将陆续投产,信息系统如何支撑业务运作和管理显得十分紧迫;
  • 对关键生产过程及设备运行状态无法实时监控,不利于降低事故的发生率;
  • 各个产线的生产业务之间衔接不紧密,造成资源浪费,并降低了生产效率。

湘钢MES系统实现从订货合同到生产计划、到制造作业计划、到制造作业指令、到产品入库出厂发运的信息化,生产与销售连成一个整体,计划调度和生产控制有机衔接。在不改变工艺技术和设备的情况下缩短交货期、提高准时交货率,显著加速生产营销流程。以客户为导向,满足客户个性化需求,实现特殊产品冶金规范的快速制定,实现客户合同—冶金规范—客户订单—生产工单—发货台帐的关联,实现客户订单状态的全程跟踪。并通过设备状态检测、能源监控、数据挖掘、物料平衡等系统的辅助实现打造数字化湘钢的目标。通过ESP-iSYS实时数据库系统的API、OPC、ODBC、DDE等多种数据服务方式可以连接各种PLC、DCS和现场设备,从而对全厂各种数据源进行实时采集。

ESP-iSYS采用的二次压缩算法使企业生产过程中产生的海量数据的存储成为可能,为钢铁企业提供高效和海量的生产时效性数据的存储和查询能力。并且提供高效的实时数据向关系数据库的转储能力,为基于关系数据库的应用提供有效、必要的数据。从而既发挥了实时数据库的实时性和海量存储性,又与关系数据库无缝集成,使实时数据库真正成为钢铁企业MES的核心。

 

在钢铁企业生产过程中,生产是以管理和控制为核心的,生产调度是沟通生产过程控制和管理的纽带,是企业获取经济效益的所在。生产调度是生产指挥中心,它将工厂各种业务管理系统(企业资源规划系统 ERP,决策支持系统DSS,产销资讯系统)和生产过程管理(工艺管理)有机地结合在一起,形成一个PDSC循环,如图所示:

 

生产调度系统以供销系统为基础,以销售订单为驱动,以生产计划(日工单)、产线为主线;以生产和工艺过程控制、设备监控为手段;集成冶金规范信息、检化验数据、自动化采集数据,及时准确反馈生产现场实时信息,进行科学排程、合理调度,强化工序之间的衔接,逐步实现精益生产。系统分为两个层次:厂级调度层,定制周生产计划和生产相关的操作规范以及质量标准数据,根据现场设备运行情况、人员情况、检修情况、库存情况排出短期(2~3日)生产计划,并实时跟踪工单执行情况,获取产线实时生产情况,并对突发事件进行及时处理,协调炼铁和炼钢以及轧钢厂的生产活动; 

 

产线调度层,接收厂级调度制订的短期生产计划,根据系统收集的生产现场的各种信息以及相关单位的生产信息和维修计划制订生产工单,并实时跟踪工单的执行情况,应对各种现场突发情况,并及时通知厂级调度,以便提高产线利用率,发挥最大产能,降低能耗;并实时统计成品和半成品质量计量数据,为计划的制订提供更可靠的依据。

 

通过生产调度系统的实施,建立了公司生产调度指挥信息平台,实现生产过程及生产信息的系统集成、共享、监控,实现用户订单/生产计划的全程管理和执行监管,提高公司的生产管理水平,实现一级计划、二级调度管理体系,强化公司按订单组织生产的支撑模式,实现铁水、钢坯等物料的平衡和物流有序,满足公司发展需要,并且集成了冶金规范标准、过程工艺参数、检化验信息及质量判定信息,加强质量监管,实现全程质量管理,建立起科学有效的图形化生产排程与调度模型,合理配置各种资源,强化生产工序之间的衔接,优化生产组织,提高生产效率,实现了对关键生产工艺过程参数的监控和干预,改善和提升产品质量。

 

系统采用了目前流行的B/S和C/S相结合的体系结构,采用完全的组件开发模式。通过WEB浏览器,企业管理层和调度人员可以通过管理网实时监测计划执行情况,使办公更贴近与现场,在第一时间获取来自现场的数据,并且实时统计小时产量、日产量、月产量、年产量等重要数据,另外还可以通过动态仿真界面直观的监测重要设备的运行情况,从而起到辅助优化调度的作用。

 

企业能源大多具有介质种类多(成分复杂、非单质介质、变化频繁),外购、自产同时存在(计量、结算复杂),参数变化范围大(用量、压力、温度等参数随时间和用户变化大)等特点。在能源介质统计分析方面,传统上多采用人工汇总统计或语音调度等方式,这样的方式使生产参数滞后、管理成本高。

 

能源计量以全厂公用能源管网为对象,直接采集和监控全厂各种能源介质的供应和分配;监控各种水、电、煤气、氧、氮、氩、氢、蒸汽、压缩空气以及环境等多种参数。从控制系统通过多种协议,将以上数据转存到关系数据库中,为系统统计、分析以及历史查询提供基础数据。用户通过对监控点上报的各种信息进行数据统计和智能分析处理。系统提供多种能耗统计和分析方式,通过实时能耗一览表可以实时监测能源消耗情况,通过能耗趋势对比分析图可以进行同比分析,如图所示:

 

通过收集、计算和分析能够真正代表生产成本的数据,利用实时数据动态地监控生产成本,并提供给管理人员和企业资源计划管理软件、产销资讯软件使用。使成本控制发生在生产过程中,而不是在生产的完成后,实现能耗的卡边控制,达到降低成本的目的。

 

对重要设备运行状态的实时监测是保证钢铁企业生产线可靠、安全、高效运行的重要保障。“工欲善其事,必先利其器”,钢铁企业的健康发展迫切需要通过科技创新、管理创新来提高设备状态监测工作效率、强化管理质量、提高自身竞争力。

 

通过构建基于企业网的分布式设备状态信息共享平台,强化设备运行状态管理,使设备运行状态信息与工艺信息无缝集成。设备管理人员及时掌握设备现场原始数据,准确分析设备运行状态,有效利用设备运行状态数据,实现设备运行状态的全面监测、分析、诊断、提前干预,从而达到降低设备事故,提高设备运行可靠度、延长设备使用寿命、保障设备长周期安全运行、稳定生产、降低设备维修成本的效果。并且实现设备运行状态劣化趋向管理,在设备异常时实施“寻迹跟踪分析”和“精密诊断分析”。对重要设备的监视功能,为生产计划的动态编制提供实时依据,同时在线跟踪所有设备的运转状况和生产进程,确保作业计划得以进行实时动态调整。

 

 

钢铁生产过程是一种极其复杂的大系统,其中各层次信息普遍存在多变量、非线性、高噪音的特征,并且数据量巨大。在一些钢铁厂,因为缺乏有效的信息处理技术,已有的数据库中90%以上的数据多年无人问津。由于钢铁生产机理的复杂性,目前还有大量的关于生产优化方面的规律和知识还未被人们所认知。在生产过程中存在大量的可控参数,生产过程还存在极大的、可调的自由度,另外在提高生产管理和控制效率方面,也存在着极大的寻优空间。现代信息技术,特别是适合于海量数据处理的数据挖掘技术,是未来支持中国钢铁工业高速发展的重要技术手段之一。

 

在冶炼过程中要使用多种矿石原料,且大多靠进口,这使得配矿一直是钢铁企业努力研究解决的问题。在厂级实时数据库以及相关信息系统的支持下,积累大量数据,为数据挖掘提供了最基本的条件。数据挖掘系统,一方面采用聚类分析技术解决配矿方案分类和矿石分类的问题,同时采用神经元网络来探索配矿规律,建立配矿模型,应用全面数据分析技术,对配矿方案整体优化,最终得到了配矿方案中最优答案。

  • 压缩库存:通过库存管理系统实时跟踪库存情况,加快产品周转速度
  • 优化配电、配水,降低消耗,实行成本控制
  • 优化能源调度
  • 优化生产组织:在企业信息化自动化系统的支持下,生产组织者可随时调整生产作业,缩短生产衔接时间,保证生产顺利进行
  • 优化资金运营
  • 优化工艺结构,提高生产效率:通过提高自动化水平,优化工艺结构,提高生产设备的生产效率,发挥设备潜能。
  • 提高产品市场竞争力:系统的建立,将有助于优化产品品种结构,提高产品的市场竞争力。