新钢中厚板按订单生产与MES系统建设

新钢中厚板按订单生产与MES系统建设
罗清华、刘毅斌
（新余钢铁股份有限公司，江西新余338001）
摘要：介绍了新钢中厚板MES建设的主要经验和体会，讨论了钢铁企业按订单生产过程中碰到的一些生产管理问题和运用信息技术解决这些问题的方法。

关键词：MES；按订单生产；中厚板
小批量、多品种、个性化以及按时交货是新钢中厚板生产的突出特征，高效化、低成本实现按订单生产是市场竞争的要求。

在产能过剩的情况下，价格、品质、速度的差异决定了企业竞争力的高低，信息化是降低成本、提高品质、提升效率的有效工具，是按订单生产的强有力支撑平台。

2007年1月，新钢与湖南视拓科技合作开发的中厚板MES上线运行，经过两年多的运行，极大的改善了生产管理，提升了企业的核心竞争力。

一、中厚板按订单生产带来的新挑战
中厚板按订单生产有自身特点，主要面临四个方面的问题。

一是小批量、多品种与大生产之间的矛盾。

例如，炼钢环节，新钢一炼钢为100吨转炉，而一个订单包括多个钢种和规格，单个规格的订单量有时只有10几吨，把多个订单按同类型钢种合并成大的批次后才能进行炼钢，否则因批量太小而导致生产成本大幅上升；在轧钢环节，轧制批次太小也将导致成本上升。

轧制组批原则通常要考虑
轧辊、硬度、宽窄、厚薄、检验等多种因素，这种组批原则打乱了订单原有的交货次序，使得生产计划的编排变得极其复杂。

二是要解决订单跟踪问题，其目的是掌握订单的生产进程，应对生产异常。

例如，在连铸环节，如果出现一块次品钢坯，则意味着有一个订单缺料；在轧制环节，如果一块坯料在轧制过程中轧废也将引发新的坯料需求，如果这个信息不能及时反馈到管理者手中并及时采取相应的措施，将会使一笔订单生产完成之后因一小部分未完成（缺料）而无法发运，致使这部分成品占用仓储场地，如果多个订单都处于这种状态，胀库现象就发生了。

三是非计划品的处理。

非计划品是由于炼钢不命中订单要求或轧钢不命中订单要求造成的。

在卖方市场条件下，非计划品少，因为我生产什么，客户就接受什么。

在买方市场条件下，哪怕在规格上的微小差别都会产生非计划品。

这些产品如果降级为普通钢种销售，将损失极大的经济效益。

四是工序之间、部门之间的信息断层问题。

从订单接收、设计、排产、炼钢、连铸、钢坯检验、加热炉加热、轧制、热处理、成品检验、仓储、计量到发运的流程中，信息流一旦滞后，将影响下道工序。

例如成品检验，一件产品的检验需要知道其化学成分、物理性能、规格是否符合出厂标准和客户个性化的需求，这些信息如果没有及时传递到检验岗位，检验工作就要等待，以至于影响后道工序。

二、用信息技术解决按订单生产过程中的突出问题
按订单生产充分体现了以客户为中心的经营理念，尊重客户、尊
重市场，反过来客户和市场才会给我们回报。

计划经济模式下，企业更多考虑的是发挥自身的产能，以此为目标安排生产计划和原燃料供应计划，市场经济条件下必须先考虑客户和市场的需求，在这个前提下再考虑发挥产能、加大生产批次，降低生产成本。

从上述描述的问题当中可以看出，要达到这个目的，要在精细化管理方面有质的飞跃，信息技术的应用是关键。

1、生产计划：把一段时间内接收的订单设计出所需坯料的规格、钢种和数量，形成坯料需求汇总表，由计算机分类排序出哪些可以在同一个炉次冶炼，从而形成连铸计划并倒排炼钢计划，这样就加大了单个批次的生产量。

同样的工作原理，可以形成轧制计划。

这个环节充分利用了计算机的计算能力。

2、生产进程跟踪：对每个最小产品单位的生产进程状态跟踪才能及时掌握订单的生产执行情况。

转炉、精炼、连铸、板坯加热、轧制、精整、热处理、切割等等环节都有可能产生非计划品和废次品，一旦发生异常，应立即输入到计算机中，使得生产管控人员及时得到信息并作出相应处理，避免了胀库和交货期的延误。

3、余材充当处理：余材包括非计划品和少量计划余材，余材充当处理基本原理是对余材库存与订单比对，比对的内容是成分、性能、公差、交货状态及工艺路径的符合性。

完成这项工作需要三个基本条件：一是快速，大量的订单和余材的比对人工无法完成，要求计算机自动完成；二是要有实时和准确的余材库存数据；三是比对出来的产品要便于装车，如果产品压在堆位的底层，翻堆产生的成本将抵消得
到的效益。

所以余材充当的效果与余材堆放的科学性有很大关系。

4、消除信息断层：按订单生产涉及到的信息大致包括订单信息、生产计划信息、炼钢作业信息、轧钢作业信息、质量检验信息、产品标准信息、工艺标准信息、成品和中间品库存信息、发货信息等九大类，这九大类信息与时间成函数关系，把它们实时采集或输入到网络数据库中，在任何需要它们的地方都能通过网络终端及时获得，这是人工无法完成的。

这种实时性有效地解决了按订单生产对信息快速获取的要求，特别是对信息的全面性掌握有助于在全局高度调度指挥生产，有利于实现整体效益的最优化。

三、信息化条件下的生产管控
MES系统的建设，目的是要解决按订单生产带来的管理问题，MES系统功能的发挥需要我们在组织职能上作调整和优化，也就是要落实“集中一贯制”的管理理念。

“集中”管理的好处是站在全局的高度指挥生产，同时减少了管理层次，达到扁平化、高效化、精细化的要求。

集中管理的条件是对生产信息掌控的全面性、及时性和组织机构的相适应性。

“一贯”是指按订单生产的各个环节是一个整体，不能把它人为割裂开来管理，要考虑流程的整体性。

在信息化条件下，由于各种生产的底层数据已经被及时、准确的捕获到MES系统中，生产实绩已经摆在了各级生产管理者面前，也就是说各级的生产组织人员同一时间获得的信息是全面的、一致的，实现扁平化、高效化管理具备了一个重要条件。

我们参考原来没有MES系统支撑的生产管理实例来进一步说明问题。

一份包括数量60块成品的中厚板合同，在生产期间，堆冷两天后发现5块板属于表面次品，到第10天报出补轧坯料需求，第17天安排第一次补轧，在第30天报出第二次补轧坯料需求，第40天安排第二次补轧。

结果造成该订单超期交货，并且产生了3块超量非计划板。

造成这个问题的主要原因是补轧坯料需求计划的提交的滞后，我们可以看一下补轧计划产生的流程： 事件计划
执行
厚板成品车间厚板生产
技术部厚板原料车间公司生产部炼钢厂
检测中心替代指令通过MES查找
可替代的成品
有
成品套裁通过MES查找
可替代的板坯
无替代指令有原料替代
无制订浇次计划
炼钢计划
炼钢生产
整计划号合格否
是可发资源
申报
综合评定完成
补轧
从流程图可以看出，涉及计划职能的单位包括厚板生产技术部、成品车间、公司生产部、炼钢厂，其中有管理部门、有生产单位和车
间，“运动员”与“裁判员”的职责不够清晰，容易产生推诿、扯皮。

第二，不同部门之间站在各自的角度处理问题（编制计划），忽略了公司全局的优化，容易造成交货期延误。

第三，管理层次增加了，人员增加了，效率却降低了。

MES系统的建设，不仅仅是信息系统建设，要配套组织机构的改革，使生产组织模式变成了“集中一贯”的管理体制。

涉及的计划职能统一由生产处下达，取消车间级的计划职能后，极大地提高了生产管理全局性效益。

亨利·法约尔（Henry Fayol）曾指出：管理活动是由计划、组织、指挥、协调和控制这五种职能组成的。

如果“计划、组织、指挥、协调”可以离线执行的话，那么在信息化的条件下，作业实绩被实时获取，“控制”的时效性得到了保证，实施控制的反应时间也就可以提前到异常出现这一时刻。

所以“生产异常应急预案”的制订是一个关键的计划职能。

仍以厚板表面出现次品为例，如果在发现次品的第一时间对成品库非计划板进行计算机扫描发现替代品，并进行行车调运作业、套裁，可以避免补轧，而不需要在整计划号完成以后才考虑补轧计划的制订。

按订单生产时的异常通常影响到炼钢、轧钢、销售、生产计划、检验等多个工序的调整，也就说明了如果能有公司级的生产管制人员在第一时间、在现场根据既定的异常处理流程直接做出现场处臵决定，由现场执行人员进行快速处理，并根据异常影响范围的大小，进行炼钢、轧钢全线的管制，使生产过程中出现的异常波动快速得到修正，而不至于使异常蔓延。

这时节省的不仅是生产成本、管理
成本，更重要的是保证了公司承诺的交货期。

通过在MES系统设臵“异常应急预案”并在公司管理层面上得到制度化或程序化的落实以后，将进一步提升企业的生产管理水平。

四、新钢中厚板MES系统的主要成果
1、系统集成
实现了MES系统与各种异构环境下的过程控制系统（PCS）之间的集成，包括硬件结构、软件平台、通讯规范及网络安全等方面。

其中主要集成了：中冶赛迪（转炉和轧钢精整）、达涅利（连铸）、奥钢联（轧机）、北科大（层流冷却）、丹麦Magnemag（标印机）、日本鸟津（光谱仪）等公司（或机构）的控制系统，使得生产计划信息自动传入PCS系统，工序作业完成后，将生产实绩信息自动传入MES 系统。

2、产品设计与生产制造一体化
对800多个牌号的产品标准、判定标准、制造标准进行代码化设计，形成冶金规范数据库。

用户订单接受后，首先对订单进行质量设计，形成质量设计关键字（Desgin Key)，通过该关键字匹配成份标准、性能标准、交货状态标准、公差标准、外观标准和制造标准，在制造标准中又定义了各工序作业要领，当物料进入某工序时，相应的作业要领进入该工序的PCS系统，从而实现了产品设计与生产制造一体化；通过对成份标准、性能标准、公差标准的定义，实现了产品质量判定自动化；交货状态标准和制造标准确定了产品的工艺路径，加上外观标准后可以进行产品质量的综合判定并放行出厂。

3、生产状况的可视化
新钢公司处于铁矿资源贫乏的地域，原料的不稳定导致了铁水成份的波动，进而使得钢后工序命中率不稳定，异常现象频出。

可视化地表述生产状况对处理异常现象具有重要意义。

新钢炼钢及中厚板MES系统主要对三个方面进行了可视化：即生产设备运行状态的可视化，它用图形化的界面表述了设备当前的运行状况、重要的运行参数、产品的工艺路径等信息；二是生产计划执行情况甘特图，它的横轴是时间，纵轴是工序，甘特图描述了每个物料对象（计划）处在的工艺位臵与时间的关系、描述了物料对象的各种属性，通过鼠标拖动这个对象可调整作业计划的执行时间，直观的操作使得工序更为紧凑；三是在成品和原料（板坯）仓库实现了三维立体的仓储管理，有利于产品的吊装，特别是余材与订单自动化匹配，或订单所需板坯的自动化匹配有效地利用了由于命中率不稳定而产生的非计划品，节约了成本，减少了补轧量，缩短了交货期。

新钢中厚板MES系统的应用为企业产销一体化提供了一个高效的信息平台，为企业软实力的提升打下了坚实基础。