基于MES的钢铁生产质量设计研究
中厚钢板MES的研究与设计
中厚钢板MES 的研究与设计沈记全1,2,涂序彦2,汪 萌3(1.河南理工大学计算机学院,河南焦作 454003; 2.北京科技大学信息工程学院,北京 100083; 3.湖北新冶钢有限公司,湖北黄石 435000)摘要:信息化管理是工业企业发展的必然趋势.MES 是工业综合自动化系统流程的关键环节.作者结合中厚钢板的繁琐生产过程和复杂工艺特点,详细地论述了中厚钢板生产的业务流程建模、生产计划生成、板坯跟踪功能设计、数据采集功能的实现以及整个MES 的性能等设计,并分析了中厚钢板制造执行系统MES 的关键问题,以供设计、实施类似系统的技术人员参考.文章最后给出了具体的应用实例.关 键 词:中厚钢板;生产制造系统;跟踪;业务流程;OPC中图分类号:TP 391 文献标识码:A 文章编号:1673-9798(2007)04-0457-06Study and design of MES about mediu m and thick steel p lateSHE N J i -quan 1,2,T U Xu -yan 2,WANG Meng 3(1.Henan Polytechnic U niversity,school of co m puter science and technology,J iaozuo 454003,China;2.U niversity of Science and Technology B eijing,School of Infor m ation and Engineering,B eijing 100083,China;3.Hubei xinyegang ltd .Huangshi 435000,China;)Abstract:Enter p rise inf or matizati on is the only outlet f or the persistent devel opment of enter p rise .MES is a key part in the integrated of p r ocess industry .Based on the comp lex technol ogy and tedi ous p r ocess of medium and thick steel p late,the paper detailed analyzesmain p r oble m s and technol ogies on the design ofMES (Man 2ufacturing Executi on Syste m s )about medium and thick steel p late,such as modeling of operati on fl ow,crea 2ting of p r oduce p lan,designing of functi on of p late tracking,realizing of functi on of data collecting and per 2for mances of whole MES,etc .These p r oble m s and technol ogies can p r ovide references t o the technol ogy per 2s onnel who will design or i m p le ment the rese mble syste m.I n the end,the paper gives an app licati on instance ofMES .Key words:mediu m and thick steel p late;MES,track,operati on fl ow;OLE for Pr ocess Contr ol 0 引 言中厚钢板作为重要的钢铁产品之一,是工业生产中不可缺少的重要材料,被广泛用于国防、交通运输、能源、建筑等行业.从一定意义上讲,它的生产工艺水平和产品质量代表了一个国家钢铁工业的发展水平.因此,研究设计一种符合中厚钢板生产的制造执行系统(manufacturing executi on sys 2te m s,MES ),对提高中厚钢板的生产自动化程度和企业管理水平以及推动我国制造业信息化的快速发展具有很重要的现实意义.第26卷第4期2007年8月 河南理工大学学报(自然科学版)JOURNAL OF HE NAN P OLYTECHN I C UN I V ERSI TY (NAT URAL SC I E NCE ) Vol .26 No .4Aug .20073收稿日期:2007-04-26 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60374032). 作者简介:沈记全(1969-),男,湖北黄梅人,副教授,主要研究方向为智能控制,企业系统集成等. E -mail:sjq0273@854河南理工大学学报(自然科学版) 2007年第26卷 随着市场经济的不断完善,中厚钢板企业生产逐渐实行以销定产,产品品种多、批量小、交货期短,用户对钢板产品的质量要求更加严格.为了充分满足上述要求,最大限度地提高劳动生产率和经济效益,企业必须实现现代化管理.对于企业信息化建设,是先实施ERP(Enter p rise Res ource Plan2 ning)还是MES,存在着不同的观点.我们认为,对于中厚钢板这种按定单生产、产品结构数据变化频繁的流程企业来说,还是先实施MES比较切合实际.这是因为,MES是一个工厂层的信息系统,介于企业领导层计划系统与生产过程直接控制系统之间,它以当前的视角向操作人员/管理人员提供生产过程的全部资源(原料、半成品、成品、设备、材料、工具和客户要求等)数据和信息,在工厂自动化系统中起着中间层的作用.MES能够根据底层控制采集与生产有关的实时数据,对短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程进行优化.1 M ES一般地,一个MES包括产品跟踪和管理、产品性能分析、数据采集、工序调度、生产单元分配、资源分配、状态管理、过程管理、维护管理、质量管理、文档控制等功能模块,中厚钢板MES也不例外,基本上包含上述各项功能,只是中厚钢板的生产工艺过程繁琐复杂,要想实现中厚钢板的MES,并非是件容易的事情.下面结合中厚钢板的生产工艺过程对中厚钢板MES设计中的一些关键问题和技术进行分析和研究.1.1 中厚钢板的生产工艺中厚钢板的生产工艺过程一般包括如下工序:板坯质量检查与验收、加热、除磷、轧制(中厚钢板的轧制为来回往复轧制、在板坯需要控冷轧制时就存在多块板坯交叉轧制的工艺及有时为了保证轧件成品规格还需虚道次工艺)、控冷、矫直、冷床冷却(一般有2～3个冷床以及有时在冷床上钢板还需下线,俗称“甩钢”)、翻板、剪切(切边、切头尾)、收集(钢板检查、探伤、修磨、标志等)、计量、入库等[7].1.2 业务流程建模在MES设计和实施过程中,面临最大的也是最难实施的是业务流程的建模,这就要求我们在项目设计之前一定要充分了解实际的业务流程,分析哪些是合理的、科学的、应该保留的;哪些是不合理的、应该重组的.在业务建模过程中应该遵守以下4个原则:第一,要保证业务流程模型科学性、合理性.第二,采用面向业务人员进行建模方式.第三,结合企业的实际生产组织形式和生产过程,不同企业的实际生产组织形式和生产过程会有较大的区别.第四,提供灵活可扩展的业务流程引擎.业务流程引擎可以对业务流程的运行进行管理,以实现对服务的发现、绑定、调度、执行以及对执行结果的管理,实现面向应用集成的任务协同,为网络环境中的服务以及业务人员之间的协同工作提供支撑.1.3 生产计划的生成中厚钢板的生产计划分两步来完成:首先,生产计划根据定销合同生成一个概要性的生产计划.它规定了所用种种和规格,而具体使用哪个炉号、哪个批号的坯料需要原料操作人员进行匹配生成具体的生产计划(俗称“生产卡片”).这就要求坯料计划管理子系统中除了提供坯料和生产计划的数据录入、查询、修改、删除、统计等基本功能外,还要提供生产卡片的自动生成、维护功能.在生产卡片的自动生成过程中,一定要保证数据的正确性,因为它是整个生产数据的源头.一般在生产卡片自动生成时,需要考虑钢种、板坯的尺寸以及其他的特性,如“试验加厚”等约束条件,生产卡片的维护功能需要解决生产卡片的修改、删除等关键问题,对于还未投入生产的生产卡片的修改、删除不存在什么困难,只需修改对应的坯料数据和生产计划数据即可.对于已投入生产的生产卡片的修改就有一定的难度,这是因为对应的数据已分散到后续的各道工序中.为了确保数据的一致性,除了修改坯料数据和生产计划数据外,还需确定要修改的坯料所处的位置和状态,以便进行修改.1.4 板坯跟踪功能设计板坯跟踪是整个系统的关键,只有跟踪正确才能保证整个系统的正常运行和系统功能的实现.跟踪的主要目的是:使计算机实时地了解板坯在整个轧制生产线上的实际工艺位置及控制状态,以便能适时启动相关的功能程序,并对相关数据进行处理.轧制生产线上同时有多块板坯,每块板坯所处的轧制状态不同,而且这些板坯的规格、钢种可能各不相同,这样不仅要跟踪各块板坯的实际工艺位置,而且各块板坯的数据也得随着板坯的实际工艺位置的移动而存储到相应的数据库中[3].1.4.1 板坯位置和数据跟踪(1)位置跟踪.这里所谓的位置实际上是指板坯处于哪一个跟踪区域范围内,而不是指钢坯具体处在哪一个辊道上,即工艺位置.为了便于计算机跟踪,我们必须人为地把整个生产线分成几个跟踪区域.计算机通过检测H MD /C MD 的P .U.(p ick up )或D.O.(dr op out )信号或一些控制信号来确定板坯是否从一个功能区进入另一个功能区.(2)数据跟踪.板坯在轧制过程中会有大量的数据信息,如板坯的原始数据、加热过程数据、轧制参数数据和板坯跟踪信息等需要处理.由于板坯所处的工艺位置不同,需要存入数据库中的数据多少、数据的内容不尽相同,而且存入的数据库也不会相同.这就要求板坯的实际跟踪数据要随着板坯位置的变化而存入到对应的数据库中.1.4.2 板坯跟踪功能设计需要重点解决的问题(1)跟踪功能区的划分.为了便于计算机跟踪,通常将整个生产线划分为多个功能区,在每个功能区内跟踪程序要对该区域内的板坯进行相应的数据处理,以完成一定的功能.功能区划分的好坏将直接影响着系统的跟踪效果.跟踪功能区的划分原则是根据板坯在辊道上的实际位置和板坯的轧制状态来划分的.整个生产线分成以下跟踪功能区:原料区、推钢区、抽出区、初轧区、待机区、精轧区、放冷区、轧制完了区、矫直区、冷床区、剪切区、半成品区、成品区等等.(2)跟踪逻辑判断.跟踪功能的逻辑严密性是系统的跟踪功能好坏的标志.跟踪程序主要是根据现场的控制信号来确定板坯所处的位置,而现场的控制信号错综复杂,怎么从那么多的现场控制信号中提取有效信号是关键,这主要靠程序的逻辑判断来完成.跟踪程序一般采用下列几种逻辑判断方法:判断信号对应的门标志位和经过标志位;判断辊道运转方向;判断对应的功能区是否有钢坯;系统标志字.(3)数据结构的设计.如何定义数据结构是每一个计算机应用系统的关键,数据结构设计的合理,数据流程就简单明了,系统的性能也就大大提高了.跟踪功能的主要数据结构有跟踪指针表、跟踪索引表等.1.5 数据采集功能的实现数据采集功能负责从底层生产控制系统(如DCS 、P LC 、NC /CNC 和SCADA 或这几种类型的组合)中采集跟踪子系统和管理子系统需要的控制信号和相关数据.目前,比较新的底层生产控制系统都配置有自己的H M I (human &machine interface ),这样可以通过OPC (oLE f or p r ocess contr ol )把采集到的数据传送到对应的子系统;一些老的底层生产控制系统没有自己的H M I,这就需要我们重新配置一个H M I .那么,H M I 如何与底层生产控制系统通信则成为必须解决的问题.一般地,大多数底层生产控制系统提供串行、DP 或T CP /I P 协议中的一种或多种,我们可以通过它们实现HM I 与底层生产控制系统通信.跟踪子系统需要的控制信号有的需要单一信号,有的需要合成信号,有的要求是跳变信号(分上升沿、下降沿),有的要求是状态信号;因此,在进行控制信号采集时,一定要明确信号的类型.此外,在数据采集功能实现过程中,还有一点是必须注意的,那就是高温热检测器信号的有效性检查.跟踪子系统主要是根据现场安装的高温热检测器(H MD )的信号来实现板坯工艺位置的跟踪和轧制过程的控制,所以高温热检测器信号的可靠性十分重要.如果不能有效地排除干扰信号,就会导致跟踪失败和控制失灵,有时甚至会产生事故.从硬件的角度来看,在购买来H MD 时,应对其性能作充分的考虑.同时,对于关键部位的H MD 必须设置备份HMD.从软件角度看,软件程序应专门设954 第4期 沈记全等:中厚钢板MES 的研究与设计064河南理工大学学报(自然科学版) 2007年第26卷 置跟踪信号的有效性检查,尽可能保证跟踪功能不受H MD信号的干扰.1.6 M ES系统的性能中厚钢板MES是一个复杂的、大型的计算机信息管理系统,如何既能保证各子系统的分布性、独立性和高处理性能,又能保证各个子系统间的高速、准确地通信,提高整个系统协调处理能力则成为系统设计的关键;因此,我们应该从以下几个方面保证系统的整体性能.1.6.1 自律分散的系统结构随着计算机技术和工业技术的发展,中厚钢板MES的功能越来越完善,规模越来越大,因此仅靠单一的计算机来完成全部任务几乎不可能.虽然特大型计算机一般能胜任,但其硬件成本高,系统和开发软件不通用,而且应用软件开发成本高,维护困难.一般地,中厚钢板MES往往由多个子系统构成,而子系统又是自律分散的.采用自律分散系统结构既可以实现各子系统间可靠的、灵活的数据交换和共享,又可以实现子系统的自律控制[1,8-9].1.6.2 实时性对于MES来说,系统的实时性是至关重要的,应该从下列方面来确保系统的实时性.(1)高速通信.主节点之间的通信介质尽量采用光纤,主交换机应采用具有1000M接口的产品.(2)高数据处理能力.服务器采用高性能、专用服务器或高性能计算机集群.跟踪程序应采用V isual C++6.0或Java编制.后台数据库采用高性能、高可靠性数据库管理系统,如O racle等.(3)多线程编程.跟踪子系统是整个系统的核心,任务最重,主线程一个运行周期一般较长,这样势必影响整个系统的实时响应速度;因此,把一些相对独立的子功能模块设计为生产线程,就大大提高了系统的实时响应能力.1.6.3 可靠性(1)修正功能的设计.中厚钢板生产错综复杂,系统功能设计得再完善,总是还有错误出现;因此,生产的每道工序中都应该设有对应的手动修正功能.修正功能是跟踪系统的一个重要组成部分.(2)关键部位的高温热检测器H MD应该有备份,如粗轧机前和精轧机前都应该配备2个HMD.(3)通信线路应该有备用线路.(4)系统应该具备数据热备功能.(5)关键设备(如主服务器、主交换机等)均配备UPS电源,防止数据的因停电而丢失.1.6.4 同步与异步[2]各个子系统具有独立性和异步性等并行特征,它们之间执行结果互为其他子系统的执行条件,且共享同一数据区等资源问题,因此,子系统之间同步与互斥问题应该解决.1.6.5 可扩展性随着市场经济体制的完善和工业企业的改革,钢铁行业处于不断的发展之中,应用系统必须留有一定的发展扩充空间,以适应系统的扩充和升级,避免软件的结构性变动.同时,在网络规划和硬件选型时,也要提供适应今后发展的较为经济的升级扩充方案.2 应用实例我们结合安阳钢铁公司二轧钢厂的生产实际和中厚钢板的生产工艺特点,构建了一个中厚钢板跟踪管理系统的拓扑结构[2-5],如图1所示.系统的2台主服务器均选用I B M高性能企业级服务器,采用双机热备模式保障系统的可靠性,操作系统选用W indows2003Server,数据库管理系统采用O racle 9i,主交换机和各分交换机之间全部采用4芯多模光纤相连,交换机全部采用Cisco系列产品,其中主交换机接口为1000M,其它交换机采用10/100M自适应产品.系统主要实现了跟踪、数据采集和管理3大功能:2.1 跟踪功能跟踪功能面向生产过程控制,完成板坯跟踪的逻辑判断(安阳钢铁公司二轧厂目前是双机架四辊可逆轧机,跟踪逻辑较单机架四辊可逆轧机更复杂),实现板坯跟踪和数据调度、控制等工作是整个系统的关键.目前,在轧制生产线实现全自动跟踪,精整生产线实现半自动跟踪(所谓半自动跟踪是指板坯的位置由操作工根据板坯的实际位置操作系统提供HM I,而板坯数据则为自动跟踪,即板坯位置跟踪手动、数据跟踪自动)[6].跟踪程序采用V isual Studi o C++6.0编写,为了提高系统的实时性,我们把一些相对独立的子功能模块设计为生产线程.系统一共开辟了4个子线程:pThread [0]负责炉前区数据采集和跟踪逻辑控制;pThread [1]负责初轧机数据采集和跟踪逻辑控制;pThread [2]负责精轧机数据采集和跟踪逻辑控制;pThread [3]负责矫直机数据采集和跟踪逻辑控制.线程格式为:pThread [0]=Afx BeginThread (ThreadPr oc0,GetSafeHwnd (),T HRE AD _PR I O R I TY_NOR 2MAL )其中函数ThreadPr oc0的格式:U I N T ThreadPr oc0(LP VO I D pPara m )2.2 数据采集功能数据采集有2台OPC 服务器负责从对应P LC 中采集系统需要的控制信号和相关数据,然后通过OPC 把采集到的数据传送到主服务器.OPC 是基于COM /DCOM 技术设计的,它规范了工控行业的软件接口标准,提供定制接口和自动化接口2套接口方案.在本系统中,现场的P LC 虽然都是SI E ME NS 产品,但不是同一系列产品,有1台为S5系列产品,有2台为S7系列产品;因此,对于S5系列产品直接采用RS232通信,S7系列产品采用DP 协议通信(只须在对应OPC Server 上安装一块CP5613网卡即可实现通信).2.3 管理功能系统实现了板坯坯料、生产计划、成品、工序调度、能源等管理功能.(1)板坯坯料管理主要负责处理板坯坯料原始数据的录入、修改、删除、查询、分类统计以及生产卡片的生成、发布.164 第4期 沈记全等:中厚钢板MES 的研究与设计264河南理工大学学报(自然科学版) 2007年第26卷 (2)生产计划管理主要负责生产计划的录入、修改、删除、查询、统计等.原先手工管理生产计划时很难掌握每个具体计划的执行、完成情况,而实现计算机管理后,由于信息的一体化管理,很容易统计相应计划的完成情况.(3)产品性能分析功能能够按班别、钢种、规格进行查询,(4)成品管理功能能够按钢种、规格、班别统计当天(月/年)的产量、耗料、退废、吨耗煤气量等与生产密切相关的指标,自动生成生产日报、月报和年报表.同时,还能提供按钢种、批号、规格等查询统计定轧合同轧成率等指标的查询、统计等功能.3 结 论企业信息化是提升像钢铁这样的传统企业国际竞争力的重要手段,是钢铁企业发展的惟一出路.采用先进实用技术对钢铁生产企业实施信息化建设和改造,将大大提高钢铁企业的安全生产、产品质量和管理水准,其中建设MES、P DM、ERP等是企业信息化的主要表现形式.作者根据多年的现场经验和理论研究,给出设计、实施中厚钢板MES的一些关键问题和技术,最后给出了实例.实践证明:安阳钢铁公司二轧钢厂的“中厚板生产线板坯质量跟踪管理系统”的数据通信迅速且准确无误、功能齐全、性能稳定,完全符合中厚板生产管理的要求,同时大大提高了该厂的生产效益和管理水平,加快了企业的信息化进程.参考文献[1] 涂序彦,王 纵,郭燕慧.大系统控制论[M].北京:北京邮电大学出版社,2005.[2] 沈记全,涂序彦.基于并行计算的过程控制系统的研究与实现[J].冶金自动化,2005(4):48-50.[3] 贾宗璞,沈记全.基于网络的计算机过程控制系统的设计[J].计算机工程与应用,2004(8):206-208.[4] 沈记全,吴敏飞,鞠志刚.中厚钢板计算机过程控制系统顺序控制子系统的设计[J].焦作工学院学报:自然科学版,2003,22(3):147-150.[5] 孙本荣等.中厚板生产[M].北京:冶金工业出版社,1993.[6] 沈记全,吴敏飞.中厚钢板计算机过程控制系统跟踪子系统的设计[J].焦作工学院学报:自然科学版,2002,21(3):130-132.[7] 郑雪峰.轧钢计算机控制系统集成技术[J].冶金自动化,2001(3):63-64.[8] T U XUY AN,T ANG T AO.I ntelligent Aut onomous Syste m(I A DS)[C]//Pr oceedings of the2nd I nternati onalWork2shop of I EEE Computer Society on Aut onomous Decentralized.[S.l.]:[s.n.],2002.[9] 沈记全,赵文涛.自律分散过程控制系统的研究与实现[J].工矿自动化,2006(5):38-40.(责任编辑 杨玉东)。
制造执行系统(MES)在炼轧钢产线的典型应用研究
制造执行系统（MES）在炼轧钢产线的典型应用研究一、目的据《2011年中国钢铁工业企业信息化和工业化融合发展水平评估报告》统计，截止到2011年底我国钢铁工业有50%以上企业或企业集团实现了信息化阶段目标。
国内大批大型钢铁企业通过建设钢铁企业专用的计划模块和制造执行系统（MES），实现现场控制设备与企业管理平台的上下连通, 实现数据的无缝连接与信息共享。
酒钢集团2012年立项实施了酒钢不锈钢M E S系统，系统包括从销售、计划、执行、产出及发货全流程管理，兼顾原材料、辅材、设备、能源等管理系统，以生产管理系统为依托，结合其他集成系统的使用，优化组织结构、改进生产业务流程，实现高效、科学、稳定的生产组织，实现效益最大化、成本最小化、库存最小化、客户满意最大化的总体目标。
本文的目的即在于从企业订单管理、物料管理、生产过程跟踪、质量管理、产品外发跟踪等方面着手，通过对MES系统实施前后的情况对比分析，研究以MES系统为代表的智能制造和信息技术在典型钢铁制造产线的应用及其发展前景。
二、方法酒钢集团不锈钢生产线包含炼钢、热轧、冷轧等产线，在该产线的MES项目建设前，主要采用Excel文件、电子邮件、共享文件及手工台帐等方式进行生产管理。
工作量较大且人工调整的速度和精度不能适应现场生产情况的变化；生产过程数据的收集与统计严重滞后，很难利用最新统计结果及时指导和调整生产节奏及工艺，无法实现生产消耗及成本的精细化管理；由于没有统一的系统平台，各部门、各分厂以及各上下游机组间无法实现信息的实时共享，严重影响各部门及班组间的有效协作；成本分析、质量分析所需基本数据均靠大量的手工收集操作，信息的正确性、完整性及实时性得不到保证，系统之间信息难以共享，已不能满足不锈钢分公司生产管理需要。
在这种情况下，不锈钢分公司提出了建设MES生产管理信息化系统平台，实现从销售、计划、执行、产出及发货全流程管理，兼顾原材料、辅材、设备、能源等管理业务的建设需求。
MES在钢铁企业中的应用
MES在钢铁企业中的应用首先根据制造业的现状引出了MES，并给出MES的定义及功能。
在此基础上，结合某钢铁公司MES项目阐述了钢铁企业MES的核心功能，并总结了MES需要解决的主要问题。
最后，展望了MES的发展趋势。
引言我国加入WTO后，制造企业面临着日益激烈的国际化市场竞争。
为了在竞争中占据一定的市场份额，很多制造企业实施了以ERP（企业资源计划）为代表的计划层管理信息系统以及以PCS（现场控制系统）为代表的车间生产控制层自动化技术。
目前，计划层的信息化以及生产控制层的自动化已经相当成熟，但整个企业的信息却不能得到很好的集成。
生产和计划之间的“断层”，使生产和管理无法紧密结合，从而导致ERP等管理信息系统的应用效果不够理想，甚至失败。
MES（制造执行系统）作为生产与计划之间的信息“集线器”，将两者的信息有效连接起来，使生产信息和计划信息能进行实时交互，从而解决了生产与计划之间的“断层”问题。
1 MES的定义美国管理界于上个世纪90年代提出了制造执行系统（Manufacturing Execution System，简称MES）的概念，MES国际联合会（MESA）对MES的定义是：“MES能通过信息传递，对从订单下达到产品完成整个的生产过程进行优化管理。
当工厂里面有实时事件发生时，MES 能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。
这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。
MES 还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。
”从MESA对于MES的定义可以总结出MES系统所强调的3点内容：（1）MES不仅要解决生产和计划之间的“断层”问题，而且要对整个生产制造过程进行优化；（2）MES不仅要收集生产过程中大量的生产数据，而且要按照计划层的要求对其做相应的分析和处理；（3）MES 与计划层和生产控制层之间的信息传递都是双向的，从而很好地实现企业的信息集成。
MES在炼钢生产中的应用分析
成部分．
以生产计划与生产管制 为核 心． 守 “ 度指 导下 的生 遵 调
（ ） 划管理 ： ２计 分为 中 长期计 划 、 生产订单 管理 、 料设 坯
收 稿 日期 ：０ ２— ５— ２ ２ １ ０ ２
作者简介 ： 邹瑶 （９ ９一） 女 ， １７ ， 江两南 昌人 ， 江西现代职业技术学院信息工程分院讲师 ， 硕士． 研究方向 ： 计算机软件
长 沙 大 学 学 报
第２ ６卷
第 ５期
长
沙
大
学
学
报
ＶＯ ． ６ ＮＯ ５ １２ ．
２０１２年 ９月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ Ｏ Ｆ ＣＨＡＮＧＳＨＡ ＵＮＩ ＲＳＩ ＶＥ ＴＹ
Ｓ ．２ ０ １２ ｏｐ
ＭＥ Ｓ在 炼 钢 生产 中 的 应 用 分 析
邹 琚 ， 江为 ， 梅 吴 婷
定 用 户 权 限 ． 限不 同 ， 户 看 到 的 界 面 、 有 的权 利 不 同． 权 用 拥
统划 分为销售 、 计划 、 产 、 生 质量 、 库存 等几个子 系统 ， 系统结
构如 图 １ 示 ． 所
主要 组 成 部 分 功能 设 计 如 下 ： （ ） 售管 理 ： １销 以企 业 销 售 部 门 为 主 体 ， 现 客 户 管 理 、 实
货 ， 向用户提供质保 书 ， 并 达到“ 质保 书随货 同行 ” ．
以库存管理为枢 纽． 确定钢 坯库存 的缓 冲作用 ， 调 原 协 图 １ 系统结 构
钢铁企业信息化中MES功能及其关键技术研究
统 提供 的实时信息 ，生产调度系统根据扰 动因素和动态
事件 的生产数据 ，以自动或人机交互 的方式执行或修正
生对 生产顺利和质量 的要 求非 常高 。因此需要建立起信息化的应急处理 ，实时动
态 调整 ，ＭＥ 相应 的质量管理 机制提供 一系列关 键技 Ｓ
根据钢铁企业生产流程的特点 ，ＭＥ 应 该具备使信 Ｓ 息系统对 市场变化及新 的客户需求做出快速反应 、使生
产流程标 准化 、提高生产流程 的可见性 、精确进行物料
（ ） 据分析与 管理 ：数据分 析系统为其 它功能系 ６数
统提供 支撑服务 ，并用 于计算绩 效指标 、进行趋 势分
析 、发现数据 中的规律等深层次的数据利用。而数据管 理功能通过ＭＥ 的中心数据库 ，对生产数据进行汇总并 Ｓ
量 ，实现从 销售到质量 、生产 、出厂 、结算 的合同过程
中实时跟踪 和动态闭环控制。
四、结 束语
本文 阐述了钢铁企业信息化 中ＭＥ 的架构功能 ，提 Ｓ
出了若干个ＭＥ 有待研究 的关键技术 ，对改善我 国流程 Ｓ 行业ＭＥ 的技术规范与实施标准 ，具有重要 的意义。 Ｓ
参考文献
跟踪和生 产回溯及 与上下层信息系统完全集成等各项功
能 。具体钢铁ＭＥ 功能介绍如下 ： Ｓ （１ １作业计 划 ：钢 铁企业ＭＥ 的作业计 划系统 应该 Ｓ 以产 品订单为主线 ，具体包括 生产订单 的转换与分解 、
长 期保存 。ＭＥ 的中心数据库是ＭＥ 运 行 的基础 ，是 Ｓ Ｓ
信息系统工程 Ｉ ０ １ ０ Ｏ １ １ １ ｌ． ２ ２ ２
Ｉ Ｆ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｔ Ｃ Ｉ Ｌ Ｇ 信 息 化 建 设 Ｎ ＯＲ ＴＯ Ｅ ｔ ＮＯ Ｏ Ｙ
智能化炼钢厂制造执行系统的研究与应用
智能化炼钢厂制造执行系统的研究与应用摘要：随着工业4.0时代的到来，智能制造已成为制造业发展的重要方向。
作为湘潭钢铁集团的一名工程师，本文将对智能化炼钢厂制造执行系统（MES）的研究与应用进行深入探讨，着重分析MES在炼钢生产过程中的优化、监控和调度作用，以期推动炼钢行业的智能化和可持续发展。
一、引言炼钢生产作为钢铁行业的核心环节，其生产效率和质量直接影响到整个钢铁产业链的竞争力。
随着制造业数字化、网络化和智能化的快速发展，炼钢企业需要利用先进技术手段实现制造过程的自动化、智能化和柔性化。
本文首先概述了制造执行系统的基本概念和功能，然后分析了智能化炼钢厂MES的研究与应用现状，并重点探讨了MES在炼钢生产过程中的优化、监控和调度作用。
二、制造执行系统（MES）概述制造执行系统（MES）是一种生产管理信息系统，位于企业资源计划（ERP）系统和现场自动化控制系统之间，其主要功能包括生产调度、数据采集与分析、质量管理和维护管理等。
MES能够实现生产过程的实时监控和控制，提高生产效率、降低生产成本，确保产品质量，为企业决策提供数据支持。
三、智能化炼钢厂MES的研究与应用现状智能化炼钢厂MES的研究与应用现状在以下几个方面取得了显著的进展：3.1基于大数据技术的生产数据分析：炼钢厂产生了大量的生产数据，包括原料、能源、工艺参数、设备状态、产品质量等。
利用大数据技术对这些数据进行挖掘和分析，可以发现生产过程中存在的问题，为生产调度和优化提供支持。
通过对历史数据的分析，可以预测生产过程中可能出现的异常情况，从而提前采取措施避免生产事故的发生。
炼钢生产过程中，产品质量受到众多因素的影响。
利用人工智能技术，如机器学习和深度学习，可以根据历史数据建立质量预测模型，实现对炼钢过程中产品质量的实时预测和监控。
此外，人工智能技术还可以用于优化生产参数，实现质量控制的自动化和智能化。
物联网技术可以实现设备的实时监控和远程控制，有效提高设备利用率和维护效率。
济钢冷轧MES的质量控制系统设计与开发的开题报告
济钢冷轧MES的质量控制系统设计与开发的开题报告一、选题背景与意义近年来，随着国内经济的快速发展，钢铁工业也得到了长足的发展。
对于如此庞大的生产体系来说，采用一种高效、自动化的质量控制系统能够提高生产效率，降低生产成本，进一步提高产品质量。
济钢冷轧MES (Manufacturing Execution System)是一种集成了计划、调度、生产、运输和计量等各个环节的信息化管理系统，可以有效控制物流、生产进度和质量等方面的问题，提高钢材的品质、降低成本和提高企业的竞争力。
本研究旨在设计与开发一种针对济钢冷轧MES的质量控制系统，通过实时监测和分析钢材的生产数据，帮助生产管理人员识别潜在的质量问题，及时进行纠正，以确保产品符合规格要求，提高企业的生产效率和经济效益。
二、研究内容1. 需求调研对济钢冷轧MES的生产流程和质量控制过程进行深入调研，了解目前存在的问题和需要解决的瓶颈。
2. 系统设计设计一个可靠、高效的质量控制系统，包括系统架构与模块设计、数据库设计、数据采集和传输、数据处理和分析等方面。
3. 系统开发采用Java语言开发系统，并利用Spring、Hibernate等框架实现各个模块的功能。
4. 系统测试和优化通过系统测试和数据分析，不断优化和完善系统性能，确保系统的稳定性和可靠性。
三、预期成果1. 实现济钢冷轧MES的生产过程质量控制，提高钢材的品质和企业的竞争力。
2. 实现实时监测和分析生产数据，提高生产管理的效率和精度。
3. 设计一种可拓展的质量控制系统，在未来的生产中，实现更加丰富的功能拓展。
四、进度安排第1-2周：调研济钢冷轧MES的生产流程和质量控制过程。
第3-5周：对系统进行设计，包括架构设计、数据库设计、数据采集和传输等，完成设计文档。
第6-9周：进行系统开发，完成各个模块的开发和代码编写。
第10-12周：进行系统测试和优化，测试系统功能和性能，并进行系统优化调整。
第13-14周：论文撰写和排版，最终提交开题报告。
钢铁企业mes实施方案
钢铁企业mes实施方案
钢铁企业mes实施方案
钢铁行业是一种十分复杂的行业，在运营管理上存在很多不同的问题。
因此，钢铁企业在运营管理上必须要有一套完善的管理体系，而MES（Manufacturing Execution System，制造执行系统）就是一个非常重要的部分，以解决钢铁企业的各种问题。
下面将具体说明下钢铁企业MES 实施方案：
一、完善计划管理
钢铁企业需要对生产过程中的各种变量进行有效监控，以保证生产计划的准确、及时实施。
MES系统可以提供一套完善的计划管理功能，可以将计划录入系统，并能够根据实际情况进行调整。
二、改善生产过程
MES系统可以实时监控生产过程，它可以根据实时的生产数据，提示可能出现的问题，以便及时调整生产过程，避免出现不可挽回的损失。
三、提高生产效率
MES系统可以帮助钢铁企业优化生产流程，使生产过程更加高效，减少浪费，提高生产效率。
四、实现数据可视化
MES系统可以收集、整合各种信息，如原材料库存、物流情况、生产任务、设备状态等，并将这些信息进行整合，实现数据可视化，以便管理者能够更加清晰地了解生产情况。
五、实现质量控制
MES系统可以实现对生产过程的实时监控，从而可以实现对质量的控制，从而有效地保证产品质量，满足用户的需求。
总而言之，MES系统可以帮助钢铁企业更有效地管理生产，从而提高企业效率，提升企业竞争力。
因此，钢铁企业实施MES系统是一个必要的步骤。
现代钢铁企业MES中质量管理系统优化设计
现代钢铁企业MES中质量管理系统优化设计0 引言质量管理系统是企业制造执行系统（MES）的重要组成部分，也是实施企业生产过程控制和产品质量保证的基本技术手段。
在传统的静态质量管理模式下，通常是事先下达生产质量计划要求，然后再通过对产品生产质量进行检验及统计分析等方式，进行事后质量管理。
由于传统的静态质量管理模式，未能实现生产过程的实时化、数据化和可视化质量管理，因此，管理和控制效果大打折扣。
基于此，文章在已有研究基础上，对现代钢铁企业MES中质量管理系统设计进行研究，该系统研究以信息技术为支撑，应用质量匹配检索功能，以搜索实例库中与订单产品质量相似度最高实例，进行订单产品的质量设计；通过实时采集制造现场的生产数据，及时控制各工序加工质量，以确保质量隐患事先消除；最后对所采集的质量数据进行分析和追踪，为后续的生产提供可靠的质量报告，使质量计划的实施具有较好预见性；同时，为企业管理层提供优化产品质量问题、改善产品品质的决策支持[1].钢铁产品质量特性主要包括物理质量特性和化学质量特性。
其中物理质量特性主要有：屈服强度、抗拉强度、涂层要求、长度、壁厚、直径、力学性能、高低倍要求等；化学成分质量特性则是指产品各化学元素的成分含量要求，如C、Mo、Si、Cr等元素含量的最大最小值要求。
作为质量管理系统的核心内容和关键技术，质量匹配和设计的好坏直接关系到整个系统的运行效率，其内容主要是指参照订单产品所要求的产品物理、化学质量特性等质量参数指标，运用相关的匹配检索技术，在实例库中进行匹配检索和质量设计，并根据质量设计结果，将相关工序质量参数作为生产过程中质量检验及判定的标准[2].1 系统设计目标及业务流程分析1.1 系统设计目标文章所提出的质量管理系统，融合并强化了一贯制质量管理原则，系统设计的目标主要包括：1）一贯制质量管理：以客户需求为设计前提，以冶金规范为设计准则，通过与PDCA方法相结合，对钢铁生产全过程进行质量管理，以优化管理水平、改善产品质量的同时提升企业效益。
浅谈我国钢铁企业MES建设
况监视、能源管理、工序成本控 制等可作 为可 选 项，供 用户选 择 。因此 ，对于钢 铁 企业 来
说 ，在 企 业 生 产 中 发 挥 着 重 要 作 用 ， 如 要 去解
但是 由于后备人才不足 ，技术标准难 以兼容则 会 在一 定时 间 内严 格 限制我 国钢铁 企业 的发
展。
决钢铁业里特别关注的一些 问题，比如说合同
（ ３ ）产 品通 用 性 差 ， 需 要大 量 人 工 干 预 ， 的 归并 和 分 解 、 改 判 带 来 的 问题 、 排 产 排 序 的
效 率低下 。由于 ＭＥＳ中涉及 技术过程 比较复 杂，又要根据企业实际情 况进行 指定 ，所 以使
得 开 发成 本 和 实施 周 期 都 出现 问题 ； 同 时在 现
问题 都可 以交由 ＭＥＳ系统 完成。综上 可述， 要 将钢铁业 的信息化搞 好，就应 当将 ＭＥ Ｓ的 作 用发挥 到极 致、要把 Ｅ Ｒ Ｐ的作 用用好 ，并 将 ＭＥ Ｓ与钢铁 业自身的特点联系起来。 ３ ． ４ 学习国外先进经验， 同时壮 大 自己
存 在 的 问题 以及 相 应 的 解 决 策 略 ， 以促 进 我 国 钢 铁 企 业 健 康 、 快 速发 展 。
技 术
集成 。这为企业工厂制造能力和生产 管理能力 的提高具有极为重大的效用。要充分认识信息
在 推 动钢铁 企业 全面 信息 化进程 中，我 化 与 管 理 深 度 融 合 的必 要 性 ， 善 于 利 用 信 息 化 Ｓ系统 提 们还有很多工作要做，比如掌握 确切的生产状 做精 做细生产 管理工作 。要 通过 ＭＥ 况，以便提高交货准确度，从而更好 的完成产 高 员工切身感受 ，细化考核单元 。坚持科学发 销 配 合 ； 其 次 ， 根 据 ＭＥ Ｓ系 统 可 以 更 好 的 掌 展 观 ，走 新 型 工 业 化 道 路 ，努 力 建 设 资 源 节 约
钢铁行业mes解决方案
应用MES（生产执行系统），对工厂进行整体优化摘要：xx加入WTO以后，xx的钢铁工业面临诸多挑战，如更加灵活的生产, 更苛刻的质量要求以及具备竞争力的成本。
这些目标只有通过投资具有成本效益的生产线，使用最新的科技才能够达到。
目前，独立的生产线的自动化水平和优化程度已经很高，进行进一步改进的空间非常有限。
而ERP（企业资源策划）系统仅局限于总体生产计划的编制，并没有考虑设备的实际状态和生产线的工艺约束。
因而现代化的工厂需要通过使用最新技术，联合多个独立的生产线组成一个优化的生产链并连接基础自动化级, 过程级与管理级。
根据MES （制造执行系统协会）的定义，MES是对从下达订单到生产出最终成品的生产过程进行优化的信息系统本文详细描述了钢铁工业MES系统的不同功能模块和典型的系统结构。
通过分析一个具有成熟功能的实际案例，揭示了MES系统为工厂的所有者带来的效益。
正文MES系统是企业信息化建设的重要组成部分XX加入世界贸易组织后，XX的钢铁工业正在面临几个主要的挑战；它们是：-更为灵活的生产钢铁工业的客户期望在定单执行、定单修改方面有更大的灵活性，同时缩短和保证交货时间。
*产品质量方面的更高要求对于所有客户的复杂产品结构，XX的产品质量是企业成功的关键因素。
同时，国际质量标准要求详细而完整的产品生产质量文*具有竞争力的成本定位具有竞争力的价位是能够在国际化的钢铁市场中生存的重要因素。
这必须通过以提高生产率，设备作业率为手段，提高产量和经济效益才能够达到。
所有这些目标，只有通过投资具有经济效益的生产线并使用最新科技才能够实现。
目前，独立的生产线的自动化程度和优化水平已经很高，进一步改进的空间非常有限。
另一方面，ERP （企业资源策划）系统局限于总体生产计划的编排，而没有考虑设备的实际运行状态和生产线的工艺约束。
因而现代化的工厂需要现代科技作为企业信息化建设的重要组成部分，联合多个独立的生产线构成生产链（水平集成），并连接生产层与管理层（垂直集成）。
中厚钢板MES的研究与设计
等 设计 ，并分析 了中厚钢板 制 造执行 系统 ＭＥ Ｓ的关键 问题 ，以供 设 计 、 实施 类 似 系统 的 技
术人 员参 考． 文章 最后 给 出了具体 的应 用 实例、
关 键 词 ： 中厚 钢 板 ； 生 产 制 造 系 统 ；跟 踪 ；业 务 流 程 ；Ｏ Ｃ Ｐ
中 图分 类号 ：Ｔ ９ Ｐ３ １
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｅｎ ｅ ｐ ｉｅ ｉｆｒ ｔ ａ ｉｎ ｉ ｈ ｎ ｙ ｏ ｔｅ ｏ ｈ ｅ ｓｓｅ ｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔｏ ｎ ｅ ｐ ｉｅ ＭＥＳ ｉ ｓｒ ｃ ： ｔｒ ｒｓ ｎ ｍａ ｉ ｔ ｓｔ ｅ ｏ ｌ ｕ ｌｔｆｒｔ ｅ ｐ ｒ ｉｔｎｔｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｅ ｔ ｒ ｒｓ ． ｏ ｚ ｏ ｓａ ｋ ｙ ｐ ｒ ｎ ｔ ｅ ｉ ｔｇ ａｅ ｆｐ ｏ ｅ ｓｉ ｄ ｓｒ ． Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｎｄ ｔ ｄｏ ｓｐ ｏ ｅ ｓｏ ｄｕｍ ｅ ａ ｔｉ ｈ ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｏ ｒ ｃ ｓ ｎ ｕ ｔｙ ｓ ｄ ｏ ｈ ｏ ｌ ｘ ｔｃ ｏｏ ｙ ａ ｅ ｉｕ ｒ ｃ ｓ ｆｍｅ ｉ
文献标 识码 ：Ａ
文章 编号 ：１７ ９ ９ （ ０ ７ ４— ４ ７— ６ ６ ３— ７ ８ ２ ０ ）０ ０ ５ ０
Ｓ ｕ ｙ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｆ ＭＥＳ ａ ｏ ｔｍｅ ｉ ｍ ｎ ｈ ｃ ｔ ｅ ｌ ｔ ｔｄ ｎ ｅ ｉｎ ｏ ｂ ｕ ｄ ｕ ａ ｄ ｔ ｉ ｋ ｓｅ ｌｐ ａ ｅ
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钢铁企业信息化中MES功能及其关键技术研究
钢铁企业信息化中MES功能及其关键技术研究如今，中国国内钢铁工业的信息化建设已初具规模。
具有较好个人基础的钢铁企业的MES信息化建设相当成熟，正在大力推进企业的生产经营和企业管理。
中国的钢铁企业是基础薄弱，技术不发达的中小企业，需要通过企业信息化建设促进生产管理效率的提高和管理模式的完善。
1.MES在钢铁企业信息化中的核心地位一般而言，钢铁企业信息系统是分层实施的。
它一般分为五层：顶层是企业的管理决策系统，包括SRM，SCM和CRM。
四级系统面向整个企业的内部管理。
计划的ERP系统，ERP系统是生产和执行过程的MES系统，二级系统是生产过程和控制的PCS（过程控制）系统，最低层是生产设备控制系统。
钢铁企业信息系统的典型层次结构如图所示：在钢铁工业中，企业一直十分重视生产过程的自动控制。
在管理信息化方面，以ERP为代表的管理信息系统近年来在钢铁企业得到了广泛的应用。
然而，企业往往忽视了与过程控制层直接相连的成熟MES系统的支持，导致过程自动化与管理信息化之间的数字鸿沟，使管理与生产紧密结合成为不可能，使ERP系统无法把握因素。
他们的实际情况及时。
MES(Manufacturing ExecutionSystem，制造执行系统)以生产过程数学模型为核心，将实时数据库与非实时关系数据库连接起来。
生产控制层负责组织生产作业计划，下达生产指令，对生产全过程的材料、质量、设备、成本进行控制。
以生产优化运行为核心的制造执行系统在钢铁企业中得到了应用。
主要解决了生产计划与加工一体化、提前生产动态优化调度、在线跟踪、生产成本预测与优化控制、生产过程测量质量动态跟踪、设备运行状态监测等一系列问题。
实现了生产过程控制与管理的无缝衔接，实现了生产全过程的高度协同控制与管理。
MES是ERP和PC之间的桥梁，在连接前后两个方面发挥着关键作用。
它提供了管理和过程控制系统之间的一个通道，在它们之间有机地形成一个整体，实现了信息的不间断链接和共享。
基于MES的特钢行业生产计划管理系统研究
基于MES的特钢行业生产计划管理系统研究案例介绍中国的钢铁工业已经作为一个重要的基础产业进入相对平稳的发展期与成熟期，企业的发展路子已经从提高产量转变为精益管理的新时代。
精益管理的核心是编制一个科学合理的生产计划指导生产，由于钢铁行业的生产过程兼有连续和离散的性质，它有别于石油、化工的连续生产过程，也有别于机械行业的离散制造过程，是介于二者之间的混合型生产过程，因此，带来了钢铁行业计划编排和调度工作的复杂性。
目前，国外关于钢铁计划和调度有很多的研究组织和软件产品，如Visual8公司的V8 _Steel、AIS公司的SteelPlanner、SIMENS 公司的SIMATIC IT中的详细排产模块等。
V8_Steel用于连铸和热轧流程，需要有准确的生产运行数据支持；SteelPlanner能够生成连铸、轧钢和各种钢材的加工序列，并提供了人机交互接口；SIMATIC IT中的详细排产模块能基于一个完全并且相当复杂的约束和规则产生一个完成当前合同的最优方案。
而国内专门开发用于钢铁生产的计划调度软件产品不多见，有一些专门的计划调度软件系统，但未形成商业化的产品，主要研究各种优化模型和优化算法。
通过对国内外相关软件和算法的研究，结合中国特钢企业的特点，设计了应用于特钢行业的生产计划管理系统，并已投入应用，取得了明显的效果。
特钢行业生产现状：我国的特钢企业是包括炼钢、轧制、成材三大主要工艺阶段的混合型制造企业，在传统生产模式下，特钢企业生产计划有以下特点：（1）多牌号（不锈钢、弹簧钢、轴承钢、模具钢、合金工具钢、高速工具钢、合金结构钢、碳素工具钢、碳素结构钢）、多规格（型材、板材、钢丝、光亮材、冷拔材），产品品种繁多、单种产品批量小，临时插入的合同较多，使得排产困难。
（2）企业上层制定的中长期计划和生产车间生产设备之间存在信息断层，下层的生产实际信息无法反映到上层计划，计划与实际生产脱节。
（3）上游分厂的生产没有对应到具体的合同，合同跟踪不及时，无法准确得知合同生产情况。
CIMS环境下钢铁企业质量管理系统的分析与设计
CIMS环境下钢铁企业质量管理系统的分析与设计打开文本图片集[摘要]质量管理是钢铁企业MES系统的重要组成部分，系统以PDCA质量控制为理念，将生产过程中从原料、半成品到产成品检验各环节的所有质量信息集成起来，以期建立覆盖钢铁企业生产全过程的一贯制产品质量规范管理、质量设计与检验、质量判定与分析、质量追踪与质保服务的钢铁企业质量管理系统。
本文首先对钢铁产品特性及质量管理系统基本需求进行了详细分析，在基础上构建了系统整体架构并对各子模块功能进行了详细描述。
[关键词]MES；质量管理；系统分析doi：10。
3969、j。
in。
1673-0194、2022、15、0301引言美国著名质量管理大师朱兰指出：“20世纪是生产率的世纪，21世纪是将是质量的世纪”。
随着全球经济一体化及网络信息技术的不断发展，质量管理将进入一个新的发展阶段，现代钢铁企业质量管理应当融入以信息技术为支撑的先进质量管理理念[1]。
钢铁企业质量管理主要是指从原料到半成品、产成品各环节的所有质量信息相集成，形成一个完整的质量信息反馈体系，并实现产品质量生产的全程追溯。
本文以钢铁企业制造执行系统（MES）中质量管理子系统的分析与设计为研究主题，在对国内外已有的钢铁企业质量管理系统开发等相关文献进行研究的基础上[2-4]，首先根对钢铁产品质量特性进行了详细分析，在此基础上根据实际需求构建了钢铁企业质量管理系统模块的整体架构，并重点就各子模块具体功能进行了详细描述，以期在CIMS环境下通过计算机信息技术来整合企业资源，优化质量管理流程，实现质量信息和数据的共享，实现企业经济效益和社会效益最大化。
2钢铁产品质量特性分析钢铁产品质量特性大致分为直接质量特性和参数质量特性两部分。
合同规定的客户需求一般反映的是直接质量特性，包括主质量特性，如钢号、标准、形状、规格等；以及辅助质量特性，如交货状态、加工用途、冶炼方法、技术条款等。
而生产过程中参照的目标是产品的参数质量特性，包括化学成分质量特性，如C、Si、Mn等元素的含量要求；物理质量特性，如形状、规格、力学性能、高低倍要求等；以及交货期等时间质量特性。
基于mes的热轧型钢生产计划与调度系统的研究与开发
在本文设计实现的热轧型钢生产计划与调度系统中，通过不同的订单数据以及不同的 计划编制方法进行模拟计算和结果比较，验证了该改进型混合遗传算法求得的解可降低设 备调度、节省生产时间、减少交货延误，以此来指导热轧型钢的生产可切实提高企业生产 效率。
关键词：热轧型钢，生产计划，生产调度，遗传算法，基因
i
基于 MES 的热轧型钢生产计划与调度系统的研究与开发
摘要
随着国家经济的高速发展，城乡高层、道路桥梁、船舶机械等大型工程项目的建设都 离不开轻便坚固的型钢，型钢的市场需求越来越大。型钢的规格复杂、品种繁多，特别是 力学性能更优、承载能力更大的热轧型钢，相较于板材、管材、线材，其轧制工艺复杂， 生产约束条件众多且彼此相互关联，生产计划与调度方案难以寻求最优解，经常出现订单 交货期延误等问题。合理的生产计划与高效的生产调度，为企业的长期生产经营战略的实 施，以及资源产能被充分利用奠定了基石。
RESEARCH AND DEVELOPMENT OF HOT ROLLED
SECTION STEEL PRODUCTION PLANNING AND
SCHEDULING SYSTEM BASED ON MANUFACTURING
EXECUTION SYSTEM
制造执行系统在钢铁企业中设计与实现的开题报告
制造执行系统在钢铁企业中设计与实现的开题报告一、背景钢铁是世界上主要的基础材料之一，其生产和制造过程需要大量的设备和复杂的生产流程。
在这个复杂的环境中，制造执行系统（MES）成为了企业管理和生产控制的关键工具。
MES是以网络和计算机技术为基础的生产技术管理系统，通过整合企业的生产流程和质量控制，实现实时监测、管理计划和资源的分配，为生产、运营、管理等方面提供强大的支持。
二、研究目的本文的研究目的是探讨钢铁企业中制造执行系统的设计与实现，了解MES在钢铁制造领域的应用情况，为钢铁企业提供更加高效、精细、智能化的生产管理手段，进一步提高企业的运作效率和管理水平。
三、研究内容1. 钢铁企业中MES的概念、特点和作用。
2. 钢铁企业中MES系统的组成和架构，包括硬件和软件的支持和配置。
3. 钢铁企业中MES系统的实现，包括需求分析、系统设计、开发实现和测试调试等流程。
4. 钢铁企业中MES系统的应用案例分析，包括MES系统的投入使用后对生产管理方面带来的改进和提升。
5. 钢铁企业中MES系统的优化和发展方向，包括MES系统与企业信息化、智能化等方面的结合，以及MES在精益生产、绿色制造、安全生产等方面的应用。
四、研究方法1. 文献分析法：通过查阅相关的钢铁企业MES系统的技术文献研究其基本概念、应用特点、技术架构和实现方法。
2. 问卷调查法：通过钢铁企业相关人员的调查和分析，调研MES应用在钢铁制造方面的具体应用情况和问题。
3. 案例分析法：通过钢铁企业中MES系统建设的具体工作案例，了解其系统实施流程和应用情况，从而得出其业务目标和效果。
五、研究意义本文的研究意义在于，为钢铁企业提供MES系统的设计和实现方法，指导企业如何有效地使用MES系统，提高生产效率和管理水平。
另外，也为推动我国钢铁企业制造流程的智能化、高效化发展提供了科学的理论和技术支持。
六、预期结果本文研究的预期结果包括：1. 提供钢铁企业中MES系统的设计和实施方案，指导企业如何使用MES系统来提高生产效率和管理水平。
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基于MES的钢铁生产质量设计研究
【摘要】钢铁生产质量设计是质量管理的首要功能，也是实现系统化质量控制功能的关键。
在钢铁生产过程中，需要经过良好的质量设计才能将客户的质量需求转化为精
确的生产指令，从而制造出高质量的产品。
本文针对钢铁产品规格多、工艺相似等特点，介绍了质量设计的要素和功能构成，讨论了质量设计的关键技术和方法。
【关键词】MES 质量设计质量保证订单管理
1 概述
钢铁生产工艺复杂，在订单生产体制下为了向客户提供满足其质量要求的产品，必须根据客户质量要求内容进行系统的质量设计，为生产的每一道工序提供准确的质量数据[1]。
只有这样才能适用于多品种、多规格、小批量、高性能的客户要求，增强企业的市场适应能力。
2 质量设计要素
质量设计系统根据质量标准、客户质量需求、订单信息与公司的生产设备能力、内控标准进行匹配，依据质量控制目标及工艺控制参数进行系统设计。
2.1 质量标准
统一质量标准，将各部门分散管理的质量基准进行标准
化、系统化，建立全公司统一的质量基准管理体系[2]，从而使全公司使用共同的标准：质量通用代码、通用标准规格、标准产品尺寸等。
质量基准管理体系包括：制造标准基准；钢种的化学成分标准；炼钢作业指示及炼钢成分判定；出钢温度、铸造速度、模具级别等炼钢连铸工程的制造配置标准；加热温度、在炉时间、取出温度等加热炉及轧钢工程的制造配置标准等。
2.2 客户质量需求
客户质量需求是产品按单生产模式下必须着重研究的
对象，质量设计也必须围绕客户质量需求进行。
2.3 订单信息
在订单生产体制下，用户订单由ERP系统传输到质量设计模块，质量设计模块根据客户质量要求自动进行系统的质量设计。
系统在冶金标准数据库中，将订单质量要求与质量标准进行自动匹配，每个订单都产生与之相对应的质量设计结果。
质量设计结构图如图1所示。
图1 质量设计结构图
3 功能构成和说明
质量设计模块的具体功能包括：质量匹配检查、质量配置设计、产线选择、预防措施。
3.1 质量匹配检查
质量匹配检查是根据生产要求进行质量匹配，对产品质
量数据库进行检索，可以检索到实例产品生产所对应的产品规范码。
依据该产品规范码，系统会检索出以该规范码为检索号的产品质量的相关设计内容，并完成该订单产品质量设计。
质量匹配检查分为自动和手动检查两种方式。
自动检查时，成分、材质、外形等没有质量特殊要求时，系统自动匹配。
对质量有特殊要求，或者自动检查结果为不通过的时候，需要工作人员手动匹配，即进行更进一步的质量配置设计。
3.2 质量配置设计
由于质量匹配不成功，为了生产符合用户质量要求的产品，需要确定各工序阶段的半成品所需满足的工艺质量规范要求。
在接下来的产品生产过程中，各工序阶段的产品质量要求按事先设定在计算机中的放行标准进行严格的检验与
控制。
（1）确定订单数据整合性：为了保证质量设计和产品，对必要的订单项目，确保数据整合性，确定订单项目的订单尺寸、规格代码、检查机构、订单用途、包装。
订单项目间需要确认的事项包括：标准规格和订单用途，标准规格和产品尺寸等。
（2）制造标准配置设计：针对炼铁、炼钢、连铸、轧钢等主要工序，设计制造标准配置。
（3）产品保证配置设计：设计为了产品的质保、标准
规格、客户需求，编制综合性合成配置。
（4）标示配置设计：标签所需要的信息，根据公司标
示配置标准来设计。
如有用户特别的要求，用顾客要求事项设计。
（5）质量消息设计：对特定产品需要采取特定工艺措
施时，质量设计人提前设计传达相关生产的注意事项，作业指示时提供给生产操作人员。
（6）质量设计错误确认：对质量设计时发生的错误，
能够容易了解错误原因，提供可查询错误的画面。
（7）质量设计确定处理：确认质量设计结果，将质量
设计结果保存到产品质量数据库当中，并将质量设计结果下发到生产控制系统。
3.3 产线选择
在冶金规范库中，一个产品同样对应有多条生产线路径。
当合同订单进行质量设计后，发现有多条生产工艺路径时，需结合生产车间实际及各工艺路径的优劣情况，确定主次产线。
实际生产过程中，也可以视生产环境的变化，进行相应的主次生产线的更改，以实现柔性生产。
3.4 预防措施
预防质量设计错误和提高质量管理水平的应采取的措
施有：（1）统一所有质量设计事项，以Rule Base基准来管理。
（2）变更用户要求事项时，不变更程序，只用质量设计Key
DB数据注册及变更来对应。
（3）质量设计Key是为了质量设计更加便捷，提前设计品名、标准规格、产品尺寸、客户配置、公司内配置、炼钢工艺标准、轧钢工艺标准等基准的关联并进行管理。
4 结语
在钢铁生产中，质量设计的结果传送给MES中工序计划排产系统，作为编制生产计划的基础数据，并用于产品生产过程中的质量判定和控制。
良好的质量设计是保证产品质量的首要条件，因此，在质量管理中必须首先保证质量设计的科学合理，使得各工序阶段的半成品能够满足工艺质量规范要求，从而达到保证产品质量的目的。
参考文献：
[1]吕志民，徐钢，毛文赫等.冶金全流程工艺质量在线监控和离线分析诊断系统[J].冶金自动化，2015，39（3）：17-19.
[2]张晔，狄庆贵，裴燕.承钢质量信息管理系统的改进及优化[J].冶金自动化，2013，37（6）：72-73.
作者简介：颜晶（1983―），男，河北唐山人，唐钢微尔自动化公司工程师，从事实时数据库系统、质量管理系统的研究、应用、开发。