钢铁企业信息化中MES功能及其关键技术研究

一、引言

钢铁企业目前面临的市场环境发生了巨大变化，存在着生产管理过程复杂、制定生产计划不确定性、信息交流不畅等问题，需要在生产模式、成本管理、提高决策效率和过程自动化与管理信息系统的沟通等四个方面进行改革创新，以提升其市场竞争力和持续发展的后动力。制造执行系统MES的发展速度很快，现代钢铁企业采用了以MES为核心，基于ERP/MES/PCS三层架构的整体信息化系统，其中ERP层是质量标准管理，MES层是主要的质量管理功能，PCS层是质量数据采集。而MES正是生产活动与管理活动信息的桥梁，在整个信息系统中起着承上启下的作用，几乎涵盖了所有那些无法准确地分配其它层的应用程序或功能。

二、制造执行系统MES的功能

根据钢铁企业生产流程的特点，MES应该具备使信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MES功能介绍如下：

(1)作业计划：钢铁企业MES的作业计划系统应该以产品订单为主线，具体包括生产订单的转换与分解、产品与设备的指派、作业计划的制定、针对动态干扰的调整等功能。协调从订单投入到产品完成的整个生产过程。

(2)物料跟踪与生产调度：物料跟踪系统以可视化的方式，监测设备运行中的状态参数;跟踪生产线上的物流，当出现异常情况时发出报警;然后向生产调度系统提供的实时信息，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产作业计划。

(3)设备管理：MES设备管理的主要作用是在已有的设备管理系统所具有的设备维护管理、维修管理等功能的基础上，对关键设备进行基于状态的预防性设备维护，并实现设备管理与作业计划管理的同步与协调。

(4)计量质量管理：钢铁企业MES中的质量管理包括在线处理、离线处理和统计分析等3个方面的内容。计量管理包括所有进厂物资，出厂物资，中间产品的工艺计量等内容。实时满足各工序对计量数据的实时需求。

(5)工艺与库存管理：钢铁企业MES中的工艺管理系统为其它功能系统提供基础数据，包括生产工艺数据和产品工艺数据的管理。库存管理包括对成品库存和在制品库存的管理。对在制品库存需要考虑到产品在库存空间中的定位、库存空间的限制、合理库存量等方面的问题。对成品库存还要考虑对客户订单信息、产品信息和质量信息的匹配与核对，以及对发运方式和配货方式的管理。

(6)数据分析与管理：数据分析系统为其它功能系统提供支撑服务，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MES的中心数据库，对生产数据进行汇总并长期保存。MES的中心数据库是MES运行的基础，是ERP层所需生产实绩数据的来源。

在MES的实施过程中，还需要根据实际情况来规划和设计具体系统，同时还要保证与其他信息系统的集成、对完整的钢铁企业生产流程的支持，具有功能结构灵活、使用方便的特点。

三、钢铁企业信息化的关键技术

钢铁工业生产过程中包含着复杂的物理化学变化，存在着许多突变和不确定因素，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，MES相应的质量管理机制提供一系列关键技术，进行相关问题的处理和实时监控，以保证生产的有序进行。下面就其关键技术做简单的概述。

(1)质量设计和跟踪自动化技术： 钢铁企业之间为贯彻一贯的质量管理理念，需要建立规范管理体系及冶金规范管理体系。根据用户的需求，在产线上从冶炼、轧制、精整到包装等一系列工序进行一贯质量设计。在生产过程中全面跟踪产品，在各个生产阶段对产品进行检测，并随时根据生产过程数据和实绩数据，判定在生产过程中发生的品质异常，并最终进行质量检测分析和判定，产品销售是提供质量保证书。

(2)动态优化调度技术：在钢铁企业中，如何协调好炼钢、连铸、热轧的物流，编制出联系上下工序的一体化计划是一项关键技术。由于存在许多作业和管理等方面的因素，尤其是为了节能，实现一体化编制与作业调度问题是一项高难度课题。

(3)动态成本控制技术：采用数据挖掘与预报技术，依照动态成本模型预测生产成本;利用动态跟踪技术，优化原材料的配比、能源的供应、生产的调度管理等一系列措施，以降低生产成本。

(4)实时动态的合同管理技术：根据合同处理结果及生产实绩的实时合同抛账作业，使合同工序动态平衡，实时监控合同进度，动态反映合同的欠量和通过量，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MES的架构功能，提出了若干个MES有待研究的关键技术，对改善我国流程行业MES的技术规范与实施标准，具有重要的意义。

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