钢铁企业产销一体化MES系统-总体设计报告 (1)
钢铁企业产销一体化MES系统
总体设计报告
软件设计说明书
目录
一背景 (3)
二钢铁行业特点和产销一体化的提出 (3)
三系统目标 (4)
四设计思路 (4)
五MES集成性与地位 (5)
六MES系统结构 (5)
七MES系统特点 (6)
八功能模块（待定） (7)
九性能要求 (7)
十服务器软件配置 (8)
十一系统接口 (9)
十二应用效果 (9)
十三常用术语 (9)
详细设计说明书
一背景
目前，时间、质量、成本、服务和不断优化这些要素已逐渐成为衡量一个钢铁企业整体水平与市场竞争力的主要标志。如何提高企业对市场的快速反应能力，提升企业的核心竞争力，已成为各个企业目前的当务之急。然而要具备这种快速反应的能力，除了要有先进的管理模式、方法以及合适的物质资源作基础外，更多的还是取决于企业对信息的处理、传递、反馈的速度和效能。XX钢炼轧集成制造执行系统集订单管理、质量管理、生产管理、计划管理、物料跟踪管理、仓库管理和出厂管理于一体，通过运用现代企业管理技术、信息技术、网络技术和集成技术，实现对整个信息流、物流、业务流的有效规划和控制，提升快速响应能力，提高企业的核心竞争能力。
二钢铁行业特点和产销一体化的提出
1 钢铁行业的特点：
1) 多分厂联合制造生产：产品制造需要经过多分厂联合制造才能交货；
2) 大规模定制生产：炉次/浇次/轧次的组织要有规模定制，并遵守复杂工艺约束；
3) 生产条件严格：M：N 式物料配置，严格的物料、能源需求和生产准备等。这种复杂性使得
基于 BOM 表、面向离散行业的的通用 ERP 软件无法实现详细物料需求（只能作主粗计划，Planning）），无法实现每日生产排程（Scheduling）。而钢铁企业生产是第一位的，生产排程不能完成，就无法实现产销一体化；生产排程不能完成，依据生产排程返回的作业实绩就无法得到，因此 ERP 无法得到实时数据，财务不能核算到生产工序，ERP 系统功能难以发挥。
因此对于钢铁企业来说，结论是：ERP 系统不能实现全公司生产排程（APS），只能由钢铁专门 MES 系统来完成。另一方面，钢铁企业的核心矛盾是产销矛盾。从市场销售来看，必须实现按订单生产，多品种，小批量，并充分考虑客户个性化需求，争取最广泛的细分市场。从生产角度来看，如此则很难释放出企业的产能，达到产量的最大化。而在钢铁行业，不实现产能最大，只是一味追求按单生产，追求每一个客户满意，赢得细分市场，企业内部只会增加生产成本，降低经济效益。所以，如何在生产产能和订单销售之间达到平衡，既能很好实现产能最大，又能很好实现按单生产，成为每一个钢铁企业面临的一个关键问题。。没有 MES 系统支持，ERP 系统
如同空中楼阁，无法发挥应有作用。
2 产销一体化的提出：
解决上述问题的最好办法是建立产销一体化系统。所谓产销一体化系统，就是把钢铁企业的生产和销售一体化，由信息化系统来综合平衡、优化设定生产销售的模式，由信息系统来进行生产计划排程，最终目的是实现企业效益最大化。宝钢、武钢、鞍钢都先后投资实现了产销一体化系统，实践效果也证明了钢铁企业产销一体化系统的优越性。
三系统目标
XX钢炼轧集成MES系统以提高企业综合生产指标，全面提升企业生产管理、经营决策水平及客户响应速度为目标。系统的产线范围覆盖了七个生产单元的所有工序，物流管理范围包括铁水进厂到产成品出厂的全过程物流，并对合同进行从订立到结案的全过程全生命周期管理与跟踪。整个系统将构建一套贯通产线、功能齐全的集成制造执行系统，实现信息在各管理层次的上下纵向贯通，以及业务在各管理部门、各生产单元之间全流程的横向连接。
四设计思路
根据XX钢炼钢、轧钢等多个生产单元的生产管理现状，分析XX钢生产组织的特点和面向客户快速响应的技术难点，结合XX钢现有钢铁制造流程和管理信息系统存在的问题，并考虑到XX 钢多产线交叉生产的需求，XX钢炼轧集成制造执行系统在总体技术上采用了以下几个设计原则:
1) 在业务流程设计上，采用全生产与管理工序集成设计的模式，把生产合同管理、材料设计、质量设计与控制、生产计划与调度管理等公司生产制造管理的全流程进行纵向和横向集成，形成统一的集成制造执行系统。在生产计划控制上采用炼钢、轧钢一体化计划设计、实现计划的有序、合理联动。
2) 在合同处理上，采用分割技术实现合同在多产线并行、交叉生产的生产组织模式，对合同的完成情况进行实时动态跟踪，实现对生产现场各种复杂问题的实时处理和动态优化。
3) 在生产执行控制上，采用对物料进行实时跟踪的方式，掌握各生产单元、发货单元的物料流动情况，为计划的有效执行提供物流支撑。
4) 在质量设计上，贯彻“一贯制质量管理”理念，采用全过程质量管理与跟踪，按用户需求控制实物的质量水平。
五 MES集成性与地位
1) 信息的水平集成与垂直集成
2) MES系统在企业信息化建设的重要地位
六 MES系统结构
一般说来，大型企业信息化系统是分层实现的，一般分为三层结构：最上层是面向企业商务和计划的 ERP 系统，中间层是面向生产和执行的 MES 制造执行系统，最底层是面向过程和控制
的 PCS 过程控制系统。对于钢铁联合企业，其由高烧焦球、炼铁、炼钢、轧钢等多分厂（作业线）联合生产制造，其信息化体系，尤其是 MES 系统，更为复杂。一般结构如下图示意：
MES 在钢铁企业信息化架构中起到了重要的作用：
1)实现分厂（作业线）全线生产自动化（L3）：从生产分厂来看，L1，L2已经实现局部过程自动
化，但全局生产管理需要建立 L3 级网络，并实施 MES 系统，解决目前生产管理仍然是人工加纸张，局部优化，全局不优的问题，进一步优化提高分厂（作业线）生产效率；
2)实现公司产销一体化：从全公司生产组织执行来看，必须建立全局 GMES系统（GMES=APS+MES），
计划、组织、执行、协调全公司生产流程（APS），从而使得全公司产能最大，成本最低，交货最快，实现产销一体化；
七 MES系统特点
1)多产线交叉排产技术
若企业拥有多条炼钢及轧钢产线，且产品规格存在交集甚至完全一致，为了更好地平衡产能、缩短成品的生产周期，有时需要进行多产线交叉排产。集成制造执行系统提供合同分割和合同制程变更技术。这不仅能实现合同在多条产线并行或交叉生产，还可以在生产组织过程中灵
活地调整合同产线，并在合同的整个生命周期进行实时的动态跟踪，从而达到便捷调节生产组织节奏、平衡物流、确保按合同要求组织生产、减少余材、提高生产效率的目的，最终实现按质、按量和按时交货，以满足日趋激烈的市场竞争要求。
2)一体化计划编制技术
通过统一的生产管理，对关联度高的炼钢、轧钢生产实施一体化计划编制，即炼钢、轧钢一体化计划编制。同时，通过生产执行层与过程控制系统实现全方位快速数据交换技术，并根据现场的实际生产情况，动态调整生产计划，快速下达最新的生产指令给过程控制系统。
3)物料实时跟踪技术
冶金生产过程中的许多信息均来自于生产过程。系统对生产过程中的物料信息、行车移动和运输信息进行实时采集和统一处理，并对生产物料实施精细化管理，实现对物料生产、移动过程的动态可视化跟踪与监控。
4)合同动态控制与实时跟踪技术
对合同从订立开始到出厂及结案过程中的所有工序进行合同量的跟踪，并对合同完成进度进行全实时动态管理，动态计算合同的完成量，自动分析合同的欠量，动态调整各工序合同生产报告；同时，为客户提供服务，让客户了解产品在制造过程中的详细情况。
5)一体化的动态质量设计及跟踪技术
对于客户的合同，通过产品规范码及冶金规范码，按客户的需求进行统一的质量设计。通过静态质量设计技术，可以使相同的材料适用于不同的用户；而采用有差异性的材料制造具有同样或相近物理性能的产品，可满足不同客户的一致性需求。为减少前端工序材料生产过程的差异性给产品带来的性能差异，系统引入了动态质量设计技术，即对不同的材料进行动态质量分析比对，寻找差异化，进行动态差异化质量设计，实行质量动态补偿设计。质量设计的结果在制造管理系统进行优化并通过生产执行系统下达给过程控制系统，过程控制系统与集成制造执行系统相互结合完成对过程质量的在线控制。设计过程中，设计人员能够动态了解系统的过程质量状况并进行综合判定。
八功能模块（待定）
九性能要求
除了MES系统功能，另一个重要问题是MES系统成熟的系统结构。如果下列的系统结构要求不能被满足，所有的MES系统功能将无任何价值可言。
?高性能
系统（软件和硬件）设计必须能够实时响应其任务的要求（实时响应能力）
建议：
o多处理器环境
o充足的内存
o正确的系统参数和数据库参数
o高速网络
o瘦服务器软件设计
?高可靠性
由于冶金企业的连续生产的要求，为避免生产波动甚至由于系统错误造成的停产，必须采取措施使系统更为可靠。
建议：
o重要硬件的冗余，如：供电，硬盘及其控制器，处理器
o使用人工或自动故障恢复策略，如：备用系统，集群系统
o数据安全，如：有效的备份策略，硬盘镜像（RAID）
?硬件和软件的可测量性和可维护性
MES系统必须易于在基础投资上进行经济的扩展。鉴于此，较高的初次安装的投入是必要的。
建议：
o选择在过去生产线的操作中向上和向下兼容性稳定的硬件和软件提供商硬件和软件必须易于扩展
十服务器软件配置
十一系统接口
十二应用效果
该系统已经在XX钢———厚板生产线成功实施 ,工序一体化生产计划在企业的生产管理中发挥了巨大的作用。达到和谐生产,合理均衡生产 ,提高了生产效率。提高了全线管理水平 ,进一步提高了客户满意度 ,改善产品质量 ,使生产线效益达到最大化;
更加有效地利用轧辊 ,从而提高轧辊的利用效率;减少了板坯库存量 ,降低了生产成本。十三常用术语