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MES与PCS系统的集成,实现了“双流”同步

[日期:2014-01-21] 来源:万方数据  作者:温方金 周国林 罗清华 [字体: ]

  新钢公司为实施板材精品战略,于2005年4月建成了国内第一条3800mm厚板生产线,该生产线的建成为新钢开发新产品、优化产品结构、提高产品附加值提供了可能。但是,新钢随着产品品种和规格的增多、终端用户的增加、产品交货状态的多样化以及市场竞争的加剧,实行按订单组织生产成为必然选择,为此,新钢围绕中厚板产品开始产销一体化MES系统的建设,为充分发挥厚板线装备优势,建设了车间控制级PCS系统,针对信息孤岛问题,新钢对MES与PCS的集成方法进行了研究开发,并投入实际应用。

  1.中厚板MES与PCS的功能分配

  1.1中厚板MES主要功能

  新钢中厚板MES针对中厚板产线、工艺、经营管理等方面的特点,实现了销售管理、计划管理、生产管理、质量管理、仓库管理、作业管理、进程管理、统计分析等功能。

  (1)销售管理。销售订单转化为生产订单,在编码体系、冶金规范、产品规范的支持下,根据销售订单的牌号、用途、规格、交货条件、标准等信息,通过质量设计和质量匹配。将相同的PSR(产品)码和MIC(工艺)码进行归并或拆分形成生产订单(计划号)组织生产。

  (2)计划管理。生产计划编制:MES系统采用顺、倒排程方式结合图形化展示确认最佳生产日期,实现刚柔结合。倒排:以交货时间为起点,充分考虑生产周期、调运时间、工序能力等因素排成约束条件,计算出合理的生产日期。顺排:以计划生产日期为起点,充分考虑生产周期、调运时间、工序能力等因素排成约束条件,计算出合理的生产完工日期,结合用户要求的交货时间,确认生产日期是否符合订单要求。

  作业排程:针对钢铁行业的特点,利用GANTT图进行生产作业排程(多模态甘特图技术),其特点:①信息的集成性及信息的表达方式的多样化;②实现了相关工序作业关联表达;③结合排程、调度模型,实现优化调度;④工序作业的自动协调。

  (3)质量管理。检验批次管理:生产批次与检验批次之间是多对多关系,试样的取样频率、取样位置和尺寸对坯料设计后的母板有很大影响,系统通过综合考虑取样因素加以解决。规范管理:通过建立冶金规范和产品规范实现质量控制项目强化管理,系统建立组合编码体系把质量控制项目代码化以及质量控制量数字化,达到规范管理要求。在线质量管理:在线质量管理是生产放行控制基础,主要采用“工序控制”“异常扰动处理”“工序流向”等环节保证物流畅通、快速决断。

  (4)仓库管理。利用库位图对仓库进行综合管理,形象直观展示成品或坯料的垛位情况,使库存情况一目了然。一方面提高仓库管理效率,减少倒垛量,另一方面与作业计划、发货计划匹配在一起,加快物流周转。

  (5)进程管理。搜索引擎:在整个进程管理中,主要采取搜索引擎对中厚板MES系统中的信息资源进行搜集整理,然后供使用者查询,它包括信息搜集、信息整理和用户查询3部分。图形跟踪:根据实际生产情况采集二级系统的信息,运用自动绘图技术,以动态图形方式展示现场生产实际情况。

  1.2中厚板PCS主要功能

  新钢3800mm产线PCS系统的功能主要有物料跟踪、工艺模型、过程值设定、实际值采集及数据储存归档,管理范围从上料垛板台开始至钢板标志下线为止,物料跟踪分为加热炉区L2系统、轧机区L2系统、精整区L2系统3个分区,各分区通过以太网通讯进行数据交换。工艺模型主要有加热炉燃烧模型、轧机模型、加速冷却(ACC)模型、矫直模型、优化剪切模型等。当钢板吊上上料垛板台时,PCS系统接收钢板的尺寸、化学成分、生产工艺参数、必要的订单信息等数据(简称PDI数据),开始物料跟踪,依据跟踪结果或状态,依次在加热炉、轧机、ACC装置、矫直机、切分剪、冷床、双边剪、定尺剪、测厚仪、标志机等设备间发送设定值和收集实际值,数据分别归档到L2系统中,由各L2系统分别传送生产实绩给上级MES系统。PCS系统实现过程信息的全线动态跟踪,显示了轧件号、温度、轧制力、辊缝、速度、厚度、待湿时间等信息。

  2.集成方法

  2.1总体设计

  对于MES系统,采用面向对象分析与设计方法和技术进行有针对性的分析设计;基于J2EE三层架构体系进行研究与开发;采用实时数据库技术进行数据采集与处理;采用Oracle9i数据库;充分借鉴与利用国内外相关研究与应用成果及经验.实施图形化的计划、排程与调度技术;开展科学的产品规范和冶金规范编码技术;进行基于流程、面向操作和决策的全程质量管理;采用订单动态跟踪管理技术;实现企业级生产信息的高度集成。

  2.2通信规约

  为了MES系统与PCS系统之间能正常通讯,必须采用统一的通信规约。网络中的计算机通过TCP/IP协议进行通信,网络协议遵守OSI模型的物理和数据链路层的IEEE802标准,接收和发送的电文使用两种逻辑连接,每个逻辑连接运用Senrer/Client模式。通讯传输方式为静态socket或动态socket。通信程序对接收到的电文头作检查,电文接收方必须对收到的数据电文作底层自动应答。电文中所有的数据都以字符形式传输和存贮,这样可以避免不同体系结构之间的字节序问题。电文分为三种类型:普通电文,用于应用程序通信;应答电文,用于协议层的确认;心跳电文,用于网络的周期性检查(静态协议)。

  2.3开发及运行环境的选择

  分析设计阶段工具选择:系统建模设计工具为MicrosoftVisi02002,数据库建模设计工具为Erwin4.1。代码开发阶段工具选择:应用程序开发工具MicrosoftVisualStudio.Net2003套件中的C#,以及Infragistics公司的NetAdvantage软件;数据库管理系统为Oraele9i,使用表、视图、程序包、存储过程、触发器、函数等数据库对象;数据库开发工具选择TOAD或PL/SQL。

  系统运行环境的选择分别为:

  (1)数据库服务器运行环境:操作系统为Windows2003Server,数据环境为Oracle9i服务端。

  (2)应用服务器运行环境:操作系统为Windows2003Server,数据环境为Oracle9i客户端。

  (3)客户端运行环境:操作系统为Windows2000Professionals。

  (4)其它环境要求:微软.NETFrameWork、微软IIS,COM+组件服务、IE6.0。

  2.4系统安全设计

  网络安全:将整个网络划分为几个子网络,采用虚拟网(VⅨN)技术,设置防火墙,实施病毒监控。软件安全:操作系统安全(由软件提供商提供),数据库安全(由软件提供商提供),应用系统安全(采用分布式系统)。数据采集安全:系统采用独立的数据采集站,在数据采集站中安装双网卡,通过这种方式将一级网络和二级网络进行隔断。底层利用专业采集网卡,通过工业总线与PLC通讯,网关隔离。

  采用分布式数据库系统架构。其中,主交换机,服务器置于公司中心机房,厚板线PCS自动化网与公司主干网之间设置防火墙,MES系统网内通过三层交换模块控制,使服务器与客户机之间点对点通讯。

  3.MES与PCS的集成应用

  利用MES的销售管理功能,销售订单转化为生产订单.在编码体系、冶金规范、产品规范的支持下,根据销售订单的牌号、用途、规格、交货条件、标准等信息,通过质量设计和质量匹配,转化为生产订单后组织生产。板坯装入上料辊道时,相关数据和信息(原料数据、成品数据、化学成分、加热工艺参数、轧制工艺参数、控冷工艺参数、剪切数据、标志信息、产品标准等)下载到PCS系统,PCS系统执行过程控制和物料跟踪,采集生产数据,将生产实绩上传到MES系统中。PCS系统传给MES系统的主要信息有:板坯装炉、出炉实绩,设备跟踪信息,轧件下线或删除信息,轧制实际数据,ACC冷却数据,矫直结果数据,热分剪、双边剪、定尺剪实际剪切数据,测厚数据,成品入库信息,应用应答信息等。

  在新钢3800mm厚板生产线,通过MES与PCS系统的集成应用,产量与产品质量得到大幅提高,交货期大为缩短,合同兑现率显著提高,并开发了大量高等级、高附加值的产品,品种板、专用板比例居国内同行前列,取得了明显的经济效益和社会效益。

  4.结束语

  通过中厚板MES系统与PCS系统的集成,实现订单、作业以及质量跟踪,实现了信息流和物流的同步,保证了生产经营过程中的信息及时性、准确性,对减少库存、降低成本、缩短生产周期、提高订单兑现率、降低质量事故、实行按订单组织生产起了重要作用,有助于加快产品和技术创新,促进企业管理,增强市场竞争力。

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