天钢中厚板产销一体化管理系统的建设

段舒娅 张欢 （天津钢铁集团有限公司自动化部，天津 300301)

天钢中厚板产销一体化管理系统的建设

段舒娅 张欢 （天津钢铁集团有限公司自动化部，天津 300301)

天钢（L3)生产数据管理系统与生产过程基础自动化（L1)和过程自动化系统（L2)不匹配。传统的管理模式不能满足生产组织、质量控制及交货期要求，实施中厚板产销一体化MES系统势在必行。通过MES选型，主机、网络构架、系统安全、应用功能设计和投入运行，使天钢中厚板生产管理得到很大提升。

中厚板 产销 一体化 管理系统 设计 功能

1 项目背景

天钢中厚板生产线具有完善的生产过程基础自动化系统（L1)和过程自动化系统（L2)，自动化水平较高。但全线生产协调控制、生产计划调度仍然依赖人工完成，信息传递靠人工报表，各个L1/L2级子系统所需制造命令、规程等L3级数据由人工输入，效率低，规范性差，与完善的L1/L2自动化系统不相匹配，也制约了中厚板厂生产效率的提高。面对国、内外钢铁市场的激烈竞争，如何快速满足市场用户对钢材的品种、规格（如板材的宽度、厚度、机械性能指标等)需求的多样化，提高产品质量，提升企业市场价值空间，天钢领导决定实施《中厚板产销一体化MES管理系统项目》，该项目2009年实施上线。

2 需求分析和项目范围

2.1 天钢炼钢区域采用国外先进的工艺技术和技术装备水平，主要设备包括：混铁炉、三座120 t转炉，三座 LF精炼炉、一座 VD、四台连铸机：第一台为方圆坯连铸机、第二台为方坯连铸机、第三台为小板坯连铸机、第四台为大板坯连铸机。

2.2 中厚板轧钢区域具有国外先进的工艺技术和技术装备水平，配备二座步进式加热炉、高压水除鳞装置、3 800 mm粗轧机、3 800 mm精轧机、层流冷却装置、热矫直机、两座冷床、翻板装置、切头剪、切尾剪、定尺剪、火焰切割机、热处理炉、探伤仪等主要设备。主要由板加区（板坯库及加热炉)、轧机区、冷床区、剪切线区、精整区、热处理线、轧辊间、成品库等部分组成。

2.3 根据中厚板产品生产特性：小批量、多品种;合同变更机会少、转用充当次数少;轧制控制要求多、轧制方式多;工序多，追加工序的发生概率大，上线、下线位置多;厚板库倒垛耗时、占地等诸多因素，传统的管理模式已不能满足生产组织、质量控制及交货期的要求，实施信息化项目MES显得格外重要，精细化管理是大势所趋。MES信息系统为精细化管理提供强有力的支撑，建设中厚板产销一体化MES系统，实现与过程控制系统的有机集成，实现生产管理、成本核算、销售出厂信息的全面一体化管理，以提升生产过程的控制质量和运行质量。

2.4 天钢中厚板产销一体化管理系统覆盖炼钢区域、

图1 中厚板产销一体化管理系统逻辑架构图中厚板轧钢区域所有的工序以及公司销售业务。业务范围包括从销售合同的接收、评审、确认和下发、合同处理、原料申请、作业计划编制、现场作业、质检判定、成品发货、合同结算开票，直至合同结案为止完整的中厚板产销业务流程。其本质是由销售管理系统、出厂管理系统、成本管理系统、炼钢轧钢检化验系统、炼钢MES系统、中厚板轧钢MES系统组成的，综合性的中厚板产销一体化管理系统。

3 系统设计

3.1 主机系统设计

中厚板产销一体化管理系统逻辑架构见图1。

3.1.1 中厚板产销一体化管理系统的在线主机平台采用2台IBM P55A小型机，组成集群（Cluster)结构的高可用硬件平台，一台作为数据库服务器，另一台作为应用服务器。每台服务器配置4路2.1GHz POWER5＋CPU，8GB DDR2 内存，2 台服务器安装64位的AIX5.3操作系统，采用HACMP软件组成集群，互为备份，当任一服务器故障时另一服务器可自动接管故障服务器，保证应用持续运行。

3.1.2 存储系统采用存储区域网络（SAN)架构，通过2台16口的SAN光纤交换机，分别与DS4700磁盘阵列、TS3100磁带机、两台P55A主机上的各2块光纤卡实现光纤冗余连接;磁盘阵列配置双Raid控制器，配置8块15000RPM的146G容量的磁盘，通过设置Hot Spare Disk和RAID技术，为系统数据安全提供充分保障。

3.1.3 备份系统采用DELL PE2950 PC服务器和IBM TS3100磁带库作为备份管理服务器和备份设备。在备份管理服务器上安装Symentic Veritas Netbackup 6.0 MASTER SERVER，在2台在线服务器上安装VERITAS backup agent，同时数据库服务器上还安装了oracle backup agent进行数据库在线备份，备份方式采用LAN-FREE与LAN相结合的方式。

3.1.4 为了便于系统上线后对新增功能和流程的测试，配置一台IBM p5 52 A作为开发测试服务器。

3.1.5 数据库采用ORACLE公司最新的10 G数据库。MES系统中间件软件采用BEA公司TUXEDO 8.1交易中间件。MES系统与L2等其它系统通信采用基于TCP/IP SOCKET协议的通讯中间件进行电文通讯。

3.2 网络架构设计

图2 天钢中厚板产销一体化网络系统

3.2.1 天钢中厚板产销一体化网络系统见图2。生产主干网采用层次化设计，分为核心层、汇聚层和接入层。核心节点设置于天钢网络中心机房，是整个MES网络系统的核心部分。核心层网络设备选用2台思科三层网络核心路由交换机WS-C4506，通过2条千兆多模光纤互相连接，互为冗余热备，保证数据快速交换。核心交换机配置增强型路由软件，通过OSPF路由协议和将来其它区域MES网络系统进行无缝连接。在炼钢区域和中厚板区域分别设置一个汇聚节点，汇聚层设备选用思科WSC3750-24FS-S交换机，为炼钢区域和中厚板区域的接入层交换机提供接入，汇聚节点交换机通过2条千兆单模光纤链路与中心机房的核心交换机冗余链接，核心层与汇聚层之间配置生成树协议和热备份路由器协议，保证链路和网关的冗余。接入层网络设备选用思科WS-C2940和WS-C2960交换机，接入用户为产线操作室及相关业务部门岗位，负责为终端用户提供网络接口，实现信息采集。整套网络采用树型拓扑结构，在关键节点使用双链路冗余链接，确保了物理和逻辑上的链路冗余。

3.2.2 L2过程控制网包括厚板区域L2过程控制系统、炼钢连铸区域L2过程控制系统。L2过程控制系统网络，通过中厚板产销一体化MES系统服务器和MES生产主干网物理隔离，保证炼钢连铸和中厚板L2级系统与MES系统主机之间安全受控的数据交换。

3.3 系统安全设计

从天钢中厚板产销一体化网络系统实际需求出发，对涉及到的网络区域及其所属的安全层次进行明确定位，通过部署防火墙系统实现网络区域间的访问控制，新增一套防病毒系统实现内网防病毒的集中控制和管理，部署一套补丁升级系统，为所有网内的微软操作系统提供快捷的补丁下载和安装，有效地降低系统的安全风险。

安全系统部署见图3。

图3 安全系统部署图

3.4 应用功能设计特点

该系统包括功能模块有销售管理、成本管理、生产管理、质量管理、计划管理、实绩管理、仓库管理、出厂管理、工器具及轧辊管理、检化验系统。

3.4.1 质量管理设计

（1) 建立了产品规范和冶金规范质量技术基础体系，对质量技术数据进行收集整理分析，保证数据维护的准确、及时。

（2) 对每一个合同进行质量设计，实现标准+α的个

性化定制，满足客户个性化需求。

（3) 合同处理的代码化，将作业标准以作业命令方

式下发给L2执行，产品质量实时监控。

（4) 实现了板坯质量的自动判定功能。

3.4.2 生产管理设计方面

（1) 通过动态评估工序能力负荷来安排合同投料量与合同计划日期;通过自动和手动方式，对出钢材、板坯、钢板（大板、小板)进行组板设计。

（2) 按炉次内钢种生产构成，最大化进行组炉设计，按短坯和长坯组合，下达炼钢计划;成品余材与合同直接进行条件比对，使成品余材直接挂上合同。

（3) 对成品进行信息和实物核对，编制准发计划;向销售申报现货余材;组织材料转库;对合同全过程实时跟踪;工序生产拖期报警;自动合同补投料;生产履历查询;自动生产结案。

（4) 采用“逆向材料设计”组板模型,提高成材率：宽厚板的生产工艺特点为划线裁板，也就是说将不同订单、不同尺寸规格的钢板组合到一张钢板（母板)上进行生产，即组板设计。组板设计为厚板生产管理的核心技术，如何将不同订单、不同尺寸规格的钢板最佳地组合到一张钢板（母板)上进行生产，以获取最大的成材率，便成为系统设计的关键技术之一。

（5) 实现合同全程工序进度跟踪，确保按期交货。

3.4.3 计划管理设计

（1) 高效的炼钢计划排程，精确的出钢计划模型支撑。

（2) 实时动态的设备运转状况跟踪。

（3) MES直接将作业命令下发给L2进行执行。

3.4.4 实绩管理设计

（1) 实现了信息化和自动化技术和装备技术的融合，体现了真正意义上的“管控一体化”。（2) 精细的过程物料跟踪。

（3) 行车无线终端管理：采用先进的通信方式，保证数据传输的正确性、稳定性;专门定制的全向天线保证数据的发送不受行车方位的限制，提高抗干扰性。

2.4.5 仓库管理设计

（1) 将现场操作工从厂房内拉回到操作室工作，降低了劳动成本，提高了操作工生产安全系数。

（2) 提高了库场的管理精度，为生产计划的编制、备料、上料提供了力的支持。

（3) 物料堆垛指标模型技术:堆垛指标模型主要用于实现对板材类仓库的有效管理，蕴含了库管理思想的精髓，通过它一方面提高库管理效率，降低倒垛量，另一方面与生产作业计划、发货计划匹配在一起，加快生产节奏，提高物流周转速度。4 结束语

天钢中厚板产销一体化管理系统的投运，以及随着系统运用水平的提高和功能的不断完善，使得天钢中厚板厂生产管理得到很大提升，主要体现在：加强了生产的计划性，减少了非计划的生产，降低了余材的产出;优化生产调度，加快在制品库存周转的时间;实现产品质量的在线判定，提高实物质量，大幅度的增加了产品成材率;实现了材料的全面跟踪，使得材料的管理做到明确细致;提高管理效率和效能，提高了交货期准确度。

Selection and Construction of Integrated Management System of Production and Marketing at TISCO Plate Rolling Mill

Duan Shuya,Zhang Huan

TISCO production data management system(L3)and process basic automation system (L1)didn’t match with process automation system (L2).Traditional management mode could not meet the demand by production organization,quality control and delivery,which posed that a MES system which integrated production and marketing was imperative.The production management for Plate Rolling Mill was significantly improved through EMS selection and the design and operation of host,network architecture,system safety and application functions.

Plate Rolling Mill,production and marketing,integration,management system,design,function

（收稿 2011－07－13 责编 崔建华)

段舒娅，毕业于天津冶金职大自动化专业，现为天钢信息化部高级工程师。