酒泉钢铁 不锈钢轧钢MES系统技术方案书.doc
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1、酒钢不锈钢炼钢酒钢不锈钢炼钢 生产计划调度及质量管理和化验室生产计划调度及质量管理和化验室 数据管理系统(数据管理系统(MESMES) 技术方案书技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司北京冠华宏鑫科技有限公司 文档履历文档履历 操作日期操作日期操作人员操作人员完成内容完成内容备注备注 目目 录录 一、项目背景和涵盖范围1 1.1 项目背景1 1.2 涵盖范围2 1.3 系统功能定位2 1.4 系统设计原则2 1.5 系统实施原则3 1.5.1 采用先进管理模式3 1.5.2 建立实用的信息系统4 1.5.3 系统的综合考虑4 二、前提条件及项目需求5 2.1 主要业务需求5 2.1.1 生产作业
2、计划5 2.1.2 生产调度6 2.1.3 质量管理6 2.1.4 实绩收集6 2.1.5 库存管理6 2.1.6 物流跟踪7 2.1.7 化验室管理7 2.1.8 统计分析7 2.2 详细业务需求7 三、系统解决方案和目标8 四、软件系统设计方案9 4.1 系统软件功能列表10 4.2 质量管理系统13 4.2.1 系统目标13 4.2.2 标准管理13 4.2.3 质量设计15 4.2.4 质量跟踪17 4.2.5 质量判定19 4.2.6 质量分析22 4.2.7 质量管理界面例图23 4.3 生产计划管理25 4.3.1 系统目标25 4.3.2 功能结构图26 4.3.3 概要说明2
3、6 4.3.4 功能说明26 4.3.5 生产作业流程说明30 4.4 炼钢调度35 4.4.1 系统目标35 4.4.2 涵盖范围35 4.4.3 主要业务35 4.4.4 炼钢调度功能35 4.4.5 炼钢异常处理37 4.4.6 炼钢调度界面例图37 4.4.7 具体问题描述及处理方案.38 4.5 物料进程管理39 4.5.1 系统描述39 4.5.2 涵盖范围39 4.5.3 物料进程界面例图40 4.6 炼钢作业管理系统40 4.6.1 系统概要40 4.6.2 功能结构41 4.6.3 炼钢作业管理42 4.6.4 炼钢作业界面例图54 4.6.5 炼钢生产延时及故障管理56 4
4、.7 库房管理系统60 4.7.1 系统概要60 4.7.2 功能结构61 4.7.3 库管理处理界面例图64 4.8 生产统计管理64 4.8.1 系统概要64 4.8.2 功能结构65 4.9 化验室数据管理系统67 4.9.1 系统概要67 4.9.2 功能结构71 4.10 接口管理 75 4.10.1 系统目标76 4.10.2 功能结构图76 4.10.3 概要说明76 4.10.4 主要功能说明77 五、系统开发模式及平台选型84 5.1 系统开发模式的选择84 5.2 网络拓扑结构84 5.3 系统软件平台及采用技术86 六、系统安全87 6.1 系统安全87 6.1.1 防火
5、墙87 6.1.2 防病毒87 6.2 网络管理88 6.2.1 网络管理系统组成89 6.2.2 网络管理系统方案90 6.2.3 数据库安全90 6.2.4 数据操作安全90 七、系统硬件设计91 7.1 系统配置结构图91 7.2 硬件产品选型(以设备清单为准)92 7.2.1 数据库服务器92 7.2.2 WEB/应用服务器92 7.2.3 网络管理服务器 1 台92 7.2.4 网络防病毒服务器 1 台92 7.2.5 网络备份服务器 1 台92 7.2.6 磁盘阵列92 7.2.7 交换机93 7.2.8 操作终端93 7.2.9 开发终端93 7.2.10 网络打印机93 7.2
6、.11 针式打印机93 7.2.12 UPS 不间断电源系统93 7.3 系统软件93 7.3.1 数据库服务器操作系统93 7.3.2 应用服务器操作系统93 7.3.3 数据库94 7.3.4 开发工具94 7.3.5 防病毒软件(网络版)94 7.3.6 客户机操作系统94 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 1 页 共 94 页 一、项目背景和一、项目背景和涵盖范围涵盖范围 1.11.1 项目背景项目背景 酒泉钢铁(集团)有限责任公司(以下简称酒钢)位于万里长城西端、古 丝绸之路中段的甘肃省嘉峪关市。 酒钢
7、始建于 1958 年,是国家“一五”期间重点建设项目之一。在形成“采、 选、烧” , “铁、钢、材”完整配套的钢铁工业生产体系基础上,以钢铁业为主, 延伸兼营资源开发、煤电联产、机械制造、建筑安装、房产开发、建材制品、 焊接材料、铁合金、酿酒、种植养殖等多种产业,是西北地区具有较大影响力 的钢铁联合企业之一。自 1985 年起进入中国 500 家最大工业企业行列,2000 年 12 月, “酒钢宏兴”股票上市交易,2006 年完成了股权分置改革。2001 年通 过 ISO14001 环境管理体系认证,2004 年被国家旅游总局确定为 306 个“全国 工农业旅游示范点”之一。通过“十五”以来大
8、幅度调整产品结构和快速建设 发展,形成了嘉峪关本部、兰州榆中和山西翼城三大钢铁生产基地,集团公司 铁、钢、材综合产能达到 800 万吨/年(其中不锈钢 60 万吨) ,技术装备水平进 入国内同行业先进行列。 酒钢不锈钢项目建成于 2005 年 10 月,是酒钢公司产品结构调整战略重点 建设项目之一,工程总投资 50 亿元。现有不锈钢炼钢、不锈钢热轧和不锈钢冷 轧三大生产工序,是国内少数拥有从炼钢、热轧到冷轧完整配套的不锈钢生产 线。目前具备年产 65 万吨不锈钢钢坯、60 万吨不锈钢热轧带钢、35 万吨不锈 钢热轧退火酸洗带钢和 18 万吨冷轧退火酸洗带钢的生产能力。现已能够成熟生 产 E01
9、(201) 、E02(202)、 SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS430、SUS410、SUS410S、SUS420J1、 SUH409L、SUH409Li 等钢种,并自主研发经济型不锈钢钢种。酒钢公司在无锡、 佛山、天津设有三个不锈钢产品销售公司,产品主要销售至华南和华东、华北 地区。 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 2 页 共 94 页 1.21.2 涵盖范围涵盖范围 本方案涵盖范围铁水接受、铁水预处理、脱磷转炉、电炉、AOD 转炉 2 座、 LF 精炼炉 2 座、连铸机
10、2 座及钢坯库管理等。其图示为: 系统涵盖范围(图 1-1) 1.31.3 系统功能定位系统功能定位 重点需做好生产计划管理,做准生产物流及库存管理,做优质量管理,检 化验管理。 1.41.4 系统设计原则系统设计原则 方案设计遵循以下原则: 先进性先进性:采用先进的 IT 技术和先进管理理念,设计开发一套先进的炼轧一 体化的生产管理系统,保证系统的先进性。 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 3 页 共 94 页 安全性安全性:通过用户使用授权管理和网络安全方面的合理设计,保障数据和 系统的使用安全,同时通过加强
11、系统和数据的备份工作,使系统安全性在有限 的投资内得到最大的保证。 可靠性可靠性:系统应从应用实际出发,通过对软件开发过程的控制,使软件的 可靠性得到保证。 整体性整体性:系统的开发必须从炼钢轧钢区域的全局出发,仔细分析各工序的 需求,以实现系统的整体目标。系统设计应面向应用,同时考虑与上级系统和 L2 级之间的接口。从得到订单开始,将生产计划、作业管理、质量管理、生产 成本管理等业务结合起来,实现信息流与物流同步,数据统一、集中和共享。 灵活性灵活性:对外部接口有良好的信息交换能力,对内部系统有良好的互联与 兼容能力,对用户提供充分的扩展能力,系统有较强的应变能力以适应炼钢、 轧钢生产和工艺
12、方面的变化。 实用性实用性:系统以炼钢、轧钢一体化生产管理的实际要求出发,包括对铁水 预处理,转炉、精炼炉、连铸、加热炉和轧钢等工序全过程信息管理。系统功 能实用,不做表面文章。 互联性互联性:考虑到目前新建炼钢、轧钢区域每个工序的自动化系统都将配置 过程计算机系统,因此要求酒钢不绣钢厂 MES 系统与 L2 的接口具有较强的伸 缩性。 标准化标准化:采用统一软件开发过程来控制软件的开发周期,即将软件开发分 为 6 个工作流程,即需求分析、基本设计、详细设计、编程、调试和投运。通 过标准化的开发过程管理来保证软件开发的质量。 1.51.5 系统实施原则系统实施原则 1.5.11.5.1 采用先
13、进管理模式采用先进管理模式 根据目前国际先进的管理理念,在酒钢原有的管理模式的基础上,结合我 们对生产管理理念的理解和开发经验共同建立生产管理系统的管理模式。为不 绣钢厂的生产管理提供完善的管理手段。 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 4 页 共 94 页 采用以流程管理模式为主,兼顾部门管理需要的模式。 1.5.21.5.2 建立实用的信息系统建立实用的信息系统 利用北京京冠华宏鑫科技有限公司在钢铁领域的开发经验,结合原有的管 理经验建立符合酒钢不锈钢厂生产线生产管理要求的 MES 系统。使该系统能尽 快投入运
14、行,发挥实际效果。 1.5.31.5.3 系统的综合考虑系统的综合考虑 系统设计时,综合考虑系统的可靠性、安全性、正确性和适应性,保证系 统能安全可靠,正确及时地对信息进行采集、处理、存贮和传送。 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 5 页 共 94 页 二、前提条件及项目需求二、前提条件及项目需求 酒钢不锈钢项目建成于 2005 年 10 月,是酒钢公司产品结构调整战略重点 建设项目之一,工程总投资 50 亿元。现有不锈钢炼钢、不锈钢热轧和不锈钢冷 轧三大生产工序,是国内少数拥有从炼钢、热轧到冷轧完整配套的不锈钢
15、生产 线。目前具备年产 65 万吨不锈钢钢坯、60 万吨不锈钢热轧带钢、35 万吨不锈 钢热轧退火酸洗带钢和 18 万吨冷轧退火酸洗带钢的生产能力。现已能够成熟生 产 E01(201) 、E02(202)、 SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS430、SUS410、SUS410S、SUS420J1、 SUH409L、SUH409Li 等钢种,并自主研发经济型不锈钢钢种。 2.12.1 主要业务需求主要业务需求 2.1.12.1.1 生产作业计划生产作业计划 是面向销售定单/生产订单(成品)的旬、日生产作业计划;旬、日生产作 业计划是执行层计划,销售处以月产能计划为
16、依据接单(销售合同) ,考虑成品 库存情况,向生产处下发生产订单(成品) ,生产部综合月生产订单情况,按旬 制定炼钢以后的各个生产工序的作业计划,作业计划的制定在不同的工序要遵 循不同的组织生产规则,以达到最好的效益,还要充分考虑前后工序物流的平 衡和衔接,由于影响计划执行的因数很多,因此作业计划的调整是经常的,经 过调整物流达到新的平衡,以保证对客户按时、按质、按量交货的订单承诺。 各个生产工序按旬/日作业计划进行组织生产。 计划的编制 余材充当 重点工序产能检查及平衡 作业计划的变更 生产作业计划要遵循计划优化原则 建立计划与销售定单的关系 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方
17、案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 6 页 共 94 页 满足对客户按时、按质、按量交货的订单承诺 炼钢/板坯连铸、炉卷轧机日作业计划 日作业计划的编制、作业排序 日作业计划的变更、调整 2.1.22.1.2 生产调度生产调度 为了强化对生产过程监控、生产计划执行的管理和控制,它是集生产管制、 质量监控、设备监控为一体的生产调度指挥系统,负责生产过程监控、计划调 整、事故处理,统一协调全厂公司的生产活动。为将来建立公司级的调度管理 做准备。 生产作业指令下达 日/班作业计划的确认 作业计划调整 生产过程的实时监控 计划执行条件查询 生产事故记录 2.1.32.1
18、.3 质量管理质量管理 充分发挥 ERP 质量管理功能,三级系统为辅助;实现质量标准、质量设计、 在线收集质量信息和检化验实绩、质量判定、质量跟踪与分析、质保书管理、 异议管理等功能。 2.1.42.1.4 实绩收集实绩收集 实时收集各工序生产作业计划执行实绩以及生产异常事件、设备异常事件 等相关信息,包括投入、产出、报工以及生产消耗信息、质量信息,以支持 ERP 的成本核算。 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 7 页 共 94 页 2.1.52.1.5 库存管理库存管理 对物料进行出入库、放置、盘存、消耗等进行
19、管理,包括板坯库管理、成 品库(包括在途、厂外东库)管理,对物料进行出入库、放置、盘存等管理, 细化到具体库位;对物料的放置、移动、倒垛等作业进行优化、管理。支持 ERP 的发货管理。板坯库管理考虑无线终端管理,能够直接给吊车系统下达作 业指令。 2.1.62.1.6 物流跟踪物流跟踪 管理范围涵盖不锈钢厂炼钢、炉卷生产线全过程。物流跟踪系统以生产工 艺流程为核心,包括工厂生产管理、质量管理等方面的功能,实现与二级计算机 系统/底层自动化系统和 MES 之间的双向信息集成,二级接收 MES 下达的生产作 业指示,向 MES 系统反馈生产、质量等信息,读取或接收相应的数据,并进行 分析。二级实时
20、收集生产事件、设备状况、物料状况等信息并传送给 MES 系统; 物流跟踪,对产线状况、设备运行状态、以及计划、订单的执行进度等进行跟 踪监测。 2.1.72.1.7 化验室管理化验室管理 管理范围涵盖从钢水进厂到成品出库的所有检化验活动。 检化验为工艺提供快捷准确的检测数据,用于炉前快速分析和数据快速反 馈。并完成对二级系统,生产计划系统的数据传输任务。 化学成分分析数据是炼钢过程中的重要数据。及时准确地在各炼钢环节及 岗位(炼钢炉,精练炉,连铸,废钢加料)显示从光谱仪或其他仪器上采集的 化学成分分析结果可加快炼钢速度,保证质量,降低炼钢成本。 2.1.82.1.8 统计分析统计分析 基于车间
21、、机组、班组的日报、班报等的统计分析,收发存报表。 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 8 页 共 94 页 2.22.2 详细业务需求详细业务需求 详细业务需求将在对酒钢不锈钢厂进行详细业务需求调研后出具。 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 9 页 共 94 页 三、系统解决方案和目标三、系统解决方案和目标 构筑与销售、发货系统紧密关联的开放型的生产管理系统。生产通知书、 质量、生产数据库的综合统一及业务代码体系标准化。以使用者为中
22、心,进行 作业标准管理和生产管理核心业务的管理。 质量管理业务功能标准化 - 质量 设计、质量跟踪、质量判定、质量保证。工序管理业务功能最佳化 日作业指 示、生产管制。 构筑客户生产通知书进程和交货期信息的在线管理体系。 构 筑前后工序作业部门,以及管理部门之间的信息共享体系。 连接 2 级系统的各 工序在线作业指示及实绩管理。 建立以使用者为中心的作业/分析信息管理体 系。 系统目标: 加强计划信息与实绩信息的联系,提高生产及质量管理水平。 通过在线作业, 提高业务处理速度,确保每天都能完成生产实绩的最 终处理。 除手工作业模式 ,提高作业数据的可靠性。 通过提供丰富的作业实绩分析信息, 提
23、高生产率。 建立按客户管理交货期的客户服务基础。 采用一些国外先进的生产管理方式提高生产管理水平。 提高生产数据记录的全面性及准确性。 以操作简单为原则。 争取实现操作控制室无纸操作。 提高处理生产异常的应变能力。 为炼钢生产管理队伍提供一套计划,执行,监督及分析的有利工具。 生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统技术方案书 北京冠华宏鑫科技有限公司 酒钢不锈钢 MES 技术方案书 第 10 页 共 94 页 四、软件系统设计方案四、软件系统设计方案 系统创建质量标准和制造规范,通过接收或录入计划生产的钢坯规格、钢 种和特殊要求等必要信息进行炼钢的质量设计,匹配炼钢的质量标准和制造规 范。
24、对质量设计完成的钢坯计划进行炉次设计、浇次设计、并生成 ERP 的离散 任务,上传 ERP 系统。设计完成后将设计结果发送到炼钢调度。炼钢调度根据 生产现场的实际情况调整生产计划的生产顺序,将生产计划的设计结果转化成 炼钢作业指示下达到炼钢作业管理系统,炼钢将作业指示下达到生产工艺设备 的二级系统。同时作业管理系统进行炉次、坯次的物流跟踪,并收集一,二级 系统的生产工艺数据、质量信息、生产实绩和相关三级系统中的检化验数据等, 分别传送到质量管理模块、生产统计模块、进程管理模块,并且系统将生产实 绩按照 ERP 离散任务传送到 ERP 系统当中。系统软件总体流程见下图: 系统软件总体流程(图 4
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