随着钢铁行业产业的升级，国内外钢铁企业为提升对市场变化及客户需求的响应速度，扩大市场份额，提高本企业精细化管理水平，纷纷开始实施信息化系统。太原钢铁(集团)有限公司汲取了国内外同行的先进经验并结合项目的实际，设计和实施了新炼钢制造执行系统(MES) ，并将其作为公司信息化系统的重要组成部分之一，项目的各项功能及指标都达到了国内外同类系统的先进水平。

　　太原钢铁(集团)有限公司150万t不锈钢炼钢工程是新建的世界不锈钢单厂中最大、最先进的炼钢厂，具备同时生产碳钢、不锈钢的能力，工艺路线复杂，技术协作配套管理要求精度高。要使这样一个现代化的炼钢厂实现准时、高效、经济、稳定、柔性化的生产，仅靠传统的人工管理方式是不可能的。现代企业的运行需要有一套先进的基于现代管理理念的高效自动化系统，只有借助于该系统，才能实现新建炼钢厂从原料投入到产品产出的稳定生产，使设计产能得到有效发挥。

　　两条生产线冈产品的系列不同，工艺路线也完全不同，导致所用设备、作业周期、对辅助设备需求、原(辅)材料供应等因素也各不相同，由此可派生出多种组合。在很多时间点上上述因素是互有排他性的，对准时制生产、原材料零库存、产品零库存、降低消耗、提高生产效率等方面互有干涉和影响。故此，此类问题必须采用国际通行的MES加以解决。

　　首先是建立对于辅助制造参与的工艺、设备逻辑关系、信息管理对象、信息采集传递、信息管理范围等的需求识别，规范与公司的ERP(Enterprise Resources Planning)系统相联系的构架，建立数据库对应结构和通信协议。系统对下层控制计算机控制软件的开放性有严格规定。执行前要提前与ERP、下层控制计算机的控制指令、周边系统的布局指令进行沟通，防止因信息采集缺项、数据库结构失真而导致系统效果下降。

　　1 系统综合功能

　　1.1 订单管理

　　从公司ERP系统接收新炼钢厂的生产订单。

　　1.2 生产计划编制

　　根据订货清单，结合新炼钢厂现有的15个生产工序，实现不锈钢、碳钢同时生产时工位之间的交替使用，使同一钢种可以有几条工艺路线，同时，实现与轧钢生产过程的衔接，炼钢计划与热轧轧制计划同步，从而实现铸坯在线红送直装。为此，建立了相应的数学模型，经过计算或经验微调编制炼钢计划，提供生产实际数据和生产异常数据，监视以上区域的生产状况，并将之存入数据库以备后用。设备状况动态显示为设备管理系统提供信息支持，对铁水区域、转炉、电炉、AOD炉、LF炉、RH真空处理装置和连铸机的生产过程进行监视，协调前后各工序的生产。

　　1.3 原材料管理

　　新炼钢厂炼钢要用铁水、废钢、合金原料、耐火材料及辅助材料，材料品种规格繁多，供货批次、物料消耗方式不同，组合方式复杂多变，入库接收和管理每种物料都要按照批次进行管理，同时，还要把物料的相关信息及时传送给上级管理系统和下级系统。各工序间系统根据原料数据进行加料计算，并将冶炼过程中的实际消耗反馈给控制系统，由控制系统核减库存，并提出库存下限阈值报警。

　　1.4 成品管理

　　新炼钢厂每日产成品为10000 t以上，系统要实时将这些不同钢种、规格的连铸坯进行收货、入库、计量、质检、调拨等管理。此外，系统还要将连铸坯修磨情况管理起来。铸坯流向复杂，不仅本厂生产的铸坯需要进出库，而且还有从其他厂调拨来的铸坯，还有外销、外委加丁业务等的管理。

　　1.5 工艺技术指标管理

　　工艺技术指标管理主要是技术标准、质量标准的管理。要求传送数据要实时、完整、高速、经济;要求由检化验系统发送各工序成分化验数据，并长时间保留;要求能源消耗实时计量、累计结算;要求产品质量数据可追溯，这对产品质量控制、质量判定、工艺研究和开发有很强的支撑作用;要求生产过程人工干预和人工数据录入最小化。

　　1.6 制造执行系统的特点

　　制造执行系统具有多向开放式的数据接口，上接ERP系统，下联各控制设备，左右衔接炼铁、热轧。该系统具有很好的可扩展性，支持二次开发。该系统完全满足和支持二级控制系统以及工艺流程要求。该系统可保证数据操作的安全性、可靠性、容错性并且有跟踪功能，同时可与ERP系统、计量系统、各工序二级系统、热轧制造执行系统、废钢管理系统和各个系统之间进行通信联络。

　　此外，该系统支持按炉次、批次、班次、日、周、旬、季、年、人等进行组合查询和统计，统计、总结十分便捷。

　　2 系统架构

　　新炼钢厂MES由6套服务器、3套开发维护终端、1套网络管理终端、44套操作终端、22台打印机和相应的网络设备构成(见图1)。通过L2交换机和人机界面(Human Machine Interface，HMI)交换机与冶炼、连铸的过程控制服务器和HMI服务器连接，收集各工序过程控制系统的生产过程数据和基础自动化系统的生产实时数据。通过以太网与检验化验计算机系统以及其他计算机系统连接，充分考虑信息传输的速度和质量，线路的路由以光缆和双绞线实现各计算机系统间的相互通信，在高温区域增加防护。线路有一定的备用和工况显示，在拓扑结构上加以优化。各工作站任务明确且均衡。系统和数据盘均有热备份，使数据的安全性大大提高。采用洁净供电环境，防止冲击和干扰。

　　图1 系统拓扑图

　　3 软件及编码

　　新炼钢厂MEs主要有如下应用软件(括号内为其编码)：计划排产(SM_PP)、技术标准管理(SM_TS)、质量管理(SM_QM)、生产状态监视(SM_DM)、生产过程跟踪(SM_PT)、生产丈绩收集(SM_DA)、生产异常记录(SM_AR)、原材料管理(SM_RM)、能源介质管理(SM_EM)、产品管理(SM_PM)、副产品管理(SM_BPM)、生产设备管理(SM_FM)、备品备件管理(SM_SP)、数据查询和分析(SM_SA)、报表打印(SM_RP)、系统管理(SM_SM)、数据通信(SM_DC)。

　　保密和使用权限有严格的定义。使用终端屏蔽外部接入，具有防毒功能。

　　新炼钢厂MES基本设计使用的缩写记号、图例符号有一套完整定义。在信息形成与传递过程巾均有唯一的身份标志号码(1D)，保证系统问、层级问数据传递准确可靠。

　　Wonderware公司的Suile Voyager，Pmduction Events Module(PEM)，DA Server，AcliveFactory及数据库等软件被用作基础开发平台，同时与下位机系统的丁控软件有很好的整合。图2、图3为应用菜单实例。

　　图2 系统主菜单

　　图3 物流清单菜单

　　4 系统开发建设的实践体会

　　一是系统布局与工艺流程的科学性、完整性、可行性是制造执行系统应用的基础条件，必须下大力气挖掘深层次需求才能避免失误。

　　二是设备自动化水平和子系统问的控制软件及硬件接口的统一性和兼容性要求高。

　　三是编制软件架构时要适应管理架构，管理架构有抵触科学管理的环节，要充分研究并与有关人员沟通，避免系统出现功能盲区，一旦出现问题将很难处理。

　　四是将先进的管理理念融入系统，促进管理提质增效。

　　五是努力挖掘软件能力，使之适应当前生产的需要，并便于进一步扩大使用范围。

　　六是培训好使用人员，使之对系统有深刻认识，及早发现问题，上线前把各种问题加以解决，让系统成为使用人员的有力工具。

　　5 结 语

　　该系统的应用与生产线的运行是同时进行的，经不断完善，其性能优越，可减少1/3的人员。因该系统能全面优化生产路由，最大限度地减少了库存。可防止流动资金沉淀，保证每日20000 t以上的物流准时正确流动，有火车、重载专用汽车、天车等运载工具参与有序作业，在生产中钢水过热度可降10℃～15℃，减低铁合金消耗，缩短冶炼时间，延长炉龄，降低耐火材料消耗。订单生产情况在线透明，数千兆数据存该系统采集处理，信息准确迅速，报表、数据传递实现全程无纸化，且均可预警提示、追溯监督，已成为关键的在线支撑系统，收到明显经济效果。

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