钢铁企业产品原料的MES质量等级判定办法

　　1、引言

　　随着经济环境的变化和钢铁行业的发展，市场与生产的联系显得越来越紧密，国内外大型钢铁企业，为保持或提高企业的竞争能力和信誉，都采用了信息化系统来对生产经营过程进行管理，生产模式也从“生产为导向生产方式”转向“以市场为导向”的蛮想客户的生产，铁企业是连续的流程型企业，工艺复杂、生产条件严格。并且是多工厂联合生产，生产设备多，自动化程度比较高，有大量的自动化设备、数据采集系统和检验系统。钢铁行业的特点决定了其自身的特点。“面向客户的生产”必然导致客户对产品的要求提高，而钢铁企业的信息化自身的特点使得如果产成品的次品率高就会与产品的的要求高之间的产生矛盾，然后必须结合钢铁行业的信息化其自身的特点，找出上述问题的具体实现方案。

　　2、出现产品原料等级判定的背景分析

　　在钢铁企业信息化过程中一般将信息系统与控制系统分为四级(如图1)：其中L4为企业资源计划系统；L3为分厂生产制造执行系统（MES）；L2为过程控制系统PCS(Process Control Systern)；Ll为基础自动化系统(PLC)。L4的ERP负责企业的经营决策和生产规划；L3的MES负责企业生产调度和系统过程优化；L2及L1负责生产过程控制。制造执行系统（MES）处于钢铁企业综合自动化系统的中心环节，起到承上启下的作用，而产品原料的质量判定属于系统过程优化，所以解决同样的原料生产高品质的汽车板而出现各种不同次品的情况，只能利用MES系统来处理。为解决产品的要求高和产品生产的次品率高两者之间的矛盾，充分利用Ll、L2提供的数据，根据由质量的因素、改判条件制定出来的规则进行相应统计计算，在生产的开始阶段(热轧)就进行判断该原料是否能够生产出符合订单的成品，若品质不够一级品，则由热轧计划员及时脱挂单，改为低一级品种的订单生产，以提高冷轧最终产品的合格率，同时又能改善生产线的运行效率。

　　3、产品原料的质量等级判定的步骤与主要功能

　　实现产品的原料的质量等级判定流程如下图：

　　3．1制定符合生产要求的相应钢种的原料质量等级判定规则

　　所谓相应钢种是指不是所有的原料都需要进行等级判定，只是在生产高级别的新产品(如汽车板)时，才需要进行原料等级判定。“符合生产要求”也不是一蹴而就的，需要不断时在生产过程中找出更合理的判定规则。由数据库维护人员将技术员提供的规则输入数据库，但要实现对规则的及时更新，在MES系统中做出如图3的画面。方便技术人员自己维护规则。如下图：机组、适用钢种、代码是关键字，而其它则不是必须的。如基值是指只要操作工录入的该代码，则计算结果大于等于基值；操作工录入的数值必须在一个范围内，大于范围的最大值则计算结果为“大于最大值”，反之则为“小于最小值”：操作工录入的数值为空，则计算结果为“如果空”；取向则是一个正负取值的问题；对同一个钢种，同一个代码的计算结果的通用工式是：

　　若取向为正：结果=基值+系数*(录入数值-范围最小值)／步长

　　若取向为负：结果=基值+系数*(录入数值-范围最大值)／步长

　　3．2相关分厂录入相应钢种的异常参数代码和数值

　　数据库维护人员在MES系统中做出如图4画面，操作工只需在上面进行数据录入，简单易行。操作工在将数值录入，并“保存”的同时，后台数据库一对该操作工输入的该异常参数代码进行了计算。对于同一块原料可能产生异常参数代码不只一个，这就需要所有相关分厂及时录入同一块原料产生异常参数代码，而计算结果也会是很多个代码的计算结果的累加，这也是后台数据库的工作。最终的那个计算结果被称为风险系数。界面上：“查询”、“保存”、“删除”即可完成日常录入。同一个异常参数代码对相同的机组、相同的钢种、相同的炉号只能有一个，不可重复，但同一个异常参数代码的数值是可以修改的(当然超过时限的修改是没有意义的)。若想看到最终的风险系数则可以用“结果导出”；“日志导出”则是对日常录入工作的记录。这都是以导出报表形式查看。

　　3．3数据库后台定时循环，根据录入的数据计算原料的等级

　　在数据库的后台过程2个小时循环～次，在过程中将那些新生产出的热轧原料数据进行统计，会得出一个风险系数。根据这个风险系数将原料分J、2、3三个等级。风险系数小于等于1，是1级品；风险系数在1与3之间的，则是2级品；风险系数大于等于3，则都属于3级品。l级是优等品，例如原订单是生产汽车面板、高级家电面板等，1级品是完全可以按照原订单生产。但如果是2级品，则必须从原订单上脱掉，改挂生产汽车板、家电面板等的订单。而3级品则只能拿去做普通用途生产。最后，将l、2、3三个等级在MES系统里标示在该原料上。等级标示也会一直带到包括热轧以后下游产品上。

　　3．4计划员根据计算出采的结果进行脱挂订单和计划排程

　　之前的三个步骤必须在原料产出的2个小时之类完成。2个小时之后，热轧计划员会在高级计划排程界面中看到该原料的判定等级，然后根据相关轧制要求进行脱挂订单和计划排程。冷轧基料产出后，冷轧计划员在收到批次的同时，也会看到该批次原料的等级。

　　3．5产品检验

　　这个复杂且重要的过程，对冷轧最终产品进行检验，得出的合格率，通过判定等级追溯，一方面可以检验出制定的等级判定规则的合理性，另一方面是方便为新产品的累积经验。

　　4、结语

　　ERP、MES、PCS、PLC构成了钢铁企业信息自动化的整体。特别是MES系统弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隔。是制造过程信息集成的纽带。MES可以通过不断优化来完善他的承上启下的功能。

　　钢铁企业的相关部门在新产品开发和生产上做了很多的努力和探索，他们希望能达到的生产目标是：是在更短的时间内可以掌握新产品生产技术，来提升自己在同类企业中的市场竞争力。为达到这样的目标，就会不断地涌现像本文这样的新想法，不断她微小地对MEs系统进行优化，利用与数据库的相结合的优势，充分使用系统中的数据，在源头阶段就堵住了最终成品的次品二级品的产生。大大提高了最终成品的合格率，也使得高级计划排程可以更细致更全面，同时也改善了生产线的运行效率。

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