煉鋼廠高效生產管理系統研究

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摘要：某鋼廠充分利用生產線中原有的物質資源，設計高效生產管理系統，通過硬件系統、軟件系統、數據庫和接口設計等，實現了以客戶為中心的訂單生產體制和數字化的在線過程質量控制，為鋼廠創造了巨大的經濟效益。

關鍵詞：生產管理；高效；數據庫；接口

某煉鋼廠作為生命線工程，在生產中起到至關重要的作用，它連接煉鋼－中厚板產線、煉鋼－熱軋－冷軋生產線。并且煉鋼生產設備先進，有先進的二級系統，也已經上線了ERP，因此怎樣合理利用物質資源及人力資源滿足后續工廠的生產就成為某煉鋼廠工作的重點。

1項目實施

1．1系統硬件設計

分析現場已有的煉鋼產線的網絡及電氣設計硬件圖紙，綜合考慮系統的可擴容性，設計了整個煉鋼廠網絡體系，硬件系統由服務器、PC客戶端、網絡通訊等部分構成。生產管理系統的服務器與ERP服務器共同放置于生產管理網，它與煉鋼數據采集系統連接，為了現場生產的安全，通過防火墻與現場數據采集系統及現場的二級系統隔絕，從而實現管理網與生產控制網相隔離。（1）服務器系統采用2套HP公司RP7420型號的小型機服務器系統熱備，雙機共享磁盤陣列。RP7420主要指標有：6CPU設計／主頻900M；內存18G；內部硬盤100G，作為系統安裝用；磁帶機外存；操作系統：HPUNIX。磁盤陣列采用HP公司EVA3000，容量為1．5T左右。主服務器系統建立專門機房，機房設有UPS電源保護。（2）網絡通訊系統網絡通訊采用光纖以太網，百兆接口到客戶端。主交換機采用CISCO4506三層交換機，其余交換機采用CISCO2950交換機，實現千兆主干、百兆交換到客戶端。主交換機同時與集團公司主干網相連，系統網絡與主干網設有防火墻。系統將網絡劃分為2個VLAN（三煉鋼L1／L2網、三煉鋼生產管理網），并制定網絡訪問控制策略，控制VLAN間數據訪問，從而保證系統安全互訪。煉鋼生產管理系統網絡鋪設到了廠辦公樓和生產全線，包括地下料倉、倒灌站、KR主控室、廢鋼站、轉爐主控室、精煉主控室、連鑄主控室、切割操作室、化驗室、耐材收發室、質檢站等。生產部、銷售公司、技術監督處等單位通過主干網與生產管理系統連接，煉鋼生產管理系統硬件結構如圖1所示。圖1煉鋼生產管理系統硬件結構

1．2系統軟件設計

根據煉鋼實績生產情況，設計開發了煉鋼高效生產管理系統。具體軟件設計如下：主服務器：采用HPUNIX操作系統，ORACLE數據庫；PC服務器：采用Win2000操作系統，ORACLE數據庫；PC客戶端：采用Windows2000／XPCLIENT端操作系統。開發工具軟件：需求分析：RATIONALROSE，VISIO；數據模型：POWERDESIGNER；編程語言：VB．NET；管理工具：VSS，MS－PROJECT，CRYSTAL－REPORT等。

2系統功能及實現

根據已有的資源對比新增產線，設計統一的系統功能，從生產管制接收作業指示，并將指示傳送給各工序的二級系統，生產過程中收集作業實績將其傳送統計系統，包括煉鋼作業和連鑄作業。在煉鋼作業將鐵水用魚雷罐運至鐵水準備區并倒入鐵水包，在鐵水預處理工位進行脫硫／脫磷處理后裝入轉爐，然后，經過轉爐吹煉CAS、LF和VD工序作業。業務功能有處理鐵水準備實績、鐵水預處理實績、轉爐實績、CAS實績、LF實績、VD實績、各工序成份實績等功能，連鑄作業管理鋼水包到達連鑄后，經澆鑄、板坯切割后，將切割的板坯堆放在庫內，業務功能還具有鋼包到達、鋼包水口打開／關閉、開始澆鑄、完成澆鑄、澆鑄實績、板坯剪切完成實績功能，同時在煉鋼生產的構成中采集各個工序的成份實績，傳送給質量系統進行質量管理。

2．1系統功能

煉鋼高效生產管理系統的功能如圖2所示：圖2煉鋼高效生產管理系統功（1）作業指示處理接受生產管制下達的作業指示，包括：出鋼指示、剪切指示、廢鋼指示，以爐次為單位查詢從KR到連鑄的作業指示信息，主要參數有爐次、鋼種、出鋼量、工藝路線、連鑄、各工序開始／結束時間、目標溫度等；按爐次查詢剪斷工序的作業指示內容，主要參數有；板坯號、鋼種、連鑄機號、寬度、厚度、長度范圍、板坯去向，結晶器調寬方式及速度；以爐次為單位查詢出鋼量所需的廢鋼數。主要管理項目有廢鋼配比和預定裝爐時間等。下面以轉爐為例說明作業指示管理的程序處理流程，如圖3所示。（2）物流動態跟蹤根據訂單跟蹤每一爐次每一板坯從倒灌站到轉爐再到剪斷的作業進程狀況，同時跟蹤各工序的主要技術參數狀況和質量狀況。如圖4所示。系統動態給出當前處于某一工序的爐次、這一爐次的作業時間和作業剩余時間，對于生產結束的爐次給出成分結果。（3）作業實績管理作業實績管理包括倒罐站作業處理、預處理作業處理、轉爐作業處理、CAS作業處理、LF作業處理、VD作業處理、連鑄作業處理、切割作業處理等。每一工序建立獨立的類模型，對于共同要使用的信息提煉到爐次主板坯，包括訂單信息、經過工序、工藝路線、某一爐次的上一工序、下一工序及生與工序等信息。每一工序包括生產實績信息及生產進程狀態兩個數據表。進行程序開發是為了操作者使用時將生產狀態信息、實績信息、訂單信息、質量信息集中在一個界面。下面以轉爐為例說明作業實績管理的程序處理流程，如圖5所示。（4）生產進程管理利用訂單信息跟蹤從生產開始到板坯產生過程中的爐次及板坯進程信息，包括訂單進程及物料進程，訂單進程跟蹤某個訂單現在生產多少、有多少在哪個工序、有多少在庫房等。物料進程動態跟蹤某一爐次目前在哪一工序，某一工序目前的生產狀況，同時還進行設備監控，設備監控管理主要是對生產設備狀態進行運行監視控制，并及時上報生產／作業計劃與調度；同時建立設備運行檔案。設備狀態包括：倒灌灌站進程狀態、爐外精煉進程狀態、連鑄進程狀態、剪切進程狀態等，有運行／待用／檢修／故障等幾種。（5）全數字質量跟蹤跟蹤生產中各個工序的質量信息并采集質量信息，然后將其傳送至質量系統進行質量判定。采集的信息包括冶煉溫度、各工序鋼水成分、板坯外觀等信息。如圖6所示，在該圖能看到每一工序的不同采樣次數的原始成分值、修約后成分值及判定結果。（6）板坯庫管理進行出庫、入庫管理，入庫管理主要是管理入庫情況，從Level2接收板坯信息：DHCR、lineOff；出庫管理主要是實現管理出庫情況，送至后續產線的板坯信息等。板坯信息包括鋼種、Slab＿no、重量、個數、訂單號、連鑄號等實績信息，同時還可以實現板坯庫內移動、區域間移動的管理。當進行入庫處理時系統提供智能提示功能，根據出庫日期、板坯規格等提示給出5個優先考慮的垛位。程序處理框圖如圖7：（7）異常材實績包括返送鋼水、廢鋼處理等，確認返送鋼水的爐次原因、成分、重量、溫度、爐次等，查詢返送鋼水情況；確定廢鋼處理的爐次，輸入廢鋼原因及返送始發工序代碼。（8）鋼包管理包括鐵包管理、鋼包管理、兌鐵槽及中間包管理等，主要管理鐵包履歷、鐵包修砌記錄等。可以錄入、查詢和修砌年齡、重量、供應商及廢棄信息，修砌消耗的耐火材料名稱、數量、代碼等。（9）其他管理包括主生產流程以外的其它方面，如原材料、耐火材料的入、出庫；公輔材料、低倍硫印、廢鋼的管理。（10）報表查詢根據生產中的各種信息及生產所需要的各種報表，利用數據庫原理產生各個生產報表，包括生產日月報等。

2．2數據庫設計

系統沿用廠區現有的數據庫設計模板，豐富其新添加部分的數據庫設計，針對爐次及板坯信息建立了爐次主數據表及板坯主數據表，將系統用到的共同信息分別保存在爐次主數據表及板坯主數據表，然后針對不同的業務建立不同類型的數據庫，包括原料數據庫、耐材數據庫等，對于主流程工序中的每一道工序（包括實際數據庫及進程數據庫），在整個系統中將所有信息進行整理傳送給訂單數據庫、進程數據庫，進行訂單進程的跟蹤及物料進程的跟蹤，將每一爐次及板坯信息傳送到統計數據庫生成報表。圖8所示是數據庫設計的一部分。

2．3與二級系統接口實現

由于新添加設備的二級系統與已有系統的二級系統并不相同，我們在保留原有資源架構不變的基礎之上，添加了新增設備的二級系統接口。在煉鋼廠的3級生產管理系統與2級系統之間相互傳送作業指示及作業實績信息的系統業務。主要是將作業指示進行分解，匹配二級生產的爐次號及二級系統能夠識別的計劃號和鋼種傳送給各二級系統，主要包括轉爐、精煉、鑄機、切割等，再將轉爐、精煉、鑄機、切割等的作業實績收集，整合成生產管理系統可以使用的信息傳送給各數據表。其傳送原理如圖9所示。3結束語經過項目小組的共同努力，系統成功上線，并穩定運行。該系統實現了以客戶為中心的訂單生產體制，實現了數字化的在線過程質量控制和管理，實現工廠貫通的“透明式工廠”的物流信息的跟蹤。煉鋼廠高效生產管理系統自投運以來，運行穩定、可靠，操作方便，為煉鋼廠創造了巨大的經濟效益。該系統可在同類煉鋼廠推廣。

參考文獻

［1］趙海濤．煉鋼廠生產管理信息系統的設計與實現［J］．包鋼科技，2003（29）：135－137

作者：王媛 單位：山東商業職業技術學院