炼钢厂高效生产管理系统研究

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摘要：某钢厂充分利用生产线中原有的物质资源，设计高效生产管理系统，通过硬件系统、软件系统、数据库和接口设计等，实现了以客户为中心的订单生产体制和数字化的在线过程质量控制，为钢厂创造了巨大的经济效益。

关键词：生产管理；高效；数据库；接口

某炼钢厂作为生命线工程，在生产中起到至关重要的作用，它连接炼钢－中厚板产线、炼钢－热轧－冷轧生产线。并且炼钢生产设备先进，有先进的二级系统，也已经上线了ERP，因此怎样合理利用物质资源及人力资源满足后续工厂的生产就成为某炼钢厂工作的重点。

1项目实施

1．1系统硬件设计

分析现场已有的炼钢产线的网络及电气设计硬件图纸，综合考虑系统的可扩容性，设计了整个炼钢厂网络体系，硬件系统由服务器、PC客户端、网络通讯等部分构成。生产管理系统的服务器与ERP服务器共同放置于生产管理网，它与炼钢数据采集系统连接，为了现场生产的安全，通过防火墙与现场数据采集系统及现场的二级系统隔绝，从而实现管理网与生产控制网相隔离。（1）服务器系统采用2套HP公司RP7420型号的小型机服务器系统热备，双机共享磁盘阵列。RP7420主要指标有：6CPU设计／主频900M；内存18G；内部硬盘100G，作为系统安装用；磁带机外存；操作系统：HPUNIX。磁盘阵列采用HP公司EVA3000，容量为1．5T左右。主服务器系统建立专门机房，机房设有UPS电源保护。（2）网络通讯系统网络通讯采用光纤以太网，百兆接口到客户端。主交换机采用CISCO4506三层交换机，其余交换机采用CISCO2950交换机，实现千兆主干、百兆交换到客户端。主交换机同时与集团公司主干网相连，系统网络与主干网设有防火墙。系统将网络划分为2个VLAN（三炼钢L1／L2网、三炼钢生产管理网），并制定网络访问控制策略，控制VLAN间数据访问，从而保证系统安全互访。炼钢生产管理系统网络铺设到了厂办公楼和生产全线，包括地下料仓、倒灌站、KR主控室、废钢站、转炉主控室、精炼主控室、连铸主控室、切割操作室、化验室、耐材收发室、质检站等。生产部、销售公司、技术监督处等单位通过主干网与生产管理系统连接，炼钢生产管理系统硬件结构如图1所示。图1炼钢生产管理系统硬件结构

1．2系统软件设计

根据炼钢实绩生产情况，设计开发了炼钢高效生产管理系统。具体软件设计如下：主服务器：采用HPUNIX操作系统，ORACLE数据库；PC服务器：采用Win2000操作系统，ORACLE数据库；PC客户端：采用Windows2000／XPCLIENT端操作系统。开发工具软件：需求分析：RATIONALROSE，VISIO；数据模型：POWERDESIGNER；编程语言：VB．NET；管理工具：VSS，MS－PROJECT，CRYSTAL－REPORT等。

2系统功能及实现

根据已有的资源对比新增产线，设计统一的系统功能，从生产管制接收作业指示，并将指示传送给各工序的二级系统，生产过程中收集作业实绩将其传送统计系统，包括炼钢作业和连铸作业。在炼钢作业将铁水用鱼雷罐运至铁水准备区并倒入铁水包，在铁水预处理工位进行脱硫／脱磷处理后装入转炉，然后，经过转炉吹炼CAS、LF和VD工序作业。业务功能有处理铁水准备实绩、铁水预处理实绩、转炉实绩、CAS实绩、LF实绩、VD实绩、各工序成份实绩等功能，连铸作业管理钢水包到达连铸后，经浇铸、板坯切割后，将切割的板坯堆放在库内，业务功能还具有钢包到达、钢包水口打开／关闭、开始浇铸、完成浇铸、浇铸实绩、板坯剪切完成实绩功能，同时在炼钢生产的构成中采集各个工序的成份实绩，传送给质量系统进行质量管理。

2．1系统功能

炼钢高效生产管理系统的功能如图2所示：图2炼钢高效生产管理系统功（1）作业指示处理接受生产管制下达的作业指示，包括：出钢指示、剪切指示、废钢指示，以炉次为单位查询从KR到连铸的作业指示信息，主要参数有炉次、钢种、出钢量、工艺路线、连铸、各工序开始／结束时间、目标温度等；按炉次查询剪断工序的作业指示内容，主要参数有；板坯号、钢种、连铸机号、宽度、厚度、长度范围、板坯去向，结晶器调宽方式及速度；以炉次为单位查询出钢量所需的废钢数。主要管理项目有废钢配比和预定装炉时间等。下面以转炉为例说明作业指示管理的程序处理流程，如图3所示。（2）物流动态跟踪根据订单跟踪每一炉次每一板坯从倒灌站到转炉再到剪断的作业进程状况，同时跟踪各工序的主要技术参数状况和质量状况。如图4所示。系统动态给出当前处于某一工序的炉次、这一炉次的作业时间和作业剩余时间，对于生产结束的炉次给出成分结果。（3）作业实绩管理作业实绩管理包括倒罐站作业处理、预处理作业处理、转炉作业处理、CAS作业处理、LF作业处理、VD作业处理、连铸作业处理、切割作业处理等。每一工序建立独立的类模型，对于共同要使用的信息提炼到炉次主板坯，包括订单信息、经过工序、工艺路线、某一炉次的上一工序、下一工序及生与工序等信息。每一工序包括生产实绩信息及生产进程状态两个数据表。进行程序开发是为了操作者使用时将生产状态信息、实绩信息、订单信息、质量信息集中在一个界面。下面以转炉为例说明作业实绩管理的程序处理流程，如图5所示。（4）生产进程管理利用订单信息跟踪从生产开始到板坯产生过程中的炉次及板坯进程信息，包括订单进程及物料进程，订单进程跟踪某个订单现在生产多少、有多少在哪个工序、有多少在库房等。物料进程动态跟踪某一炉次目前在哪一工序，某一工序目前的生产状况，同时还进行设备监控，设备监控管理主要是对生产设备状态进行运行监视控制，并及时上报生产／作业计划与调度；同时建立设备运行档案。设备状态包括：倒灌灌站进程状态、炉外精炼进程状态、连铸进程状态、剪切进程状态等，有运行／待用／检修／故障等几种。（5）全数字质量跟踪跟踪生产中各个工序的质量信息并采集质量信息，然后将其传送至质量系统进行质量判定。采集的信息包括冶炼温度、各工序钢水成分、板坯外观等信息。如图6所示，在该图能看到每一工序的不同采样次数的原始成分值、修约后成分值及判定结果。（6）板坯库管理进行出库、入库管理，入库管理主要是管理入库情况，从Level2接收板坯信息：DHCR、lineOff；出库管理主要是实现管理出库情况，送至后续产线的板坯信息等。板坯信息包括钢种、Slab＿no、重量、个数、订单号、连铸号等实绩信息，同时还可以实现板坯库内移动、区域间移动的管理。当进行入库处理时系统提供智能提示功能，根据出库日期、板坯规格等提示给出5个优先考虑的垛位。程序处理框图如图7：（7）异常材实绩包括返送钢水、废钢处理等，确认返送钢水的炉次原因、成分、重量、温度、炉次等，查询返送钢水情况；确定废钢处理的炉次，输入废钢原因及返送始发工序代码。（8）钢包管理包括铁包管理、钢包管理、兑铁槽及中间包管理等，主要管理铁包履历、铁包修砌记录等。可以录入、查询和修砌年龄、重量、供应商及废弃信息，修砌消耗的耐火材料名称、数量、代码等。（9）其他管理包括主生产流程以外的其它方面，如原材料、耐火材料的入、出库；公辅材料、低倍硫印、废钢的管理。（10）报表查询根据生产中的各种信息及生产所需要的各种报表，利用数据库原理产生各个生产报表，包括生产日月报等。

2．2数据库设计

系统沿用厂区现有的数据库设计模板，丰富其新添加部分的数据库设计，针对炉次及板坯信息建立了炉次主数据表及板坯主数据表，将系统用到的共同信息分别保存在炉次主数据表及板坯主数据表，然后针对不同的业务建立不同类型的数据库，包括原料数据库、耐材数据库等，对于主流程工序中的每一道工序（包括实际数据库及进程数据库），在整个系统中将所有信息进行整理传送给订单数据库、进程数据库，进行订单进程的跟踪及物料进程的跟踪，将每一炉次及板坯信息传送到统计数据库生成报表。图8所示是数据库设计的一部分。

2．3与二级系统接口实现

由于新添加设备的二级系统与已有系统的二级系统并不相同，我们在保留原有资源架构不变的基础之上，添加了新增设备的二级系统接口。在炼钢厂的3级生产管理系统与2级系统之间相互传送作业指示及作业实绩信息的系统业务。主要是将作业指示进行分解，匹配二级生产的炉次号及二级系统能够识别的计划号和钢种传送给各二级系统，主要包括转炉、精炼、铸机、切割等，再将转炉、精炼、铸机、切割等的作业实绩收集，整合成生产管理系统可以使用的信息传送给各数据表。其传送原理如图9所示。3结束语经过项目小组的共同努力，系统成功上线，并稳定运行。该系统实现了以客户为中心的订单生产体制，实现了数字化的在线过程质量控制和管理，实现工厂贯通的“透明式工厂”的物流信息的跟踪。炼钢厂高效生产管理系统自投运以来，运行稳定、可靠，操作方便，为炼钢厂创造了巨大的经济效益。该系统可在同类炼钢厂推广。

参考文献

［1］赵海涛．炼钢厂生产管理信息系统的设计与实现［J］．包钢科技，2003（29）：135－137

作者：王媛 单位：山东商业职业技术学院