数据管理系统项目技术方案书.docx
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数据管理系统项目技术方案书
生产计划调度及质量管理和化验室数据管理系统（MES）
技术方案书
文档履历
操作日期
操作人员
完成内容
备注
一、项目背景和涵盖范围
1.1项目背景
**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（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。
1.2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2座及钢坯库管理等。
其图示为：
系统涵盖范围（图1-1）
1.3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。
1.4系统设计原则
方案设计遵循以下原则：
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。
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：
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：
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：
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、轧钢生产和工艺方面的变化。
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：
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：
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。
1.5系统实施原则
1.5.1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。
采用以流程管理模式为主，兼顾部门管理需要的模式。
1.5.2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行，发挥实际效果。
1.5.3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。
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。
2.1主要业务需求
2.1.1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
●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
2.1.2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
2.1.3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。
2.1.4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。
2.1.5库存管理
对物料进行出入库、放置、盘存、消耗等进行管理，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。
2.1.6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。
2.1.7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。
2.1.8统计分析
基于车间、机组、班组的日报、班报等的统计分析，收发存报表。
2.2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。
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。
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。
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4-1）
系统的主要功能模块包括：
质量管理、进程管理、生产数据统计、生产计划、生产调度、炼钢作业管理、材质检验管理、库管理、与ERP系统接口、与计量检化验系统接口等。
4.1系统软件功能列表
序号
子系统
功能模块
功能概要
1
质量管理
1.质量标准管理
Ø质量标准信息
Ø炼钢、连铸制造规范
Ø外观判定标准
Ø取样标准
Ø质量标准版本管理
2.质量设计
Ø设定质量规格标准
Ø设定生产规范标准
Ø确认质量设计
3.质量跟踪
Ø质量跟踪标准管理
Ø质量异常判断
Ø质量异常材措施
Ø物料质量跟踪查询
Ø发送检验委托书
4.质量判定
Ø成份化验实绩判定
Ø外观判定
Ø综合等级判定
Ø发行检验认证书
Ø发行质保书
5.质量分析
Ø连铸钢坯质量分析
2
生产计划管理
1.炼钢生产计划
Ø钢种炉次重量标准管理
Ø连浇炉数标准管理
Ø接收钢坯计划
Ø炉次编制
Ø连浇炉次编制
Ø计划调整
Ø切割计划时间计算
Ø生成ERP离散任务
2.炼钢调度
Ø作业计划调整（顺延，增删）
Ø作业指示执行查询、调整与修改
✓整炉改判
✓计划取消
✓异常情况处理
3
物料进程管理
✓计划所处各工序状态查询
✓物料库存总计查询
✓物料库存现状查询
✓物料状况详细查询
✓余材降级
Ø
4
炼钢作业管理
1．转炉作业执行
Ø受铁倒灌实绩处理
Ø铁水预处理实绩处理
Ø转炉实绩处理
Ø合金微调实绩处理
Ø原料使用实绩管理
Ø辅料投入实绩管理
Ø炼钢厂设备运转实绩管理
Ø钢包管理
2．精炼作业执行
ØCAS实际处理
ØLF实绩处理
Ø辅料投入实绩管理
Ø设备运转实绩管理
3．连铸作业执行
Ø浇铸实绩处理
Ø切割实绩处理
Ø设备运转实绩管理
4．异常管理
Ø缺号、保留处理
Ø钢水反送处理
Ø钢坯下线处理
Ø设备异常处理
5
钢坯库管理
Ø钢坯堆垛共同管理
✓堆放区设定
✓库图管理
✓位置信息管理
✓堆放位置变更
✓堆放信息查询
Ø进出库管理
✓编辑查询入库指示信息
✓编辑查询出库指示信息
✓入库实绩处理
✓出库实绩处理
Ø库内管理
✓改判处理
✓修磨处理
✓库内移位处理
Ø查询、报表打印管理
✓进出库查询及台账打印
库存查询等
Ø
6
检化验
Ø检化验数据编码管理
Ø检化验接样管理
Ø炉前快速显示
Ø标样管理
Ø检化验结果批量采集
Ø检化验结果审核管理
Ø检验基础数据维护
Ø检验数据的应用
Ø数据查询与报表
Ø
7
生产统计分析
1.实绩分析
Ø生产班报
Ø生产日报
Ø生产月报
Ø作业实绩统计
2.计划兑现率分析
Ø计划与实际完成分析
3.综合统计查询
Ø用户自行组合数据进行统计分析
8
接口管理
1．ERP接口管理
Ø接收ERP下达计划
ØERP任务上传
Ø投入/产出实绩上传
Ø出库指示接收
Ø出库实绩上传
2．L2系统接口
Ø下达指示到L2
ØL2实绩指示上传
3．衡器检化验系统接口
Ø衡器系统接口
Ø检化验系统接口
软件功能模块表（表4-1）
下面分别描述各模块软件功能。
4.2质量管理系统
4.2.1系统目标
质量管理系统的目标是建立一套，以质量标准为基础的集质量设计、质量跟踪和质量判定于一体的持续改进的质量保障系统，为企业提高和改进质量系统提供一套完整的体系架构，为不断提高和改进产品质量提供良好的工具。
技术标准是规范钢铁产品的准则，这些钢铁产品包括：
钢板、板坯、钢水等。
质量管理涵盖了对钢铁企业中各个工序的原料、成品、半成品、副产品的质量判定，为钢铁企业提高了判定准确率，节省人力资源，带来直接的效益。
质量判定所采用的判定标准支持多种类型：
冶金产品国家标准（GB）、国际标准、企业标准等，同时还要考虑客户的特殊要求。
⏹建立质量标准主数据库
⏹质量管理代码体系标准化
⏹建立生产规范标准数据库
⏹建立质量规范及生产规范设计系统
⏹建立前/后工序共享质量信息的质量跟踪系统
⏹提供质量标准~检验实绩~保证标准相连接的实时质量判定系统
⏹改善质量并管理客户投诉、处理信息。
综合而言，质量管理具体包括如下5部分：
a.标准管理；
b.质量设计；
c.质量跟踪；
d.质量判定；
e.质量分析。
下面从4.2.2-4.2.6将具体阐述这5部分内容。
4.2.2标准管理
在质量标准数据库中管理所有质量管理所需的标准数据。
（用于质量设计和判定）主要内容：
-按国际标准和公司内部标准管理的材质、公差。
-按工序管理生产规格标准（出钢、连铸等）。
-缺陷代码及质量判定标准。
-取样标准等。
-质量标准版本管理
标准管理具体包括如下：
4.2.2.1质量标准管理
按质量管理标准单位（如:
钢种）、质量规格管理标准数据库化。
-利用控制画面，对标准信息进行增、删、改
-相关部门及相关系统共享信息
4.2.2.2生产规范管理
按质量管理标准单位（如：
钢种+厚度）、按工序将生产规范标准数据库
化。
-利用控制画面，对标准信息进行增、删、改
-相关部门及相关系统共享信息
-主要管理内容
各工序的主要温度及规格、用途、钢种、表面状态、单重
.适用于包装标示法、交货期及业务基准的公差范围等
4.2.2.3用户特殊需求
管理用户特殊需求。
4.2.3质量设计
以正常接受的生产订单为对象，从质量标准数据库中调出适合于生产订单的质量标准及生产规范进行规格匹配。
质量设计概念图如下：
质量设计概念图（图4-2）
质量设计包括以下两部分内容：
1、质量规格标准设定
对正常接受的订单，从事先定义的质量标准数据库中调出适合于客户所
要求钢种的质量规格进行匹配。
-主要内容
.成分:
按成分管理项目设计标准管理（Min,Max,标准值）如下图：
软件成分模块截图（图4-3）
.材质:
按材质管理项目设计标准管理（Min,Max,标准值）
.交付条件:
按交付条件项目设计标准管理（Min,Max,标准值）
对质量规格匹配失败的生产订单与其原因一起通知ERP系统处理。
如下图：
软件模块截图（图4-4）
2、生产规范设计
冶金规范管理系统中的产品规程及技术规程的部分数据可以应用到各MES、LES系统。
包含以下基本功能：
产品规程管理的录入、修改、删除、查询、打印、版本管理、审核、分发；
技术规程管理的录入、修改、删除、查询、打印、版本管理、审核、分发；
工艺规程管理的录入、修改、删除、查询、打印、版本管理、审核、分发；
岗位规程管理的录入、修改、删除、查询、打印、版本管理、审核、分发；
通讯接口负责外部系统通过数据交换系统请求并响应相应数据。
如下图：
软件模块截图（图4-5）
4.2.4质量跟踪
收集各工序作业中发生的质量实绩，找出影响最终产品质量的数据，并反映在下一工序的作业指示中，以支持解决产品的质量问题。
质量跟踪示意图如下：
质量跟踪概念示意图（图4-6）
质量跟踪的主要内容包括：
质量规范和生产规范中涉及的相关的所有质量参数。
炼钢系统：
铁水成分、温度，转炉出钢温度、化学成分，精炼出钢温度、化学成分等。
连铸系统：
开浇大包温度，开浇中包温度，中包过热度等
轧钢系统：
加热炉出钢温，开轧温度，终轧温度，卷取温度，轧制宽度，
轧制厚度等。
具体质量数据在实施过程中与用户共同确定。
质量跟踪工作具体内容如下：
4.2.4.1标准管理
按工序类别定义质量跟踪相关标准项目。
产生质量异常实绩时，根据标准设定质量措施代码。
4.2.4.2质量异常判断
根据作业实绩及订单信息中的质量跟踪代码判断质量异常与否。
质量异常信息与质量异常措施系统连接。
4.2.4.3质量异常措施
标准管理按工序类别定义质量跟踪的标准，产生质量异常实绩时，根据标准设定质量措施代码质量异常判断根据作业实绩及订单信息中的质量跟踪代码判断质量异常与否，质量异常信息与质量异常措施系统连接。
具体异常措施包括：
-对前工序出现的问题在后工序采取措施,从而事先预防质量不良，确保客户要求的质量。
-生产指示变更：
为了事先预防质量不良、尽量减少质量偏差，下达合理的工序生产标准。
-连接质量信息：
共享质量跟踪和质量异常信息，防止质量异常并强化质量检查。
-工序变更/剪切：
在检查工序确认表面异常和形状异常的原因造成的质量异常时，变更作业工序并切掉质量不良部位。
-取样指示：
要求再次确认材质及内部质量时，追加取样指示，并在检验后将其结果与综合判定系统连接。
-降级处理：
前工序作业出现质量异常，虽然可以进行下工序作业但是有废钢发生的可能性，预先进行废钢处理。
4.2.5质量判定
按各产品类别判定成分、材质、外观实绩是否符合规格及客户需求的功能。
钢铁生产过程中各个环节的产品生产完成后，需要对产品质量进行判定，只有这样才能确定产品的价值。
主要功能包括：
4.2.5.1产品质量判定
质量判定系统可以对符合国标、企标及国际标准的各种冶金产品的各种原
材料、成品、半成品、副产品进行判定。
质量判定的功能流程为：
1）用户选定要判定的对象；
2）用户制定判定标准方案；
3）系统根据不同的判定标准进行判定；
4）以不同的方式显示判定结果。
4.2.5.2产品质量改判
当冶金产品的原材料、成品、半成品、副产品的检验结果经过判定后为不合格品时。
可以根据用户的需要进行二次判定。
系统将扩大判定标准的搜索范围对一次判定中的不合格产品进行二次判定，帮助用户找出一次判定不合格的产品是否能够满足其他的判定标准并将一次判定的不合格品判定为合格品的方案。
不合格品改判的流程为：
1）用户确定改判标准范围；
2）系统根据新的标准范围进行改判；
3）显示改判方案。
4.2.5.3成份化验实绩判定
按各炉次号比较其成分实绩与成分设计标准进行判定。
-检查成分实绩是否在指示的Min,Max值范围内并判定合格与否
-板坯号,成分判定标识,各成分项目单位的判定结果等
4.2.5.4外观检查实绩判定
产品的表面缺陷实绩与质量设计规格相比较进行判定（由作业部门）
-按产品检查作业中产生的表面缺陷结果，并判断是否合格。
4.2.5.5综合等级判定
根据综合等级判定标准，根据成分化验及外观检查判定结果判定综合等
级。
4.2.5.6质量信息查询
4.2.5.6.1按产品查询质量信息
在数据库中，管理产品生产中发生的主要质量项目，为质量查询提供各种信息。
-按特定产品种类、客户、不良原因分别提供质量分析数据。
钢铁生产过程中质量检验部门对各生产环节的产品进行质量检验时会产生大量的质量原始信息，这些信息是确定各生产环节的产品质量的重要依据。
企业需要对这些质量原始信息进行管理。
-表面检验质量原始信息查询
-板坯表面检验质量原始信息查询
-物理检验质量原始信息查询
-连铸坯物理检验质量原始信息查询
-化学检验质量原始信息查询
-铁水化学检验质量原始信息查询
-钢水化学检验质量原始信息查询
-铸坯化学检验质量原始信息查询
-质量综合判定原始信息查询
4.2.5.6.2查询索赔产品质量信息
针对索赔产品，查询该产品的生产数据及质量数据,管理并提供质量履历数据，索赔产品实绩数据库管理（索赔发生原因）.成分缺陷、表面缺陷、外观缺陷、材质异常、重量不够、包装不合格等.调查原因后，登录产生不良的工序及发生原因-分析索赔发生原因后，改善作业方法及技术开发后反馈到生产活动中。
功能包括：
-质量异议录入
-轧钢返废录入
-异议产品质量信息查询
4.2.5.6.3质量数据统计分析
企业在收集到质量原始信息后，统计岗位人员对这些信息进行统计分析可以得到企业深层次的质量信息。
-生成高倍情况统计报表
-生成连铸坯低倍统计报表
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