引 言

    　在钢铁企业信息化过程中一般将信息系统与控制系统统一分为4级，其中1级为基础自动化系统，2级为过程控制系统(PCS)，3级为分厂(车间)生产制造执行系统(MES)，4级为企业资源计划管理(ERP)。3级和4级构成完整的钢铁企业信息系统。3级生产制造执行系统是企业信息化的基础和有机组成，4级是对整个企业人财物、产供销等资源的综合管理。生产制造执行系统以分厂生产管理为核心，主要目标是提高产品质量、降低成本、提高产量。

    　江阴兴澄钢铁公司于2000年由上海宝信公司为其开发实施企业信息系统(简称XCMIS)。为配合XCMIS的实施，由北京金自天正智能控制股份有限公司为其在炼钢厂建立生产制造执行系统(简称炼钢MES)，主要功能是作为分厂级的生产信息管理，起着承上启下的作用，系统根据2级计算机物料跟踪和质量跟踪的结果，实现对炼钢生产过程的动态管理，同时根据2级采集的物质能源消耗计算生产成本；接收从XCMIS发送来的生产计划，并将其转化为作业计划，同时将XCMIS所需要的各种生产实际数据送到XCMIS。

    　该系统目标是：(1)满足分厂生产管理的需要。建立分厂级全过程信息集成化管理系统，实现生产过程自动化，经营管理科学化，总体高效的炼钢制造执行系统，提高公司2级管理部门的科学管理水平。通过系统的建设，加强过程控制和管理，达到分厂降本降耗，实现班组核算考核和细化管理的目的。(2)提供与公司信息系统的接口。根据公司生产计划迅速组织生产，将生产实绩及时返回给XCMIS。

   　 炼钢MES应用范围包括筱盖兴澄钢铁公司炼钢分厂的生产计划管理、生产管理、铸坯库管理、质量管理、成本核算、设备及机旁备件管理、员工岗位管理及分厂综合信息查询子系统等几个方面。

  　  其实施特点是：(1)信息来源的准确性。3级要提供准确的信息服务，但信息来源主要在2级，2级物料跟踪和数据采集不一定能达到完全准确，有的需进行人工确认。(2)代码体系的一致性。由于原有的2级代码体系与4级代码体系的不一致，需要3级上下沟通，这就要求3级必须进行代码转换。(3)业务流程的确定性。用户的业务流程有很大随意性和不确定性，这样实现起来就必须首先帮助用户确定好自己的业务流程，然后软件才能确定下来。(4)应用需求的确定性。用户的需求往往是零散和不系统的，这就要求软件开发者要与用户充分沟通，对用户需求的分析要到位，同时在软件设计上要考虑到灵活性，以便能比较容易适应用户需求的变化。

　　1 网络结构

   　 如图1所示。炼钢MES网络系统由网络交换机、3级数据库服务器、Web服务器、3级工作站组成。其中，现场工作站通过2级服务器作为路由器与3级服务器连接，现场工作站与服务器之间采用光缆连接。主要网络设备配置如下：

  　  3级网络交换机 Cisco WS-C2924M-XL-EN，24口 100 Mb/s，Rj45接口，两槽光纤模块
  　  网络服务器 IBM Netfinity 7100
    　网络操作系统 Windows 2000 Advanced Server
   　 数据库系统 SQL Server 2000
  　  Web服务器 MS IIS 5.0

图1 炼钢生产制造执行系统的网络结构

　　2 体系结构

    　2.1 系统构架

    　本系统采用两层C/S(客户/服务器结构)和3层B/S/S(浏览器/服务器朋/服务器)相结合的系统结构。信息查询系统采用B/S/S结构，在工作站上用浏览器进行浏览，在W七L服务器上采用ASP程序对客户要求进行响应，根据客户要求从数据库中查找数据返回客户端。其它管理软件采用C/S结构，在工作站上运行客户程序，在服务器上由数据库服务程序进行响应。

    　2.2 应用系统总体结构

    　应用系统总体结构如图2所示。

图2 炼钢MES的应用系统总体结构

  　  如图2，炼钢MFS采用两层C/S和3层B/S/S平台建立应用系统。其中，通过C/S实现的应用功能主要分为生产计划管理子系统，生产管理子系统，铸坯库管理子系统，成本核算子系统，质量管理子系统，设备及机旁备件管理子系统，员工岗位管理子系统；通过B/S/S实现Web信息查询功能。C/S和B/S/S结构通过共享数据库来实现信息共享。应用程序用PB7.0开发，通过ODBC接口与数据库通信。Web查询采用VBScript脚本语言开发，通过nsWeb服务器进行信息浏览，与数据库的接口也采用ODBC。

　　3 主要功能

    　3.1 生产计划管理子系统

   　 该子系统接收生产计划部通过4级计算机发送到炼钢3级的生产计划，包括月计划、周计划和日计划。根据日计划分解出炼钢生产炉次计划并发送到2级服务器；由2级过程控制来进行配料计算和炉次物料跟踪，并将炉次物料跟踪数据送到3级计算机；3级计算机进行统计并将统计得到的生产实绩送到4级计算机。生产计划主要包括计划钢种、规格、产量、生产合同号、生产日期。

   　 炼钢生产计划流程如图3所示。

图3 炼钢生产计划管理流程

   　 3.2 生产管理子系统

    　生产管理是生产制造执行系统的核心，主要包括生产实绩收集，生产物质管理，生产节奏管理，误工管理及工装管理等。

    　3.2.1 生产实绩管理

    　炼钢过程机系统根据炼钢计划，首先进行炉次通报，生成实际炉号，根据炉号进行物料跟踪，包括对工艺参数、过程质量检验数据、生产物质消耗、能源消耗及主要操作事件的跟踪，收集钢水及钢坯产量，并将跟踪数据传送到3级数据库服务器，MES系统对其进行统计，当钢坯下线并经过检验后人库时将该炉生产实绩数据送到XCMLS。

    　3.2.2 生产物质管理

    　生产物质管理主要包括对用于生产的各种物质的领用、消耗及剩余物质的统计、查询等。生产物质主要包括各类废钢、各种合金、各种辅料、耐材、水电气油等能源物质。

   　 3.2.3 生产节奏管理

   　 生产节奏管理主要是将生产过程划分成生产节点，然后对每个节点之间的工作时间进行统计，确定标准的工作时间，在生产过程中从2级计算机采集到各个工序的实际生产时间，对生产实际节奏与生产标准节奏进行比较，分析影响生产节奏的各种原因。

   　 生产节点按工位进行划分，在电炉工位划分为一次进料、一次送电、二次进料、二次送电、出钢、平台开出、吊包等；在精炼炉工位划分为座包、送电、吊包；在VD炉工位划分为座位、开始抽真空、达到高真空、破空、软吹氢和吊包；在连铸工位划分为座位、开浇、停浇。对各个节点间的标准时间、每炉实际生产时间进行比较分析。

    　3.2.4 误工管理

    　误工管理主要数据由2级计算机自动产生，2级计算机系统自动采集每个工位的作业时间，并把每个工位的标准作业时间与实际作业时问进行比较。如果实际作业时间大于标准作业时间，则对该工位产生一个误工信号，并由操作工输入误工大分类。输入完成后，将误工开始、结束信息传送到3级计算机系统，由分厂管理人员在3级计算机上进行分析确定小分类，并由此产生误工代码一起送4级计算机系统。

    　3.2.5 工装管理

    　为电炉、大包、中间包、结晶器、底电极等重要工装设备建立档案，从设备上线开始对设备的使用情况进行跟踪，对每次上线使用时间、使用次数、生产产量、故障情况、维修等进行记录，随时可调阅工装设备的使用情况及历史记录。

 　　3.3 铸坯库管理子系统

    　连铸过程机对铸坯进行跟踪，切割下线后铸坯跟踪信息被送到3级计算机系统，此时3级计算机系统就将此铸坯信息保存下来，并认为该铸坯自动入库到一个称为下线铸坯库中。下线铸坯库是一个虚拟的铸坯库，它是指在铸坯下线后放在冷床上或其它地方而未经过质检的铸坯的集合。对下线铸坯库的管理主要是判验是否合格，如合格则入库到正品铸坯库，同时也就出下线铸坯库；如不合格则进行精整，然后再判验；如仍不合格则请求报废，报废后就出下线铸坯库。

    　对进入正 品铸坯库的管理就按一般的库存管理进行入库、出库、盘点等，以及进行收付存报表统计。

  　  3.4 成本核算和生产统计子系统

    　成本核算和生产统计是炼钢生产制造执行系统的重要部分。炼钢生产制造执行系统对成本核算细化到按炉次进行，2级计算机系统跟踪到每炉钢水的废钢消耗、合金消耗、辅料消耗、能源消耗，并将其送炼钢生产制造执行系统。炼钢生产制造执行系统根据2级采集的物质能源消耗数据及其它不能自动采集的物质消耗的分摊数据、人员工资成本分摊数据等成本数据，从4级读取物质能源计划价格、每天交接班时对当夭的每炉成本进行计算，然后根据对当班、当天所有炉次按钢种进行综合计算，计算出每班和每日的分钢种成本。在月底对当月生产的所有炉次进行计算，得出月分钢种成本。生产统计主要是按生产工位和炉次对每个工位的产量、主要物质能源消耗进行统计，生成各工位生产统计日报表及分厂综合日报表。

    　3.5 质量管理子系统

    　质量管理主要是以炉次为单位进行并具体到每块铸坯，为每块铸坯建立台帐，这样可对每块铸坯的质量进行管理。铸坯质量数据主要包括两个方面：一方面为质量检验结果数据，如钢水化学成分，铸坯化学成分，高倍、低倍检验结果，机械力学性能检验等质检数据；另一方面为物料跟踪数据，即在生产过程中实时采集的与质量有关的各种工艺参数。质量管理功能包括：

   　工艺标准管理炼钢工艺卡、连铸工艺卡、考核标准制定、工艺数据统计。

    　成品质量管理质量异议录入、轧钢返废录入、质量异议统计报表、轧钢返废统计报表、连铸坯检验统计台帐。

   　 统计分析分钢种高倍情况统计、分钢种低倍情况统计、化学成分检验统计、机械力学性能统计。

    　3.6 设备及机旁备件管理子系统

    　设备、备件的基础管理功能主要在XCMIS完成。炼钢MFS主要对分厂设备领用进行统计，实现设备领用分类定额修改、设备领用考核标准修改、设备热停及自动浇注率修改、设备停机时间数据录入、设备故障录入、设备重大事故数据录入、分厂设备管理人员月度工作考核、分厂对外包业务考核指标修改、分厂对外包业务考核要求修改、分厂对外包业务月度考核数据录入、备件质量跟踪结果录入、备件消耗录入。

    　3.7 员工岗位管理子系统

    　员工岗位管理主要是对员工在分厂岗位上的工作情况进行考核管理。主要包括：员工基本信息的录入、修改、打印；班组长考核指标录入、修改、考核成绩录入以及考核成绩册的显示；员工考核指标录入、修改、考核成绩录入以及考核成绩的显示统计。

    　3.8 信息查询子系统

    　信息查询子系统是通过Web浏览器对3级计算机系统的信息进行浏览。该子系统的优点是不需安装客户端软件，只要将客户机连接到炼钢3级的局域网上，有授权的用户和口令就可对授权的相应信息进行浏览查询。本功能为今后信息化的进一步发展打下基础。

    　3.9 通信接口

   　 (1)从XCMIS接收的数据实时接收XCMIS生产计划并分解成炉次计划传送到2级；接收XCMIS新的工艺卡数据；从XCMIS采集能源、动力消耗数据；从XCMIS读取物质能源的计划价格、成本定额。

    　(2)发送给XCMIS的数据实时将设备状态信息传送到XCMIS；在铸坯下线后将炉次生产实绩传送到XCMIS；将炉次成本数据传送到XCMIS；将铸坯出库数据传送到XCMIS。

   　 (3)与轧钢MES的通信将热送信息送轧钢3级计算机。

    　(4)与过程机之间的通信MES将炼钢生产计划、工艺标准、物质价格等信息发送给2级2级将生产实绩、物料跟踪、质量跟踪等跟踪数据送MES系统。

   　 3.10 用户授权管理

   　 随着信息化的发展，信息安全管理是信息化的一个重要课题。本系统采取对用户授权的方式来进行安全管理，按功能把应用系统分成多个组，将用户分配到每个组中，每组用户权限一样，对每个功能界面的查询、修改、删除等权力授予相应的功能组。这样，用户就有了相应的组的权限。

    　具体管理功能有：功能授权管理，包括查询、打印、添加、删除、修改功能授权用户组；用户组管理，包括查询、打印、添加、删除、修改用户组；用户管理，包括查询、打印、添加、删除和修改用户。

　　4 应用情况

    　该系统于1002年S月在现场投入试运行，在试运行期间对系统功能进行了考核。该系统投运后，在生产管理、成本核算、质量管理等方面为用户提供了很好的辅助手段，使分厂管理上了一个台阶，得到用户很高评价，并于2002年12月通过用户组织的验收。