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中冶京诚智能制造系列报道:钢铁工业全流程智

  《中国制造2025》和德国工业4.0都明确提出,在开展智能制造和数字化工厂的研究和示范过程中,企业必须实施MES制造执行系统,降低生产成本,打造智能产品。它从客户需求出发,根据不同客户、不同要求,对产品进行个性化设计、制造、包装和运输等,以此增强和保持企业核心竞争力。

  目前,我国现有的MES制造执行系统大多只提供了一个替代经验管理方式的系统,局限于局部优化生产过程,解决单一生产瓶颈;实时收集过程数据,做出相应分析和处理;通过连续信息流交换和集成各层级生产信息;实时监控和透明化生产过程等方面。以上功能均没有建立面向产品设计与制造一体化的知识库支撑体系,无法实现千变万化的制造过程优化调控和自适应化管理。

  中冶京诚遵循《中国制造2025》,打破原有思维模式和固有管理定式,基于多年MES工程经验,结合云计算、大数据、物联网等新一代信息技术,以制造业的智能、高效、高质、协同、绿色、安全发展为目标,打造了一套适用于钢铁工业的智能制造执行系统(CERI-MES)。该系统以扁平化、集成化、智能化为特点,通过智能传感器、数字化工厂、虚拟仿真、智能优化模型库和工业大数据实现生产管理的智能化和自适应化,根据制造环境的多样化实现智能设计、智能预测、智能调度、智能诊断和智能决策(图1)。

  CERI-MES可实现钢铁企业从订单、排产、质量、作业、成本到库存发货等生产全流程智能化管理。智能化高级排产快速分解销售订单,预测订单交货期、跟踪订单全流程,确定最优的生产工艺和路线;全流程质量管控系统实现灵活的质量设计,可满足国家、企业、用户等多重质量标准需要和质量分析管理;动态成本管理可以对生产成本进行日分析、日结算,实现成本精细化管控。

  

  订单管理可实现销售订单和生产订单的转换,确保按订单组织生产和准时交货,从接收用户订单开始可以由系统自动对订单进行坯料设计和质量设计,确定订单的工艺路径和每个工序的工艺规范,最终随计划下发到过程控制系统实现自动控制,同时按交货期自动排产,实现订单管理的全流程跟踪。

  高级计划排产系统从接收的订单池中,提取设计完成的未生产订单,按交货期编制轧钢轧批计划,炼钢炉次浇次计划,确定工艺路径,分配生产工序,排好各工序开始时间和结束时间,连同质量设计的生产工艺规程生成生产作业计划,包括轧批计划,炉次计划和浇次计划等。高级计划排产可保证生产稳定平衡和订单交货期,实现生产能力与物料平衡,提高热送热装率和生产效率。

  质量管理是为企业建立一套完整的质量管理控制体系,基于质量标准和客户的特殊要求自动进行质量设计,并可与自动化系统结合实现质量的自动跟踪,通过检化验系统获取质量检验数据,实现质量自动判定和质量分析,并自动生成质保书, 通过网上下载质保书以及产品二维码,帮助用户识别产品真伪,从而实现客户从下订单到接收产品的全过程质量保证。

  成本管理系统与财务、生产、库存、销售等系统全面集成,更为准确、快速地归集和分配成本费用,统计分析最终产品的各工序成本。通过分析同一工序各类成本比例和构成,可生成对单个品种在一个生产区间的成本预测。为用户提供对生产工序成本、班组生产成本的分析报告,帮助改进和优化生产工艺和生产组织,降低生产成本,提高企业同业竞争力。

  发货与库存跟踪管理实现了产品入库、倒库、出库的库位跟踪和定位,可通过手机APP和天车无线定位技术实现灵活配置,清晰管理中间产品和成品的库区、库位及物料属性,同时通过互联网二维码扫描,可以随时找到物料存放地点。

  生产作业管理承担管控衔接任务,系统及时向控制系统下发生产指令,完成对生产过程的控制和闭环管理,同时实时跟踪生产过程,实时反馈生产实绩并形成各种生产报表,让管理者及时准确了解生产实际情况,提高精细化管理水平。

  生产智能管控中心借助智能化运行管理平台,实时联动三维可视化数字化工厂与视频监控系统,集成智能制造执行系统、智慧能源管控系统、智能物流管控管理系统和智能设备管控系统,实现企业KPI指标监控、生产实绩监视、操作指令下发、设备运行监控、安全环保监控等功能。

  CERI-MES通过物联网技术使得企业工厂、车间的管理控制更加智能化、集成化、自适应化。

  CERI-MES为企业建立制造关键工艺专家库、设备状态与生产调度知识库、工艺规程知识库、知识管理知识库。中冶京诚凭借多年的钢铁工程设计和建设经验,将钢厂成熟的生产管理流程、工艺专家经验、制造技术诀窍固化在系统中,通过对过程控制系统的监控与大量实时数据的分析,实现数据修正,完善制造工艺规范,提高工厂制造工艺水平,实现企业智能知识管理(图2)。

  CERI-MES融入了更多的智能算法功能,实现智能高级排产计划优化、模拟仿真和人机交互。

  系统采用数学模型与智能优化算法,平衡铁、钢、轧各生产环节的综合能力,实现多工序、多钢种的复杂工序排产计划(图3)。

  系统通过工厂设计建模与仿真系统的联动,建立虚拟制造环境,模拟运行生产计划,预测生产作业的设备负荷情况、生产工序的准备情况、订单交货期的完成情况和产品质量性能情况等,并提出优化的调整方案。

  依据专家经验,借助互联技术、传感技术、信息技术,通过广泛采用自动执行装置、自动监测装备、自动控制设备以及相应的自动控制系统和专家模型,实现在线系统的闭环管理。在炼钢、轧钢等生产线上,成功运用图像识别、RFID技术、手机APP实现铸坯单支和轧件件次的跟踪(图4)。

  CERI-MES通过企业生产管控指标与实时信息的闭环管理,实现企业精细化的管理与控制。

  系统为工厂、车间建立贯穿产品全制造周期的综合指标体系,包括生产成本指标、能源管控指标、设备运行指标、产品质量指标、环境指标等。通过企业管理指标逐层分解到工厂、车间、工序及机组,实现智能工厂的闭环管理(图5)。

  系统建立钢铁企业全流程质量管控系统,集成实验室检验实绩、生产作业质量实绩、生产线质量检查实绩,运用质量分析手段,实现异常可预警、过程可追溯、缺陷可诊断、质量可预测、研发可推理。

  系统建立一套精准化的生产成本核算系统,通过生产全过程成本费用实时核算、多维度核算,实现生产成本日清日结,有效进行成本预测、监控、分析和考核,最终达到生产成本事前计划、事中监控、事后追溯(图6)。

  CERI-MES基于智能数据挖掘与分析,提供管理者驾驶舱和手机APP分析管理功能,利用曲线、直方图、数据表等丰富的表现形式,为各级领导提供管理报表,方便各级领导从纷繁复杂的数据中快速准确掌握生产实际情况,为领导决策、指导生产、改进管理、改善工艺提供有力支撑(图7)。

  作为中冶京诚新一代钢铁工业智能制造整体解决方案的核心组成部分,中冶京诚智能制造执行系统(CERI-MES)已在多个钢铁企业成功应用。实践表明,CERI-MES使得钢铁企业生产管理和控制更加智能化、集成化、自适应化,大幅度提升企业整体生产力水平和产品市场竞争力,为智能制造技术应用于钢铁工业提供了示范和引领作用,也为我国实现《中国制造2025》战略起到了重要推动作用。



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