徐 剛

(蘇州有色金屬研究院有限公司，江蘇蘇州 215026)

鋁加工廠作為制造型企業(yè)，良性運(yùn)營的關(guān)鍵是使“計(jì)劃”與“生產(chǎn)”密切配合，企業(yè)和車間管理人員可以在最短的時間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化，做出準(zhǔn)確的判斷和快速有效的應(yīng)對措施，保證生產(chǎn)計(jì)劃得到合理而快速修正。現(xiàn)有生產(chǎn)管理方式對于用戶車間層面的調(diào)度和管理要求往往束手無策或功能薄弱，面對車間管理的典型問題難以給出完善的解決手段。目前中色科技(蘇州院)已在河南鋁業(yè)洛陽鋁加工廠2400mm單機(jī)架雙卷取鋁熱軋機(jī)生產(chǎn)線上投入自主研發(fā)的二級控制系統(tǒng)。但是二級系統(tǒng)中所有生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息形成了信息孤島，無法為公司上層管理人員提供便捷準(zhǔn)確的信息，以提高總體生產(chǎn)效率。因此需要投入生產(chǎn)管理系統(tǒng)并結(jié)合現(xiàn)有的過程控制系統(tǒng)來彌補(bǔ)這些功能缺失，使系統(tǒng)運(yùn)行更加流暢和完整，讓現(xiàn)有系統(tǒng)發(fā)揮最佳的性能。

1 鋁加工生產(chǎn)特點(diǎn)及生產(chǎn)管理系統(tǒng)的作用

鋁加工企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)管理模式的特點(diǎn)如下：

① 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品或中間產(chǎn)品規(guī)格多。加工過程非常復(fù)雜，熔鑄階段要求時間和操作的連續(xù)性；軋制階段由于批量小品種多，生產(chǎn)流程復(fù)雜多變；

② 物料管理效果低；

③ 基礎(chǔ)自動化設(shè)備比較成熟；

④ 生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行難：由于生產(chǎn)(供貨規(guī)格，數(shù)量)、原料供應(yīng)、能源供應(yīng)變動及設(shè)備故障等原因，原生產(chǎn)計(jì)劃均要改變，變動具有隨機(jī)性和復(fù)雜性；

⑤ 質(zhì)量和產(chǎn)品回溯應(yīng)用困難。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)的投入能夠很好的解決以上諸多問題。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是以提高生產(chǎn)率、盈利率和效率為目的，建立業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、提升質(zhì)量，改善人力結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對業(yè)務(wù)變更有反應(yīng)能力更快速的系統(tǒng)：

① 構(gòu)筑一個先進(jìn)的系統(tǒng)和運(yùn)行管理體系，達(dá)到以客戶為中心的生產(chǎn)體制；

② 實(shí)現(xiàn)信息化的在線過程質(zhì)量控制和管理；

③ 創(chuàng)立精益化管理，精細(xì)化生產(chǎn)，精確化操作的生產(chǎn)體系；

④ 生產(chǎn)安排不僅考慮物料流和信息流，還考慮能源供應(yīng)流。其決策功能對物料和能量提供控制策略，不僅以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本為目標(biāo)，同時還將節(jié)省能源，減少污染等目標(biāo)考慮在內(nèi)。

該系統(tǒng)將提供一個快速反應(yīng)，柔性計(jì)劃，精細(xì)化的制造環(huán)境，可以最大限度地提高效益，消減成本，改善品質(zhì)，保障工期。

2 具體功能

2．1 產(chǎn)品管理

① 原料基本信息——生產(chǎn)計(jì)劃人員每天從倉庫人員獲取到新的原料信息，將這些信息錄入系統(tǒng)。系統(tǒng)除了提供手工錄入外，還提供了EXCEL導(dǎo)入或直接通過粘貼方式將數(shù)據(jù)貼入后提交，同時系統(tǒng)將自動過濾掉已經(jīng)重復(fù)的原料信息。

② 生產(chǎn)工藝的指定——工藝人員根據(jù)訂單要求指定工藝路徑、工藝參數(shù)，系統(tǒng)為不同的產(chǎn)品提供默認(rèn)的工藝路徑、工藝參數(shù)，工藝人員可根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)修改，指定后提交審核人員。如果是由審核、審定人員退回的工藝信息，可經(jīng)工藝人員根據(jù)退回批注修改工藝信息后再次提交審核。

圖1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能圖

③ 生產(chǎn)工藝的審核——工藝審核人員可對工藝員提交的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行審核、退回操作。

④ 生產(chǎn)工藝的審定——工藝審定人員可對工藝審核員提交的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行審定、退回操作。

⑤ 工藝信息查詢——具有查詢權(quán)限的人員可對工藝路線，工藝參數(shù)等進(jìn)行查詢操作，并可以查看到工藝狀態(tài)，如提交、審核、審定。

⑥ 產(chǎn)品跟蹤——具有權(quán)限的人員可查看每一件產(chǎn)品的生產(chǎn)過程、工藝、檢驗(yàn)、質(zhì)量信息。

2．2 生產(chǎn)排產(chǎn)

① 銑面作業(yè)排產(chǎn)——生產(chǎn)計(jì)劃人員查詢到已經(jīng)審定完生產(chǎn)工藝的鋁錠信息，根據(jù)每個鋁錠所在訂單交貨期、工藝要求等綜合情況，由生產(chǎn)計(jì)劃人員依次排列鋁錠的銑面作業(yè)順序。同時生產(chǎn)計(jì)劃人員可以看到已經(jīng)完成排產(chǎn)的鋁錠信息，在下發(fā)新的銑面作業(yè)時，需要指定作業(yè)插入位置，默認(rèn)是插入在已有銑面作業(yè)隊(duì)尾，但也可以隨意指定，這樣可滿足某些訂單需要加急生產(chǎn)的情況。同時生產(chǎn)計(jì)劃人員還可以對已排銑面作業(yè)的生產(chǎn)順序進(jìn)行調(diào)整。

② 銑面作業(yè)完成情況——生產(chǎn)計(jì)劃人員可以查看已經(jīng)完成銑面生產(chǎn)的鋁錠信息以及具體的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

③ 加熱爐熱軋作業(yè)排產(chǎn)——生產(chǎn)計(jì)劃人員查詢到已經(jīng)完成銑面生產(chǎn)的鋁錠信息，根據(jù)每個鋁錠所在訂單交貨期、工藝要求等綜合情況，由生產(chǎn)計(jì)劃人員下發(fā)加熱爐作業(yè)排產(chǎn)單，并指定加熱爐爐號。同時生產(chǎn)計(jì)劃人員可以看到已經(jīng)下發(fā)的排產(chǎn)單以及排產(chǎn)單中未進(jìn)爐的鋁錠，并可以在加熱式的排產(chǎn)中，對未進(jìn)爐的鋁錠生產(chǎn)順序進(jìn)行調(diào)整或追加鋁錠。

④ 加熱爐作業(yè)情況——生產(chǎn)計(jì)劃人員可以分爐號查看加熱爐中正在加熱的鋁錠信息和當(dāng)前狀態(tài)。

⑤ 熱軋作業(yè)情況——生產(chǎn)計(jì)劃人員可以查看已經(jīng)完成熱軋生產(chǎn)的鋁卷信息，以及具體的生產(chǎn)、工藝、檢驗(yàn)、質(zhì)量數(shù)據(jù)。

2． 3 庫存管理

① 成品入庫——此處僅指熱軋成品。在熱軋卷入庫時，庫存管理員查看所有已經(jīng)完成熱軋生產(chǎn)的鋁卷信息，在找到需要入庫的熱軋卷編號并選其入庫。

② 成品出庫——當(dāng)需要發(fā)貨時，庫存管理員從庫存列表中選擇需要發(fā)貨的鋁卷，然后根據(jù)實(shí)際情況使其出庫。

③ 庫存清單——列出當(dāng)前庫存中存放的所有鋁卷。庫存管理員可以通過多種分類方式，列出庫中目前存在的某類鋁卷，并導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件。

④ 庫存查詢統(tǒng)計(jì)——列出曾經(jīng)入庫的所有鋁卷，系統(tǒng)提供在此數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2． 4 熱軋管理

① 銑面作業(yè)——由銑面操作手按照生產(chǎn)計(jì)劃員所排的計(jì)劃及工藝員指定的工藝要求對鋁錠進(jìn)行鋸銑操作。當(dāng)鋁錠完成銑面作業(yè)后，操作手可根據(jù)質(zhì)檢要求對某一鋁錠發(fā)出檢驗(yàn)請求。

② 銑面數(shù)據(jù)收集——對以下數(shù)據(jù)進(jìn)行收集：鋸前規(guī)格、鋸前重量、鋸后規(guī)格、鋸后重量、銑后規(guī)格、銑后重量、放料位置、質(zhì)量記錄等。

③ 加熱爐作業(yè)——由加熱爐操作手按照生產(chǎn)計(jì)劃員所排的計(jì)劃及工藝員指定的工藝要求對鋁錠進(jìn)行加熱操作。加熱爐操作手可查看當(dāng)前工序之前的所有工序信息。出爐時間與出爐溫度從PLC直接采集。

④ 加熱爐數(shù)據(jù)收集——對以下數(shù)據(jù)進(jìn)行收集：加熱時間、一次定溫、一次保溫時間、二次定溫、二次保溫時間、出爐時間、出爐溫度、質(zhì)量記錄等。

⑤ 熱軋作業(yè)——由熱軋操作手按照生產(chǎn)計(jì)劃及工藝員指定的工藝要求對鋁錠進(jìn)行熱軋操作。當(dāng)完成熱軋作業(yè)后，操作手可根據(jù)質(zhì)檢要求對某一熱軋卷發(fā)出檢驗(yàn)請求。如出現(xiàn)廢品，廢品信息由操作手輸入系統(tǒng)。

⑥ 熱軋數(shù)據(jù)收集——對以下數(shù)據(jù)進(jìn)行收集：開軋溫度、終軋溫度、軋后規(guī)格、軋后重量、放料位置、質(zhì)量記錄已及相關(guān)生產(chǎn)過程參數(shù)。

2． 5 報(bào)表管理

① 車間作業(yè)報(bào)表——包括銑面機(jī)日報(bào)表、加熱爐日報(bào)表、熱軋機(jī)日報(bào)表。

② 車間績效報(bào)表——包括銑面機(jī)班次統(tǒng)計(jì)、加熱爐班次統(tǒng)計(jì)、熱軋機(jī)班次統(tǒng)計(jì)、熱軋機(jī)列產(chǎn)量報(bào)表。

③ 質(zhì)量報(bào)表——包括按產(chǎn)品成品率統(tǒng)計(jì)、機(jī)臺成材率分析、機(jī)臺質(zhì)量自檢統(tǒng)計(jì)、按報(bào)廢原因的分類匯總報(bào)表。

④ 包裝報(bào)表——包括包裝日報(bào)表、待包裝在制品報(bào)表。

2． 6 設(shè)備管理

① 軋輥管理——包含軋輥臺賬、使用履歷、軋輥報(bào)廢記錄。

② 套筒管理——包括套筒臺賬。

③ 鋁芯管理——包括鋁芯臺賬。

④ 乳液管理——記錄乳液添加時間，種類和數(shù)量。

2． 7 質(zhì)量管理

① 檢化驗(yàn)管理——對從原料進(jìn)廠到成品出廠中各個環(huán)節(jié)的原料、半成品、成品的化驗(yàn)、檢驗(yàn)、質(zhì)檢報(bào)告的管理。

② 過程質(zhì)量跟蹤——可全程對成品各個工序質(zhì)量情況跟蹤。

③ 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)管理——對各類產(chǎn)品檢驗(yàn)，生產(chǎn)加工的相關(guān)各種標(biāo)準(zhǔn)的管理。

④ 質(zhì)量判定——負(fù)責(zé)收集產(chǎn)品的表面質(zhì)量情況、理化性能的檢驗(yàn)結(jié)果并根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，確定產(chǎn)品是否合格。只有判定合格的產(chǎn)品才能夠向用戶交貨；判定不合格的產(chǎn)品由相關(guān)人員做出下一步的處理指示。

3 主要技術(shù)特點(diǎn)

① 通過對熱軋生產(chǎn)線銑床、磨床、加熱爐、粗軋機(jī)、產(chǎn)品庫等各個工序深入研究，對數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量管理、產(chǎn)品管理、成品管理等功能模塊建立了實(shí)用可靠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)各單體設(shè)備的連網(wǎng)及流程管理，同時實(shí)現(xiàn)帶材從鑄錠到熱軋帶卷的流程數(shù)據(jù)跟蹤，為生產(chǎn)管理的優(yōu)化提供了重要保障。

② 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跟蹤與追溯，可根據(jù)軋制的階段生成不同的質(zhì)量分析報(bào)表，也可根據(jù)實(shí)際要求訂制報(bào)表，為鋁加工生產(chǎn)過程優(yōu)化、節(jié)能降耗提供了重要保障。

③ 本系統(tǒng)根據(jù)不同工序的特點(diǎn)、工序是否具有二級系統(tǒng)，有針對性地研發(fā)專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

④ 生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析與挖掘：系統(tǒng)不但收集物料的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而且收集了大量在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的過程數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)可以方便地按不同主題對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，為最終用戶提供各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

[1]李鐵克. 制造執(zhí)行系統(tǒng)模型綜述與分析. 冶金自動化，2003(4): 13-14

[2] 陳宇，廖永斌，段鑫，溫浩然. 制造業(yè)車間級管理系統(tǒng)(MES)及其典型結(jié)構(gòu). 廣東自動化與信息工程2004(2)：24-27