基於MES的特鋼行業生產計畫管理系統研究西安工

2021-09-10 04:30:06 字數 3348 閱讀 6440

中國的鋼鐵工業已經作為乙個重要的基礎產業進入相對平穩的發展期與成熟期,企業的發展路子已經從提高產量轉變為精益管理的新時代。精益管理的核心是編制乙個科學合理的生產計畫指導生產,由於鋼鐵行業的生產過程兼有連續和離散的性質,它有別於石油、化工的連續生產過程,也有別於機械行業的離散製造過程,是介於二者之間的混合型生產過程,因此,帶來了鋼鐵行業計畫編排和排程工作的複雜性。目前,國外關於鋼鐵計畫和排程有很多的研究組織和軟體產品,如visual8公司的v8 _steel、ais公司的steelplanner、simens公司的simatic it中的詳細排產模組等。

v8_steel用於連鑄和熱軋流程,需要有準確的生產執行資料支援;steelplanner能夠生成連鑄、軋鋼和各種鋼材的加工序列,並提供了人機互動介面;simatic it中的詳細排產模組能基於乙個完全並且相當複雜的約束和規則產生乙個完成當前合同的最優方案。而國內專門開發用於鋼鐵生產的計畫排程軟體產品不多見,有一些專門的計畫排程軟體系統,但未形成商業化的產品,主要研究各種優化模型和優化演算法。通過對國內外相關軟體和演算法的研究,結合中國特鋼企業的特點,設計了應用於特鋼行業的生產計畫管理系統,並已投入應用,取得了明顯的效果。

特鋼行業生產現狀:我國的特鋼企業是包括煉鋼、軋制、成材三大主要工藝階段的混合型製造企業,在傳統生產模式下,特鋼企業生產計畫有以下特點:(1)多牌號(不鏽鋼、彈簧鋼、軸承鋼、模具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼、碳素結構鋼)、多規格(型材、板材、鋼絲、光亮材、冷拔材),產品品種繁多、單種產品批量小,臨時插入的合同較多,使得排產困難。

(2)企業上層制定的中長期計畫和生產車間生產裝置之間存在資訊斷層,下層的生產實際資訊無法反映到上層計畫,計畫與實際生產脫節。(3)上游分廠的生產沒有對應到具體的合同,合同跟蹤不及時,無法準確得知合同生產情況。(4)各分廠間資訊交流不暢,下游分廠只是根據提料單來安排生產,實際生產過程中的擾動只能在本分廠內部解決,不能有效共享資訊和資源。

1、了解生產計畫的作用、分類及優化的生產計畫應必備的特徵。

2、體會企業經營過程中生產計畫的意義。

3、熟悉生產計畫制定的流程和思路。

1、結合案例背景資料,分析我國特鋼行業mes的特點。

2、結合案例,試設計基於mes的我國特鋼企業生產計畫管理系統的結構。

3、針對特鋼企業生產計畫管理系統的結構進行功能設計。

4、分析所設計計畫管理系統的執行環境。

1、mes是為了保證產品的質量、數量、交貨期,有效地使用工廠資源,綜合管制工廠資源活動的系統。即提供從訂單入口到成品的一系列生產活動的可見度資訊,並且利用當前的精確資料隨時指導、發起、響應並報告工廠的活動,通過雙向的通訊,提供整個企業和**鏈的生產活動的關鍵資訊。其定義為「位於上層的計畫管理系統與底層的工業控制之間面向車間層的管理資訊系統」。

mes為操作人員/管理人員提供計畫的執行、跟蹤以及所有資源的當前狀態,能夠改善企業運營資本的投資回報率,改善物料的流動性能,還能夠通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品**鏈中提供有關產品行為的關鍵任務資訊。在生產計畫方面的主要功能有:

(1)根據上層制定的巨集觀計畫,各分廠做出每日作業計畫,以mrpⅱ和jit相結合的模式具體指導生產。

(2)對生產過程進行監控,及時地對意外事件做出反應,進行實時排程。

(3)對合同生產情況進行實時跟蹤。

一般erp計畫,管理粒度比較粗,只能下達部件級的生產計畫,即使達到了零件級,但是由於數量繁多,計畫的實用性和可行性較差,而特鋼企業裝置相對較少,加工工序也相對較少,所以在mes計畫的制定過程中可以對傳統mes模式進行改進,將erp的部分計畫功能涵蓋進來,將計畫的粒度細化,可以一次實現工序級的作業計畫,減少計畫的制定次數,方便動態排程的實現,提高了計畫的準確性,達到提高計畫的控制能力目標。

2、把特鋼企業mes中生產計畫管理系統分解為三層結構:生產任務生成、生產計畫生成和**計畫與生產排程。其模型圖如圖1所示。

3、三層結構的功能設計:

(1)生產任務生成

生產任務生成包括生產任務匯入和形成虛擬生產號。銷售匯入的合同都是凌亂和無序的,包含了不同的交貨期、不同品種、不同規格的各種產品,把從銷售匯入的合同分類匯入為要排產的生產任務。然後按照相似的標準、鋼號、交貨狀態等歸類為相同的虛擬生產號,乙個虛擬生產號代表一類產品,具有相同的工藝路線及檢驗專案,這樣可以簡化排產,優化生產工藝,發揮出自身的生產能力,降低生產成本,取得最大效益。

(2)生產計畫生成

1)生產計畫制定

首先對本月所有的生產任務編制坯料計畫,坯料計畫顯示出按照既定工藝路線每個分廠每道工序上的加工任務量,之後進行靜態排程,均衡裝置生產能力和合同的實際情況,編制月計畫。編制月計畫主要是要完成生產任務的組爐和組批,在煉鋼分廠,盡量集中冶煉同樣鋼號同樣標準的鋼,這樣有利於控制冶煉的化學成分,保證成品質量和提高成品率。其他分廠盡量按照規格組批,減少裝置調整次數,保證產品質量。

2)日計畫下達

由於正常的日計畫是由月計畫而來,是一種「推(push)」式的mrpⅱ計畫,這對於全域性生產計畫的制定是一種有效的方法,但由於各工序嚴格按照既定計畫進行生產,即使前後相關工序在實際生產過程**現變化或異常,本工序仍按原計畫生產,其結果造成工序間產量不平衡,庫存量大,對突發事件的反應能力差。而目前特鋼企業普遍採用的是jit式的即「拉(pull)」式的生產方法,按照乙個分廠的提料單安排生產,這使得由於沒有乙個全域性的規劃而使生產過程過於隨意,出現擾動如產生廢品時處理的能力差,不能站在全廠的立場上處理問題。因此,可採用推、拉結合的方法解決計畫和生產之間的矛盾。

以mrpⅱ作為企業的計畫系統,以j it作為計畫的執行系統。在生產計畫和物料需求方面主要採用mrpⅱ,以其為主線進行生產計畫的制定和控制,而生產過程和車間執行控制則主要採用jit方式(見圖2)。

(3)**計畫與排程

1)**排程

**生產主要是指日生產計畫的下達和物料的跟蹤。在生產過程**現動態擾動,如裝置故障、合同的變化,以及生產能力的變化、產生不良品廢品的時候為了保證整個生產的正常進行,必須為每乙個中間環節提供可供選擇的排程手段,以實現正常的物流管理和有效排程。如下圖3所示,首先擾動反映到日計畫或者月計畫,並反映給坯料計畫,執行動態排程的功能,重新安排生產任務。

特別是對於不良品和廢品的處理,更體現了資訊化的優勢,以前對於不良品的改制和不良品、廢品產生的缺料都是分廠內部解決,即使別的分廠有同樣的產品也不能互通有無,現在打破了分廠之間的界限,使得資源在整個系統上得到了整合和最優化利用。

2)合同跟蹤

檢視到每個合同的分批情況、每一批的生產狀況以及物料的位置。及時看到合同生產狀況、便於對生產過程進行監控和對生產實際問題進行決策,見圖4。

4、系統的執行環境:

系統採用b/s(browser /server)模式開發。b/s是一種三層或多層結構的分布式系統,由瀏覽器(browser)和伺服器(server)組成,伺服器包括web伺服器、資料庫伺服器、應用伺服器等,其結構如圖5所示。中間ejb層實現業務邏輯,瀏覽器端頁面由jsp生成,底層資料庫支援。

這種結構各層次分工明確,而且具有低耦合性和高的內聚性,可以提高開發效率,縮短開發周期。

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