一种用于轧钢厂物料信息化管理的监控方法

摘要

一种用于轧钢厂物料信息化管理的监控方法，属于冶金行业制造与信息化技术领域。提出具有冶金行业特点的物料生产进程跟踪模型，通过构建物料的生产进程控制模型实现物料的生产进程控制，一方面按照技术展开后的订单工艺路线订单链模型转换成物料的生产路径模型，将物料从原料转换到成品的需要经过的每个工序、以及在每个工序上的工艺参数设定值、产出品规格要求、质量检验要求固化到物料的生产路径模型中，当物料开始投料生产时，参照控制模型中的工艺参数生产指令释放给二级生产单元，指导生产；另一方面，收集、整理、加工来自于过程控制计算机的生产实绩信息，包括物料加工信息、质量控制参数、包装信息、检化验实绩、质量封闭信息、工序成本信息、能源消耗、换辊实绩信息等。

说明书

技术领域

本发明属于冶金行业制造与信息化技术领域，特别是涉及一种用于轧钢厂物料信 息化管理的监控方法。

背景技术

在冶金行业的企业架构中，ERP的关注重点是以财务为中心的采购、生产、销售管 理过程，而MES(生产执行系统)系统关注的是以生产订单为指导的物料为主线的生产加 工过程，以热轧厂而言，主要的业务集中在原料(板坯)收货、入库、投料、生产、 产出、质检、发货的整个物流过程。生产过程中要根据物料的整个生产实绩与过程数 据来进行质量工艺的改进，这就使得对物料的过程跟踪信息支持显得尤其关键。特别 是在目前多工厂协作生产环境中，物料的生产路径会由于质量标准、用户需求、最终 去向、产品要求的不同而不同。为了实现按单生产，体现用户的个性化生产要求，需 要系统对物料的生产路径、过程控制参数、质量要求进行动态的建模，并在生产中严 格按照模型中的生产指令下达给生产单元进行生产、按照定义的检验计划、取样计划 进行取样检验与质量判定，判定通过后根据下道工序指导物料移动。用户需要物料在 厂的所有信息，包括物料的基本属性、库存信息、质量信息、所走过的工艺路线等和 物料相关的所有信息，以便于物料的实时管理，另外当物料出现质量异议时，需要对 物料进行追溯进行分析，MES的物料跟踪与控制功能将实现这一管理需求。

如何根据订单展开的工艺路径对物料的生产路径进行指导与管控。做到真正的质 量一体化，将PDCA的执行部分与质量设计部分结合起来。

对板坯的返工工序进行管理，如非计划平整时候，如何在板坯的生产路径中插入 平整工序，并且对平整工序执行情况进行跟踪处理。

如何对生产过程中的离散事件与物料跟踪绑定起来，根据业务事件与物料的工作 流配置对数据进行验证、加工、整理，最后收集为生产实绩。

针对上述对物料生产进程跟踪需解决的问题，本项目在对业务分析需求的基础上， 提出具有冶金行业特点的物料生产进程跟踪模型。通过构建物料的生产进程控制模型 实现物料的生产进程控制，一方面按照订单工艺路线订单链模型转换成物料的生产路 径模型，将物料从原料转换到成品的需要经过的每个工序、以及在每个工序上的工艺 参数设定值、产出品规格要求、质量检验要求固化到物料的生产路径模型中。当物料 开始投料生产时，参照控制模型中的工艺参数生产指令释放给二级系统(PLC)PLC， 指导生产。另一方面，收集、整理、加工来自于过程控制计算机的生产实绩信息，包 括物料加工信息、质量控制参数、包装信息、检化验实绩、质量封闭信息、工序成本 信息、能源消耗、换辊实绩信息等。同时对生产过程状态(如设备运行状态、加工指 令、工艺状态、计划状态等)、加工过程中的物料进行全程跟踪，以掌握物料在生产过 程中的加工情况、尺寸重量变化情况、质量情况、工艺控制情况等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轧钢厂物料信息化管理的监控方法，在冶金行业的 MES生产流程中，要根据事先定义的计划工艺路径来实现对物料的管控，实现对物料按 照订单展开的工艺路径、工艺要求、从原料收货、到每个环节的加工生产、到最终成 品交付进程跟踪与控制；另一方面，要解决好在生产过程中根据产出品的质量情况、 当前设备状态、订单交货状态进行的必要的调整与管控的要求。

本发明提出具有冶金行业特点的物料生产进程跟踪模型，通过构建物料的生产进 程控制模型实现物料的生产进程控制，一方面按照技术展开后的订单工艺路线订单链 模型转换成物料的生产路径模型，将物料从原料转换到成品的需要经过的每个工序、 以及在每个工序上的工艺参数设定值、产出品规格要求、质量检验要求固化到物料的 生产路径模型中，当物料开始投料生产时，参照控制模型中的工艺参数生产指令释放 给二级生产单元，指导生产；另一方面，收集、整理、加工来自于过程控制计算机的 生产实绩信息，包括物料加工信息、质量控制参数、包装信息、检化验实绩、质量封 闭信息、工序成本信息、能源消耗、换辊实绩信息等。

本发明实现物料从收货/入库/投料/产出/质检/取样/发货的整个生产过程的追踪。 工艺步骤为：

(1)制定计划工艺路径，按照订单工艺路线转换成物料的生产路径，将物料从原 料转换到成品的需要经过的每个工序、以及在每个工序上的工艺参数设定值、产出品 规格要求、质量检验要求固化到物料的生产路径模型中，为实现这一管理需求，系统 首先构建订单链模型，处理过程如下：

通过销产转换，将用户订单(销售订单或者计划订单)的要求转化成在不同产线 的生产需求。

将每个工序上的生产要求、质量要求、物料要求创建生产订单，并将这些生产订 单串成一个订单链。

物料挂单生产后，通过所挂生产订单的订单链信息，动态建立物料的生产工艺路 径过程控制模型

(2)当物料开始投料生产时，需要将生产过程中的离散事件与物料跟踪绑定起来； 需要参照控制模型中的工艺参数生产指令释放给二级系统(PLC)，指导生产；需要收 集、整理、加工来自于过程控制计算机的生产实绩信息，包括物料加工信息、质量控 制参数、包装信息、检化验实绩、质量封闭信息、工序成本信息、能源消耗、换辊实 绩信息等；需要对生产过程状态(如设备运行状态、加工指令、工艺状态、计划状态 等)、加工过程中的物料进行全程跟踪，以掌握物料在生产过程中的加工情况、尺寸重 量变化情况、质量情况、工艺控制情况等。为实现这一管理需求，系统采用工作流技 术实现物料工艺路线的过程控制。

如图1所示，本发明为工艺路线过程控制模型定义事件与工序的绑定关系，通过 事件处理机制，在某个物料在工艺路线的某个工序进行生产时候，可通过配置收集上 工序的生产实绩参数。并且，定义了响应这些事件的业务流程。

本发明的有益效果：

本发明通过物料的生产过程控制模型以及工作流技术用于MES中，并应用于生产 管理中，实现物料在关联订单后，由引擎将物料的生产过程进行了集成，实现生产过 程的可配置能力。通过使用本方法达到了以下效果：

1、当物料挂单后，将每一项质量与技术要求以参数的形式固化到物料的工艺路线 控制模型中，这种精细化生产管理方式，有利于提高企业管理水平。

2、优化了生产流程，通过技术展开后的订单链模型来生产物料相关的工艺路线控 制模型，可以严格按照质量展开参数进行生产控制，取代了分步分人的方式，减少人 为环节，避免信息传递缺失，并使之能得到有效控制。

3、对物料的生产过程进行监控，物料在每个生产单元的工序中按照定义的流程来 验证生产数据，并记录每一个工序的完成情况、时间、下达的PDI参数、收集的PDO 信息等，当物料在生产过程中出现异常时候，或者质量问题，可以帮助业务人员对物 料的移动、生产轨迹进行追溯。

4、记录可追溯，对物料在生产过程中的执行操作进行记录，包括从物料收货/入 库/投料/产出/质检/发货的生产过程追踪，用户可以通过物料查询去查询出物料在某 时由某人/或者其他系统/执行过何种操作。

附图说明

图1为基于事件的物料生产实绩收集示意图。

具体实施方式

本发明提出一种基于工作流技术的物料信息化管理的过程跟踪与控制方法，结合 图1和实例详细说明如下：

1)根据订单展开物料的生产工艺路径

首先由ERP下发客户销售订单及计划订单，当销售订单行项目、与相关的计划订 单MES均以接收并处理完毕后，将会创建订单链对象并触发销售订单行项目的技术展 开过程，技术展开的结果会按销售订单的要求、将订单链对象匹配工艺路线、按照工 艺路线的生产工序步骤分配已创建的生产订单、推导生产订单物料需求(物料型变)、 可用设备过滤与拟定生产订单在可用设备的PDI工艺参数。当物料挂单后，通过所挂 生产订单的订单链信息，动态建立物料的生产工艺路径过程控制模型。在物料实际投 料生产时，MES会向二级系统(PLC)下发PDI工艺参数指令，指导实际生产。

2)基于工作流技术的物料工艺路线过程控制

以图1为例，在进行热轧生产时，该工作流实例主要有四个步骤：加热炉、轧机、 人工检验、发货。其追踪场景分析如下：

仓储按照产线上料计划往加热炉上料。MES系统收到仓储系统发送的上料事件， 系统执行物料获取操作，将板坯从仓储垛位移动到加热炉产线前。步骤状态为“待处 理”。

二级系统(PLC)通过电文或者产线控制的投料人机接口发送投料电文到MES系 统。MES系统执行加热炉投料流程，物料从加热炉产线前移动到产线上。步骤状态为 “处理中”。

二级系统(PLC)通过电文或者产线控制的产出人机接口发送产出电文到MES系 统。MES系统执行加热炉产出流程，物料从加热炉产线上移动到产线后。步骤状态为 “已完成”。

物料的工作流实例自动执行物料获取流程，物料从加热炉产线后移动到轧线的产 线前。步骤状态为“待处理”。

物料的工作流实例自动执行轧线投料流程，物料从轧线的产线前移动到轧线的产 线上。步骤状态为“处理中”。

二级系统(PLC)通过电文或者产线控制的产出人机接口发送产出电文到MES系 统。MES系统执行轧线产出流程，系统执行物料转换、物料属性设置、物料移动操作。 物料从轧线产线上移动到产线后。步骤状态为“已完成”。

物料的工作流实例自动执行物料获取流程，此处的物料移动为虚拟移动，物料的 物理位置不变。步骤状态为“待处理”。

物料的工作流实例自动执行检验设备(虚拟设备)投料流程，或者由物料取样人 机接口发送检验事件自动执行检验设备投料。物料虚拟移动，物理位置不变，步骤状 态为“处理中”。

质量判定人机接口发送终判事件，系统执行检验终判流程，如果判合，该步骤状 态为“已完成”，工作流流转到发货步骤；否则，停留在检验步骤待处理。

物料的工作流实例自动执行物料获取流程，物料移动为虚拟移动，物理位置不变。 步骤状态为“待处理”。

仓储装车人机接口操作发送装车事件到MES，或者物料的工作流实例自动执行 发货序列产线的投料流程。物料移动为虚拟移动，物理位置不变。步骤状态为“处理 中”。

ERP发送过帐消息到MES，触发过帐事件，系统执行发货流程，物料摘单、注销 物料，关闭工作流实例，工作流实例状态为“已完成”。

根据以上完整的工作流，即可完成收集、整理、加工来自于二级系统(PLC)的生 产实绩信息并对加工过程中的物料进行全程跟踪和控制的功能。