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摘 要：文章论述了现代钢铁企业信息化建设的整体架构 ，介绍了包钢炼钢厂MES系统的实施情况，分析了国内MES系统的发展趋势。
关键词：信息化；MES；钢铁
中图分类号：TP14 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2008)20—0084—02
钢铁冶金是一个离散和连续混合、既有化学又有物理变化的生产过程。产线长、工序多、设 备复杂、工艺线组合多样是其生产流程的特点〔1〕，完全靠人工的方式进行管理和 控制几乎 是不可能的。一个完整的钢铁冶金企业信息化系统包括横向、纵向两个侧面。横向要覆盖供 、产、销，以及质量、财务、人事、设备维护、项目管理等各个环节；纵向能从最底层的生 产设备、生产线及物料控制系统，一直向上延伸到企业的最高决策层。
1 钢铁企业信息化管理系统的构成
钢铁冶金企业现代管理信息系统，通常可由5层体系架构组成。如图1所示。.gif)
图中：L1为一级系统，即设备控制系统；L2为二级系统，即过程控制系统；L3为三级系统， 即车间或厂级制造执行系统MES（Manufacturing Execution System）；L4为四级系统，即 企业资源计划系统ERP；L5为五级系统，即企业间管理系统及决策支持系统。
这5层系统相互集成、相互协调，构成一个完整的企业信息化管理系统。但目前国内的钢铁 企业在过程自动化与资源计划系统之间却普遍存在着数字鸿沟，而MES的实施与应用首先要 跨越这一鸿沟。
2 MES在炼钢企业的实施与应用
2.1 软件和硬件配置
针对炼钢企业的生产现状和需求，结合以往多个钢铁企业的项目经验，我们按照MES的理念 〔1〕,在打通基础自动化和三级补充的基础上，以辅助生产调节和强化考核为重点开 发了部分M ES功能。
2.1.1 软件配置。
软件配置包括：实时数据库软件系统（Proficy IHistory V3.0），WEB SERVER 系统（Prof icy Portal V2.5），SIEMENS SIMATIC NET V6.3，Microsoft Visual Studio 2005。
2.1.2 硬件配置。硬件配置包括：实时数据库服务器（DELL 8250），WEB服务器（DELL 2850），网络交换机C atalyst WS-C2950T-24，OPC接口机DELL Dimension 4700，SIEMENS CP1613 工业以太网卡 。
2.2 实施过程
考虑到实时数据的特点和系统安装要求，系统以实时数据库和非实时的关系数据库为基础， 对生产过程进行实时监控与管理。系统的网络结构如图2所示。
2.2.1 建立实时数据采集系统。
炼钢厂现有的PLC系统均是SIEMENS的S5或S7系列，通过工业以太网建立SIMATIC NET OPC 服 务器与S5或S7的连接，完成数据的实时采集。
2.2.2 建立实时数据库系统。①创建1#、2#、3#、4#、5#转炉数据集成通道。②创建6#、7 #转炉数据集成通道。③创建大方坯连铸、大圆坯连铸数据集成通道。④创建南精炼、北精 炼、VD炉的生产数据集成通道。⑤创建检化验数据集成通道。⑥通过GE的OPC COLLECTOR完成以上数据通道与GE实时数据库IHISTORY的无缝连接。
2.2.3 与转炉二级（自动炼钢模型）连接。建立6#、7#转炉自动炼钢数学模型数据交换通 道。
2.2.4 检化验数据传输管理系统。通过串口通讯方式自动采集检化验设备中的数据，处理 后传至原三级管理系统。
2.2.5 建立与原三级系统交换数据的通道。将实时数据库中的生产数据传入原三级管理系 统，取消各工位手工录入数据的工作，达到数据不落地的目的，保证原三级管理系统数据的 准确性和及时性。
2.2.6 生产信息的WEB发布。将实时生产数据与原三级管理数据进行集成、分析、统计，形 成各种生产报表、能源消耗报表、班组考核报表、原材料消耗报表及吨钢生产成本表等，进 行实时发布。辅助生产调度人员进行排产工作、解决炉机匹配问题。同时，还可以对积累的 生产数据进行深度的数据挖掘，以提高操作工艺、降低能耗。
2.3 系统功能
2.3.1 实时数据库。完成对现场实时生产数据的采集、存储和管理，是MES系统运行的基础， 是三级进行生产实绩统计的数据来源，是炼钢厂信息化管理系统安全运行的强大的数据基础 。
2.3.2 过程监控。如图3所示，对设备启停机的进行自动监测，自动形成转炉、精炼和连铸的调度日志，及时 调整作业计划，更新并下发生产指令。
2.3.3 设备停机管理。系统以可视化的方式，监测设备运行中的状态参数，跟踪生产线上 的物流。
2.3.4 报警管理。实现统一的报警管理，加强对关键设备的安全监控，进行基于状态的预 防性设备维护。
2.3.5 班组考核管理。根据实时数据对班组的操作水平进行全面客观的考核，并完成特定 目标的数据组织和分析考 核，充分调动员工的积极性。
2.3.6 质量管理。建立每条计划的实时生产记录，对钢水质量进行全面跟踪，也为后面建 立转炉的自动冶炼模型打下数据基石。
2.3.7 生产报表管理。建立灵活及时的生产报表系统，使得产量、原材料消耗的计量准确 、及时。
2.3.8 成本管理。通过自动采集实时数据，为三级系统提供各钢种动态成本数据。
2.3.9 数据管理。数据管理功能通过实时数据库，对实时采集的生产数据进行汇总并长期 保存。
2.3.10 数据分析。通过检化验系统数据可以为其他功能系统提供支撑服务。此外数据分析 系统还可以计算绩效指标、进行趋势分析、发现数据中的规律等，进行深层次的数据利用。 如图4所示。
3 主要经济效益
MES提供基础自动化系统、过程自动化系统无法实现的车间级调度管理功能；提供ERP等管理 信息系统无法实现的生产数据的获取与分析功能，成为车间生产和企业管理之间的桥梁，对 提高企业经营管理水平，促进企业的发展具有较大的经济效益，体现在以下几方面：①借助成本管理系统，促进仓库与采购者之间的信息沟通，避免重复采购，可以减少10%的 库存。按目前情况分析可减少8 960万元库存资金。②利用质量管理系统，加快信息传递，避免劣质原料以次充好进入货场，预计通过原料把关 ，年可挽回经济损失256.6万元。③利用质量管理系统将质量信息传递至生产现场指导生产操作，并对生产过程的关键工段采 用先进控制，可提高生产效益1%，年钢产量增加5.2万吨，减少原材料消耗1.25%，增利 2 050万元。④应用能源管理系统加强能源的输配、管理，预计可节能1%，每吨钢降低成本3元，年效益1 664万元。
4 结束语
当前，MES在国外知名大型企业中得到了广泛的应用，成为这些企业保持市场竞争优势的重 要手段；但是在国内，大家对MES的认识还比较少，MES的应用并没有得到充分的重视。为提 高国内钢铁企业在国际钢铁行业中的竞争力，实现并完善适用于我国钢铁企业应用需求的ME S产品势在必行。
［参考文献］
［1］ 龚尧.现代钢铁工业技术（转炉炼钢）［M］.北京：冶金工业出版社，1991.