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河钢唐钢新型信息系统架构诞生记

2019-09-19 08:53:00     作者:

  本报通讯员 刘学军 孙雪娇 赵振锐

  近年来,为促进企业产业转型升级,推进企业高质量发展,河钢唐钢以高强汽车板生产线建设为契机,充分利用大数据分析、工业互联网等新一代信息技术,对信息系统架构进行大规模的调整和优化,大力推进智能制造项目建设,深度挖掘信息自动化系统应用价值。

  截至目前,河钢唐钢已逐步形成了独具特色且满足国家智能制造标准体系建设要求的新型信息系统架构,有效推动了产线效率的提升,为推进产品结构调整提供了强力支撑。河钢唐钢“钢铁企业智能工厂试点示范”也因此入选工业和信息化部智能制造试点示范项目名单。

 

  背景:为了满足用户更高层次的需求

 

  自中央于2015年提出着力加强供给侧结构性改革以来,河钢集团日益深切地体会到:钢铁行业依靠大规模粗放式生产、以量取胜的时代已成过去。针对当前存在的落后产能过剩,高质量、高价值产能不足等问题,企业应牢牢抓住消费、服务、高科技这三大要素进行转型升级。

  河钢唐钢高强度汽车板产线的建设,就是要向市场提供中高端的产品供给,满足用户更高层次的需求。同时,为适应市场上多品种、小批量、个性化的订单需求,河钢唐钢从企业各个方面的管理入手,加快推进生产组织模式转变。特别是在信息自动化体系的支撑上,河钢唐钢于2014年开始进行整体的信息系统架构调整,围绕企业发展战略、运营模式、信息化架构、自动化基础,以及如何满足市场需求等问题进行了深入的研究,并拿出了一个整体的解决方案。

 

  架构:信息化体系中层级的衔接更加紧密

 

  2018年,工业和信息化部、国家标准化管理委员会联合发布了《国家智能制造标准体系建设指南》(以下简称《指南》)。《指南》给出了智能制造的一个标准体系:从系统架构层级来看,系统自下而上共分5层,分别为:设备层、控制层、车间层、企业层和协同层;从产品全生命周期来看,包含了产品设计、生产、物流、销售、服务等一系列的价值创造活动;从智能功能来看,包括了资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态5个层次。根据这一标准体系,企业需要通过搭建标准层级,实现对产品生命周期的管理,并将其映射到智能功能的各个维度,从而满足智能制造的建设要求,进而创造出更多的企业价值,实现可持续发展。

  结合《指南》,河钢唐钢的信息化架构经过重新改造,对4级ERP(企业资源计划)系统进行了功能精简,保留其对于财务、人力、主数据等偏重于静态、稳定的管理职能,将需要直接参与生产过程的管理职能转移到3.5级,优化生产组织流程,充分发挥3.5级系统的专业执行管理及智能化设计功能,实现了全局生产计划排程及全流程可追溯的全面质量管理,满足了客户对于产品个性化、定制化的质量要求及交期要求。另外,河钢唐钢建立钢铁企业工厂数据库,并将其定位在架构的2.5级,用于为3级以上相关系统提供数据支撑。在总体架构上,3.5级和2.5级的设计,使整个信息化体系中层级的衔接更加紧密,支撑了生产一贯制、质量一贯制的落地,实现了按单生产,将管理重点下沉到对产线的支撑,实现了多品种、小批量式订单的生产组织,满足了快速对接市场、响应客户的需求。

 

  成效:实施事前、事中、事后全方位管理

 

  河钢唐钢智能制造支撑体系的价值点主要体现在4个方面:一是促进知识固化,建设了企业核心冶金数据库,以产品制造全生命周期管理为核心,全面支撑生产及质量管理的一贯到底。二是推进服务型制造,真正实现按单生产,解决了用户的定制化、个性化与规模化生产之间的矛盾,为企业、客户创造出更大的价值。三是推进柔性化制造,借由信息系统的技术优势,促进生产的自组织和快速响应,最大限度合并订单,降低生产成本,细化成本核算,满足管理需求。四是推进精益制造,通过建立全流程的质量保障体系,将产品设计与制造集于一体,而信息自动化系统5级刚性连接,则充分保证了产品质量管理的稳定可靠。

  几年来,在智能制造5级架构模式下,河钢唐钢重点组织实施了定制化质量设计ODS(操作数据存储)系统、高级计划排程系统、全流程质量管理等信息化管理系统,与ERP、MES(制造执行系统)无缝衔接,形成了河钢唐钢独有的智能制造架构体系,并在应用中收到显著成效。

  定制化质量设计ODS系统的实施,使河钢唐钢实现了对销售接单、合同评审、工艺路线选择、计划排产、工艺参数执行、质量检验和质量放行的统一管理。

  什么是好的产品质量?随着市场环境的不断变化,好产品的定义已经不仅在于质量符合标准,而且在于满足客户需求。针对客户的质量需求进行量身定制的设计,这是信息系统建设的出发点。河钢唐钢通过建设定制化质量设计ODS系统,结合企业实际情况,搭建起企业专属的产品规范数据库、冶金规范数据库以及工艺路线系统数据库,从而协助质量管理人员针对每一个客户订单完成产品质量的外部设计,如成分、性能;完成生产工艺参数设计,如轧制温度,并下传到自动化层级直接控制生产;完成制造过程的工艺路径设计,支持后续生产排程。按客户订单进行质量设计的做法,使河钢唐钢告别了过去“标准符合即合格”的传统理念,转变为“客户适用为最佳”,更好地满足了客户需求。

  目前,河钢唐钢定制化质量设计ODS系统已经覆盖冷轧、热轧产品共1848个,冶金规范2036个,产品和过程特性1165个,参数数据100万个。

  高级计划排程系统的搭建,使河钢唐钢实现了智能算法优化排程,从而告别了传统的计划排程模式。

  传统架构模式下,生产作业排程是由ERP和MES联合完成,强调事先预测并严格按计划执行,不考虑生产过程中的各种限制条件。河钢唐钢在新的信息系统架构中,搭建了以高级计划排程系统为核心的产销一体化管理平台,通过科学的智能优化算法,动态平衡企业资源,综合考虑生产过程中的各种限制条件,实现基于有限产能约束下的资源调配。河钢唐钢通过对企业物料需求、资源能力、时间约束等情况的实时掌握,能够预测销售订单完工时间,从而为客户提供准确的交货期应答服务;通过全局透明的按单追踪与闭环计划反馈机制,实现从销售订单评审、销售订单接收、销产转换到生产计划、作业计划等产销作业链全过程的一贯制计划优化管理。

  自高级计划排程系统使用以来,河钢唐钢各分(子)公司重点产品质量和性能指标均有明显改善,重点订单兑现率达到95%以上,主体厂订单兑现率达到100%。

  全流程可追溯质量管理系统的实施,使河钢唐钢实现了产品质量的全流程控制。

  最大限度满足客户质量需求,一方面涉及产品的规格、品种定制化,另一方面涉及产品质量的稳定可靠。河钢唐钢通过构建全流程可追溯质量管理体系,综合运用在线的质量调控和离线的质量分析两大技术手段,从质量监控、在线判定、质量追溯、质量趋势分析、质量缺陷分析等多方面入手,实现产品质量全程可控,对于异常状态进行实时监控与调整,达到品质最优化,降低废品率及改判率。同时,该体系彻底改变了企业对质量管理的传统认知,将质量管理从判定产品是否符合标准向判定生产过程和工艺过程是否符合规范转变,结合订单设计系统对质量的先期设计,真正做到了产品质量的事前、事中、事后全方位管理。

  通过全流程质量保障体系的建设,河钢唐钢全部系统采集并匹配到钢卷上的质量数据项达4800余个;出具的质量报告达200余份,实现了全流程可追溯、自动判定和动态的质量规则管理,从对产品的判定转变为对生产过程合规性的判定,保障了质量稳定性,产品一检合格率达到96%以上,关键工艺参数控制能力达到94%以上。

  《中国冶金报》(2019年09月19日 03版三版)

来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网

编辑:宋玉铮

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