钢铁企业的制造执行系统设计与实现

论文摘要

全球经济已进入高速发展的时代,企业对信息化建设提出了更高的要求。特别是在生产制造领域,企业面临的挑战是要快速响应客户的个性化需求。为了应对挑战,生产制造领域的理念在不断地创新。“敏捷生产、柔性制造”“JIT准时生产”及“协同生产”等理念得到了广泛的认同和大力的推广,并融入到了ERP、SCM、CRM、APS、MES等相关软件中。企业通过应用这些软件,将市场、供货商和合作伙伴的相关业务和企业内部的生产、质量控制等都纳入了企业管理的范畴。使得企业能够更加迅速地了解外部市场和自身的运营情况,统筹安排企业各类资源,从而快速响应客户个性化需求。国际、国内主要钢铁企业,如美钢联、新日铁、宝钢等,在信息化建设的过程中,逐渐形成了以“ERP+MES+PCS”为体系架构的企业信息系统。本文从介绍MES的产生及发展入手,分析了钢铁企业MES在中国的应用现状。通过对钢铁企业MES系统设计目标和功能模块的阐述,引出需要解决的主要问题。并重点研究了通过MES系统同ERP系统的集成,充分发挥MES系统在钢铁企业生产管理、质量管理方面的强大功能,达到生产现场透明化,同ERP系统共同实现物流、信息流、资金流的三流合一;通过MES系统同PCS系统的集成,实现作业计划及PDI数据自动的下发及生产实绩信息的自动采集,最终达到管控衔接的目的;通过MES系统的代码集成,实现企业管理指令通过代码表达,生产过程通过代码体现的目的。并对这三个关键技术,给出了切实可行的解决方案。本文以MES系统重要产线之一的棒线材轧钢产线为例,从生产管理、质量管理、仓库管理、发货管理、条钢管理和系统集成平台管理等六个方面分析了钢铁企业从合同签订到生产制造及最后的出厂发货全流程的总体业务需求及常规产品的一般业务流程,并据此确定了系统目标与应用功能范围,并对每一个功能模块进行了详细的说明,给出MES棒线材轧钢产线的基本设计思路以及基础功能的具体实现方法。本文介绍了MES棒线材轧钢产线的软硬件构成,并根据实际工程项目情况及用户的真实需求,初步设计了MES棒线材轧钢产线的功能界面、数据库结构、应用逻辑,及系统接口。主要实现了以下功能模块:生产计划管理,生产实绩跟踪,物料管理,质量控制,仓库管理等。并结合“东北特钢集团大连新基地MES系统实施”工程,阐述了MES系统的在钢铁公司实际生产中的应用以及由此带来巨大的经济效益和社会效益。最后,在总结全文的基础上,提出了有待进一步研究的课题及今后的工作重点等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外钢铁企业MES 研究及应用现状
• 1.3 项目背景
• 1.4 本文研究的内容
• 1.5 论文的组织
• 2 关键技术介绍
• 2.1 MES 的产生及发展
• 2.1.1 MES 产生背景
• 2.1.2 MES 的发展历程
• 2.1.3 MES 的定义
• 2.1.4 MES 的作用
• 2.2 MES 在中国应用的现状
• 2.3 钢铁企业的制造执行系统
• 2.3.1 钢铁企业MES 的软件功能架构
• 2.3.2 钢铁企业MES 的技术特点
• 2.4 本章小结
• 3 钢铁企业MES 系统总体设计
• 3.1 钢铁企业MES 设计目标
• 3.2 钢铁企业MES 的功能模块
• 3.2.1 订单管理
• 3.2.2 质量管理
• 3.2.3 生产合同管理
• 3.2.4 计划管理
• 3.2.5 物料跟踪与实绩
• 3.2.6 发货管理
• 3.2.7 棒线材轧钢现场管理
• 3.3 钢铁企业MES 需要解决的主要问题
• 3.3.1 上下衔接与前后贯通
• 3.3.2 计划与优化
• 3.3.3 执行与调整
• 3.3.4 全程跟踪与闭环控制
• 3.4 本章小结
• 4 MES 与ERP 系统的集成
• 4.1 引言
• 4.2 SAP 的生产组织模式
• 4.3 SAP 生产管理模式对钢铁行业应用的不足
• 4.4 钢铁企业MES 同SAP 集成方案
• 4.4.1 物料编码的集成
• 4.4.2 制造过程的集成
• 4.4.3 SAP 与MES 间主要接口
• 4.5 本章小结
• 5 MES 与PCS 系统的集成
• 5.1 引言
• 5.2 MES 与PCS 系统主要交互内容
• 5.3 目前MES 与PCS 系统交互实现的技术方法及其不足
• 5.3.1 DBLINK 通讯方式主要内容
• 5.3.2 DBLINK 通讯方式主要缺陷
• 5.4 基于TCP/IP SOCKET 协议的通讯接口
• 5.4.1 通讯协议
• 5.4.2 电文校验
• 5.4.3 普通电文
• 5.4.4 应答电文
• 5.4.5 应用效果
• 5.5 本章小结
• 6 MES 系统的代码集成
• 6.1 引言
• 6.2 MES 系统代码体系设计特点
• 6.3 代码的一致性考虑
• 6.4 代码中包含属性考虑
• 6.5 代码长度的考虑
• 6.6 本章小结
• 7 钢铁企业MES 系统棒线材轧钢产线实现与应用
• 7.1 项目背景及简介
• 7.2 系统软硬件构成
• 7.3 系统概述与前提条件
• 7.3.1 系统目标
• 7.3.2 功能范围
• 7.3.3 前提条件
• 7.3.4 工艺流程与业务流程说明
• 7.4 系统功能说明
• 7.5 关键技术及创新点
• 7.5.1 通过分段质量设计实现MES 和ERP 生产路径的集成
• 7.5.2 一体化计划的整体编制和运作
• 7.5.3 通过套裁设计，提高特钢高价值坯料成材率
• 7.6 系统主要性能数据
• 7.7 应用效果
• 7.8 本章小结
• 8 总结与展望
• 8.1 本文总结
• 8.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 附: 硕士学位论文答辩决议书