目前,國內一些鎢加工企業陸續建立起ERP系統,開始了企業管理信息化的進程,由于缺乏與過程控制層直接相連的MES系統的支撐,使得ERP系統不能及時地掌握作業車間和全廠實際生產情況,實時管理效果和力度難以達到要求。而國外一些先進的制造型企業已將信息化結構日趨統一在ERP/MES/PCS的架構下,使企業管理系統和生產執行系統高度信息化,且MES在企業信息化中起到了越來越重要的核心關鍵作用。由于MES具有明顯的行業特征,且MES與企業的管理方式密切相關,因而各企業的MES的功能架構不盡相同,國內在MES研究和推廣尚處于起步階段。
江西鎢業集團有限公司是目前國內鎢資源開采和深加工的大型企業集團,為擴大鎢制品的深加工,成為國內外最具競爭力的鎢生產企業,江西鎢業集團有限公司正在實施3000t氧化鎢粉、2000t鎢粉、1000t碳化鎢粉規模的易地技改項目。該項目起點高,可使生產現代化,管理信息化,經營全球化。鎢粉和碳化鎢粉生產執行管理系統(MES)就是針對該易地技改項目的實際需求設計的,是公司一體化管理的重要部分,可銜接公司原有的計算機系統,控制整個生產線的生產順序和協調工作,保證生產的順利進行,并為整個公司的下一級管理系統奠定基礎。
1 MES的特征與核心功能
MES是美國管理界上世紀90年代提出的關于制造業企業信息化的新概念,它通過計劃監控、生產調度,實時傳遞生產過程數據,來對生產過程中出現的各種復雜問題進行實時處理,在信息化中起到了核心關鍵作用。如果用一句話來概括MES的核心功能的話,就是計劃、調度加實時處理。MES處于中間層,其特點是:①具有行業特征,它與工藝設備結合最緊密,至今世界上還沒有一個適合于所有行業的MES通用產品。②是實現生產過程優化運行與管理的核心環節。 ③是傳遞、轉換、加工經營信息與具體實現的橋梁。
不同行業的MES功能差異很大,但MES的核心功能可以概括為4個方面的內容。
(1)一體化設計和系統優化。一體化的合同計劃,材料申請計劃,作業計劃,發貨計劃,轉庫計劃,對產品進行質量設計、生產設計、材料設計等。
(2)敏捷實時數據處理。數據是MES的基礎與生命,MES的信息不但要具有完整性,也就是該收集的信息都收集到,而且,還要具有時序性、時效性與實時性。按事件進行管理,實時地收集生產實績。所有生產事件的集合就構成了一個現實工廠的生產模型。
(3)快速應變實時調度。對突發的故障緊急處理提供手段,對計劃進行動態調整,對操作作業進行指導。
(4)生產狀態的實時監控。主要監控設備的運轉狀況、在制品的質量狀況、合同進度的情況等。
2 鎢加工企業MES系統主體設計
鎢加工企業MES是從企業經營戰略到具體實施之間的一座橋梁,它針對鎢加工企業生產運行、生產控制與管理信息不及時、不完全、生產與管理脫節、生產指揮滯后等現狀,實現上下連通現場控制設備與企業管理平臺,實現數據的無縫連接與信息共享;前后貫通整條生產線,實現全生產過程的一體化產品與質量設計、計劃與物流調度、生產控制與管理、生產成本在線預測和優化控制、設備狀態的安全監視和維護等,從而實現整個企業信息的綜合集成,對生產過程實現全過程高效協調的控制與管理。
系統將涵蓋從物料購進、配料、鍛燒、還原、碳化、加工到產品售出的全過程管理要求。充分融合精益生產和6Sigma管理思想和方法以及國內外制造企業的優秀管理經驗。通過生產過程透明化和管理精細化,實現企業對產品制造過程的實時監控和全面追溯、企業級應用集成,不斷改善產品品質,縮短交貨期,持續提升客戶滿意度,打造卓越制造企業。
該易地技改項目主要包括鎢粉,碳化鎢粉主車間和循環水泵房、氣體供應站(氫氣、氮氣、壓縮空氣)、氧氣充瓶站和高壓配電所4個輔助廠房,1棟倉庫和1幢辦公化驗樓。為實現生產過程的控制與管理,對其核心生產流程進行MES系統設計。具體包括氧化鎢鍛燒回轉管電爐的自動進料,連續作業,工藝技術自動控制;氧化鎢粉采取一段還原制取粗、中、細各級別的鎢粉;鎢粉還原爐內氣氛控制、溫度控制,有效控制鎢粉粒度和粒度分布;全自動鋁絲碳化爐加熱碳化時爐溫高精度控制,要求溫度均勻性好,粒度控制自如;粗、中、細顆粒完全分線生產,從根本上解決了混料及夾粗現象;碳化鎢粉在現有工藝上增加了氣流破碎工序,粒度均勻,可更進一步確保碳化鎢粉的質量。
3 鎢加工企業MES的主要功能與技術特點
3.1 主要功能
(1)較強的一體化計劃編制功能和實時動態優化功能。
(2)具有較強的與ERP系統及PCS系統的集成性。
(3)能廣泛適用于鎢加工企業各種生產線,包括板材、線材、型鎢、鎢管等不同的生產線和單制程、多制程、直接熱裝熱送、短流程破碎等各種流程。
(4)滿足敏捷制造的實時性,大量采用實時處理技術,無論是計劃調度、質量半徒還是生產實績收集、成本核算都由生產中發生的事件觸發,進行實時拋賬和即時處理。
3.2 技術特點
3.2.1 建立產品規范體系和冶金規范體系
為真正實現按用戶需求進行產品設計,需要建立產品規范管理體系及冶金規范管理體系;產品規范支持銷售系統訂貨處理,并規范產品的品名、標準、牌號、表面特性等,確保從合同到標簽、質保書的統一引用。建立企業產品規范管理體系及冶金規范管理體系,是實現一貫質量管理的關鍵技術。
3.2.2 自動的合同處理與設計技術
合同處理在產品規范系統和冶金規范系統的支持下,自動對銷售下發的用戶合同進行產品的質量設計和生產設計,設計合同的加工工藝途徑及合同產品從材料準備、生產、檢驗、發貨、出廠等全過程的工藝控制參數、檢化驗要求等作業指令,以及各工序的物料重量和合同的工序欠量,實現全自動的合同處理技術。
3.3.3 產品質量判定的自動處理技術
鎢制品規范對于產品的最終放行條件作了規定,對于同一種產品,可以針對不同的用戶、不同的用途分別制定不同的放行條件,真正體現了按用戶進行質量管理模式。根據質量設計結果的放行標準和對產品的檢驗實績,實現對產品實物的自動質量判定。
3.3.4 實時動態的合同執行進程跟蹤管理技術
根據合同處理結果及生產實績的實時合同拋賬作業,對合同各工序生產欠量進行動態平衡,實時監控合同進度,動態反映合同的欠量、通過量,合同跟蹤從銷售、質量、生產、出廠直到財務結算為止,真正實現實時動態的合同跟蹤。
4 鎢行業成功實施MES的技術要點
走支持鎢深加工產品化的道路,從信息集成、事務集成發展到智能集成型的MES,滿足可集成性、可配置性、可適應性、可擴展性和可靠性的要求是MES在鎢加工企業成功實施的關鍵。具體表現在以下幾個方面。
(1)通過軟總線技術的研究,加大MES系統與周邊系統的可集成性,使其可以與各種廠家、各種類型的周邊系統平滑地連接。
(2)在單個鎢加工企業MES解決方案的基礎上,進一步拓展成為流程行業整個系統的解決方案,為建成江西鎢業集團有限公司具有自主知識產權的流程制造業MES而努力。
(3)融入了一些流程行業的專有關鍵技術,如一體化計劃、全面質量管理技術、動態成本控制技術、設備故障監測與分析等,以滿足解決生產現場各種復雜問題的需要。
(4)通過面向對象技術、組件技術的應用,大大增強企業MES的可裁減性與適應性。
(5)向下拓展,進一步增強與操作設備的集成,加入如鎢加工模型庫及設備級控制指令等,成為流程制造業自動化綜合系統的完整解決方案。
5 結 語
本文介紹了生產執行管理系統(MES)在江西鎢業集團有限公司鎢粉和碳化鎢粉易地技改項目中的應用情況,內容包括鎢加工企業項目實施背景、 MES特征和地位、MES的主體設計、鎢加工企業MES主要特點和關鍵技術要點等,該項目對MES在中國鎢業的全面應用進行了有益的探索,對我國鎢業跨越式發展具有重要的借鑒意義。