热轧厂MES的板坯库管理

[摘 要]主要介绍上海迈思科技有限公司开发的板坯库智能管理软件（MSYC）。利用该软件能够完成对轧制计划、入库、出库、倒垛等的管理，并与生产计划系统和加热炉过程机、连铸过程机、轧线过程机、板坯库PLC以及吊车等协同工作，保证工厂的物流顺畅，以最小的库存支持热轧厂生产。在热轧厂的实际运行表明，该软件效果显著。 [关键词]MES；板坯库；智能管理 0 引言 从热轧厂工艺流程上来看，板坯库起着承前启后的作用，一方面它要接收从连铸来的板坯，另一方面，它要通过上料为加热炉输送板坯。可以说板坯库是热轧厂的“交通枢纽”。由于现代化的生产厂是按合同组织生产的，板坯库需要按生产计划从板坯库内找到相应的板坯装上辊道，同时必须满足轧线生产节奏的要求，这就要求板坯库有一个完善的管理系统来控制板坯库的运转，提高产量，以最小的库存来支持热轧厂的生产，降低成本，创造经济效益。 以前的热连轧厂，往往只设置轧线过程计算机系统，板坯库的管理是人工管理，这样，连铸来的板坯信息就无法自动传送到热轧的轧线计算机系统，板坯的信息流就无法随着板坯物流进行传递，热轧的轧线计算机形成一个信息“孤岛”。另外随着热轧厂的产量和生产水平的提高，板坯库的人工管理越来越不能适应生产的要求，为解决此问题，有的厂家采用扩大板坯库面积的方法，这样不但增加投资，而且也不能根本解决问题。近年来，很多钢铁企业在实施ERP系统和热轧的热装生产工艺，但如果没有板坯库管理系统的支持，ERP系统是无法运行的。 国内最早具有板坯库管理系统的是宝钢2050热轧工程，第1个完全由国内技术人员设计的板坯库管理系统是鞍钢1780热轧（1999年投产）工程。自动化程度最高、系统功能最全的完全由国内技术人员设计的板坯库管理系统是宝钢集团上钢一厂不锈钢热轧工程。 作者根据在宝钢2050热轧、鞍钢1780热轧、上钢一厂不锈钢热轧的板坯库管理系统的设计经验，研发了板坯库智能管理系统的标准软件（以下简称MSYC）。本文将对此软件作简要的介绍。 1 MSYC系统的特点、作用及核心问题 （1）特点 由于各个生产厂板坯库的工艺和管理机理大体相同，但是工艺布置又略有不同，所以，我们把该软件做成可配置的智能管理系统。当一个新用户应用该软件时，只需要按照工艺要求和用户需求制定自己的规则，配置该智能系统的知识库即可，而不需要大量的编程，在很短的时间内即可投入生产，既节省了开发和调试时间，又便于用户维护。MSYC既有可以在OPEN VMS操作系统上运行的版本，也有可以在WINDOWS操作系统上运行的版本，数据库采用的是ORACLE数据库，画面采用的DELPHI开发工具。 （2）作用 通过应用MSYC系统，可以起到以下作用：控制物流，提高上料速度，满足轧线的生产节奏，从而提高生产量；减少库存，以最小库存支持热轧厂生产；大面积减少板坯库面积，降低工程投资；减少库管理人力成本，降低库管人员的劳动强度；优化存储位置，减少倒库次数，提高工作效率；管理、协调吊运设备；保证完善的库存记录；提供便捷的信息查询界面。 （3）核心问题 在MSYC系统中，首先要确定的是堆放规则。堆放规则的优劣，在板坯库管理中起着决定性的作用。堆放规则通常有下列3种方式：按预定的轧制计划堆放，按板坯族堆放和按板坯的属性堆放。这几种方式各有优缺点，具体用那种方式需要根据生产厂的具体情况，考虑工艺、轧制计划的编制等很多因素而定。堆放规则需要跟用户一起商定，存入板坯库管理计算机知识库。确定了堆放规则之后，即可进行软件的客户化工作。 2 MSYC系统结构 （1）轧制计划管理模块 用于接收轧制计划，监视计划的执行情况，根据计划的执行和调整情况，维护计划数据，跟踪计划状态，直到计划执行完毕。 本模块中，有一个最重要的功能，就是轧制计划的优化，通过轧制计划的优化，使得按轧制计划向加热炉装板坯时，可以最大限度地从每一堆垛的上面，顺序地取板坯，以减少板坯的倒垛。当轧制计划优化完毕，将优化后的轧制计划发送给加热炉过程控制系统和轧线过程控制系统。 （2）跟踪模块 可对板坯库内的所有物流和信息流进行跟踪，从物流上来说，包括入库跟踪、出库跟踪、倒垛跟踪、板坯吊运跟踪；从信息流上来说，包括板坯位置跟踪，辊道跟踪，吊车跟踪，过跨台车跟踪。并设有跟踪修正的功能。 （3）入库管理模块 完成板坯入库时的核对并自动形成入库作业命令。入库主要包括从连铸侧辊道来坯入库，外购坯入库，炉前、炉后返回坯入库等。系统按照堆放规则，自动为板坯分配堆放位置，并自动形成入库作业命令。入库时确定的板坯堆放位置，要使得将来按照轧制计划取板坯向加热炉装料时，能基本上从每一堆垛的上面，顺序地取板坯，减少对板坯的倒垛。 （4）出库管理模块 根据MES下达的轧制计划数据，按照系统堆放规则，自动形成上料作业命令。另外，对MES下达的其它出库指令，也能自动形成各种出库作业命令，例如外供板坯出库、有质量问题的板坯返回连铸等情况的出库。 （5）倒垛管理模块 在板坯库管理中，有两种情况会发生板坯的倒垛，一种是加热炉进行板坯上料时，对压在上料板坯上的板坯进行倒垛，由系统按照堆放规则，自动形成倒垛作业命令；一种是人工指定的倒垛，这种倒垛，由库管理人员根据需要，通过人机对话的方式形成倒垛作业命令，此时倒垛画面上显示堆垛属性、板坯尺寸、板坯属性等信息，便于库管理人员指定倒垛板坯的堆放地点，形成倒垛作业命令。 （6）吊车管理模块 对各种吊车作业命令进行管理，并对吊车进行管理。系统能够自动将入库、出库、倒垛等作业命令，按照规则，完全智能化地分配吊车作业命令，协调指挥每台吊车（包括同一跨内的吊车）有序作业，保证板坯库能有序、正常地运转，降低吊车的作业负荷，提高上料速度，操作工不必忙于指挥吊车，并且不会发生操作错误。 （7）热装作业支持模块 主要完成对前工序进程的监视、热装计划的执行、调整以及板坯物流顺序的控制，为热装作业提供支持。热装作业在国内还处于开发阶段，其控制主要包括热装计划的编制，热装计划的执行和加热炉燃烧控制。热装计划的编制由MES专门的计划编制软件完成。在热装作业进行时，由热装计划编制系统和板坯库管理系统共同完成热装计划的执行。加热炉燃烧控制完成对不同入炉温度的板坯进行板坯加热速度的控制。这3部分功能密切配合实现热装作业。由于热装作业能节省能源、减少板坯库面积、缩短产品生产周期，是普通流程热轧厂今后的发展趋势。因此本软件预留了这一模块，为软件提供良好的扩展性。 （8）其它模块 MSYC系统除了有上述模块外，还有报警模块、通信模块、用户管理模块等。另外，我们还从以往的经验中，总结出板坯库管理人员的需求，编制了便于用户操作和查询的画面。 3 MSYC系统的接口 MSYC系统与其它系统的接口如图1所示。 （1）与L3系统中生产计划系统的接口 生产计划系统将轧制计划和生产指令下发给MSYC系统，而MSYC系统则将实际执行数据上传给生产计划系统。 （2）与连铸过程机的接口 由于热轧厂的板坯主要来自连铸工序，连铸切割完板坯后产生的板坯数据和连铸生产进程信息传送给MSYC系统，为板坯入库管理提供支持。 （3）与PLC的接口 MSYC系统给PLC系统发送控制命令，实时控制辊道、过跨台车等设备的运行。而PLC系统将实际操作信息发送给MSYC系统。 （4）与轧线过程机的接口 MSYC系统将优化后的轧制计划数据发送给轧线过程机，而轧线过程机要将钢卷轧完或轧废的信息发送给MSYC系统。 （5）与吊车的接口 MSYC系统将吊车作业命令传送给吊车，吊车执行完作业命令之后，将执行的实际结果数据发送给MSYC系统。MSYC系统还对吊车的位置进行跟踪处理。对于现代化水平较高的生产厂，一般有吊车定位系统，吊车定位系统可以使板坯库的管理更加完善。 （6）与加热炉过程机的接口 MSYC系统将优化后的轧制计划数据发送给加热炉过程机，并控制加热炉的装料顺序。而加热炉过程机将板坯核对情况及板坯从加热炉出炉后返回板坯库的数据发送给MSYC系统。 上述通信既可以采用TCP／IP协议，也可以采用ORACLE数据库的SQL*Net。 4 系统的效果 从我们设计的3个板坯库管理系统的实际运行结果来看，系统达到如下效果： •满足了热装生产工艺的要求； •在库存板坯量为2～3d的热轧生产量的情况下，就可以满足热轧生产的要求（一般板坯的库存量需要5～10d的库存量，才能满足生产要求）； •板坯平均倒垛率可以小于1，即每块板坯从入库到出库，板坯平均倒垛的次数小于1次（一般的平均倒垛次数为2～5次）； •实现了板坯信息流和物流的同步传送； •可以实现吊车半自动运行，无需地面管理人员的指挥； •如果对吊车的传动系统进行改进，则可实现全自动化、无人操作的板坯库管理。