河钢唐钢:让工厂智能起来

2017-5-24 10:28:17来源:河钢集团作者:
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河钢唐钢新型信息系统架构自2015年在不锈钢公司、高强汽车板公司等单位上线运行以来,有效支撑了产线效率的提升、品种钢的批量达产、灵活高效的生产组织运营。统计数据显示,截止到2016年底,不锈钢公司卷板质量改判非计划品同比降低20%,客户满意率达到了99.2%;高强板公司成材率达到96.96%,汽车钢合同兑现率达到98.1%,产品一次合格率达到96.45%。

从2002年铺设主干网开始,到2016年成为钢铁行业唯一一家入选工信部“钢铁企业智能工厂试点示范”项目的企业,十几年来,河钢唐钢在信息化建设的道路上进行着有益的探索和实践。

步步为营扎实推进信息化建设

回顾河钢唐钢的信息化建设历程,按照建设工作侧重点的不同和对信息化认知的差异,大体上可以归纳为以下几个阶段。

2002年~2007年,河钢唐钢建成了覆盖主体厂区的千兆光纤主干网,搭建了办公自动化系统和热轧产销一体化管理系统。

2008年~2013年,河钢唐钢搭建信息化体系,主要实施内容包括4级ERP(企业资源系统)和3级生产系统。

2014年~2015年,河钢唐钢开始推进生产一贯制和质量一贯制管理,从而对接市场,满足客户需求。据悉,该公司围绕高强汽车板产线的整体信息化建设,重新定义5级系统架构,突出系统的专业化管理,在3级、4级之间新建设3.5级系统;统筹底层数据采集,新建2.5级工厂数据库系统,并完成热轧部、不锈钢公司、中厚板公司相关系统的配套改造工作。

从2016起,河钢唐钢以国家智能制造标准体系为指导,以全面实现主体产线“工业3.0”为目标,将3.5级系统的功能进一步优化与完善。另外,其还启动了支持新产品研发的ODS(订单设计系统)、设备全生命周期管理、设备状态在线诊断、项目管理、OA审批升级、人力资源优化等项目,从而不断优化、完善新型信息自动化支撑体系。

找准方向 让体系契合企业发展需要

传统的5级信息系统架构在河钢唐钢的两化(信息化、工业化)融合发展过程中发挥了重要的作用。信息化系统将企业的技术、管理基础进行固化,使内部的业务流与信息流达成一致,加快了信息传递的速度,规范了企业的管理,对传统大批量、标准化订单需求的生产组织运营起到了良好的支撑作用。但是,随着外部环境的变化和企业自身发展对管理提升提出的更高要求,传统信息系统架构的不适应性逐渐体现:

第一,ERP的定位就是以企业的财务管理为核心,覆盖与财务相关的产供销等十大方面,主要关注上层的业务规范化管理,在与产线的对接上不够深入,使得在产品的制造过程中,企业对生产的执行、跟踪管控不足,不能形成有效的闭环管理。

第二,流程的固化带来了效率的提升,但也显露出系统的僵化:这种模式适合传统面向库存式的大规模、大订单、批量化的生产组织,难以应对多品种、小批量、定制化需求的订单。

第三,质量管理不足。钢铁制造属于长流程工业,具有设备自动化程度要求高、生产周期长、工艺过程连续等特征,因此,其产品的最终质量受到生产全流程各种因素的影响,传统的事中、事后检验已经不能满足质量精确管理的需要。

第四,传统架构中,3级以上信息化与2级以下自动化控制脱节,造成整个体系缺乏对制造过程的一贯性管控,不能真正起到两化融合的作用。

特别是近年来,我国经济进入结构性深度调整时期,钢铁行业在经历了十几年的高盈利发展之后,进入了持续的衰退期,依靠大规模粗放式生产、以量取胜的时代已经成为过去。市场及用户更高层次的需求促使企业在推动产品由量变到质变的跃升上集中发力。实际上,当前市场不是产能过剩,而是落后产能过剩,高质量、高价值产能不足;不是消费需求不旺,而是高质量、高层次的有效供给不足,企业的转型升级应牢牢抓住消费、服务、高科技这三大要素。河钢唐钢高强度汽车板产线的建设,剑指行业中高端产品市场。同时,为适应多品种、小批量、个性化的市场需求,河钢唐钢从企业各个方面的管理入手,加快生产组织模式转变。特别是在信息自动化体系的支撑方面,河钢唐钢以新产品线的建设为契机,于2014年开始进行整体的信息系统架构调整,围绕企业的运营模式、信息化架构、自动化基础如何支撑企业满足市场需求和公司发展进行了深入研究,并拿出了一个整体的解决方案。

智能制造让工厂智能起来

不同于传统的5级系统,河钢唐钢在3级与4级之间加入了3.5级系统,包括公司级订单设计系统(ODS)、公司级计划排程系统(APS)、公司级质量管理系统(QMS)。

河钢唐钢传统信息自动化体系中的4级ERP系统,其管理思想为标准化的企业资源计划管理,适用于大规模、批量化的生产组织模式,即模块化设计、并单采购、合并生产。具体表现为:产品种类少而订单需求量大,物料清单(BOM)和制造工艺静态化,尽可能不发生变化;强调事先预测和严格的计划执行,无资源能力约束。当今钢铁行业外部市场与客户需求的不断变化,使得早期的ERP系统已经不能满足企业对灵活的生产组织和多样性、差异化的订单处理的需求。

河钢唐钢的信息化架构经过重新改造,对4级ERP系统进行了功能“瘦身”,保留其对财务、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,对生产制造环节进行柔性化改造,即小批量也可以生产、大批量也可以生产;优化生产组织流程,压缩制造周期,快速响应市场需求。充分发挥3.5级系统专业执行管理和智能化设计功能,解决了ERP在计划层面对无限产能的约束问题,实现全局生产计划排程及全流程可追溯的全面质量管理,满足客户对产品个性化定制化的质量要求及交货期要求,实现对客户的适时、适质、适量交货,有力支撑了河钢唐钢全面与市场接轨、服务客户、以产品为中心提高有效供给的发展战略。

另外,河钢唐钢建立了钢铁企业工厂数据库,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,系统功能的定位更有针对性。同时,新的信息自动化支撑体系解决了信息化与自动化脱节的问题,打通了信息传输、管控衔接的“最后一公里”,使得整个体系从1级至5级在纵向上达到了信息贯通,实现了刚性的物理连接。

从整个体系来看,针对客户的需求进行量身定制的设计是信息系统建设的出发点。河钢唐钢通过订单设计系统的建设,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,实现了定制化、个性化的生产指导。

传统架构模式下,生产作业排程是由ERP和MES(制造企业生产过程执行系统)联合完成,强调事先预测和严格的计划执行,无资源能力约束。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来动态平衡企业资源。该平台通过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;通过对企业物料需求、资源能力、时间约束的实时掌握,能够为销售订单预测确实可行的完工时间,从而对客户提供准确的交货期应答服务。此外,河钢唐钢还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、公司及各分厂生产计划、作业计划到件次计划等产销作业链全过程的一贯制计划优化管理。

最大限度地满足客户质量需求,一方面是产品的规格、品种定制化,另一方面则是产品质量的稳定可靠。河钢唐钢通过构建全流程可追溯的质量管理体系,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,对异常状态进行实时监控与调整,达到品质最优,降低废品率及改判率。同时,此举也彻底改变了人们对传统质量管理的认知,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进行先期设计,真正做到了质量管理的事前、事中、事后全方位管理。

(关键字:唐钢 钢铁)

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