0 引言
为了提高企业综合竞争能力，适应钢铁市场不断变化的需要，攀钢于2003初开始筹建攀钢整体产销系统。作为攀钢整体产销系统必要的支撑功能，提钒炼钢厂于2003年6月起开始进行炼钢生产编造执行系统(简称炼钢MES，又称为炼钢L3)的设计开发，并于2005年2月20日上线运行。2005年6月28日与攀钢整体产销系统L4一次成功切换上线。本文就炼钢MES系统的开发和应用情况进行简要介绍。
1 开发MES系统背景
攀钢提钒炼钢厂于2003年底实现全连铸，生产组织难度显著加大。实现全连铸生产后，生产组织方面面临的问题主要有：
(1)工艺路线复杂，如图1。工序环节多，任何一个工序的不稳定将导致全局的不稳定，从而给生产组织带来困难。
(2)各工序保障能力不高。主要表现为各工序关键设备装备水平参差不齐;各工序能力极不匹配，3座转炉与3台连铸机之间产能不协调，彼此生产周期差别较大,1座转炉无法单独对l台连铸机，只能交叉运行。
(3)缺乏高效率的信息传输集成系统，已建立过程计算机的工序仅作为信息孤岛而存在，不能实现各工序问信息资源共享，对生产组织起不到参谋决策作用。工序环节多，异常信息多，调度员需要了解的信息量较大，凭个人经验进行生产组织调度，难以达到高效稳定的生产目的。
从炼钢厂多年的发展经验来看，制约钢厂生产、质量管理水平上台阶的因素主要有生产组织困难，物流运行不畅，各工序问信息沟通不足等。其主要原因就是钢厂缺乏一个有效的信息传输及信息集成处理系统。虽然炼钢厂经过多年的信息化建设，钢厂的自动化程度有较大提高，计算机应用范围也较为广泛。在过程控制方面，脱硫提钒区域、转炉炼钢区域、精烁区域、连铸区域都具有各自的过程计算机管理系统，但各系统之间仍处于“信息孤岛”的格局，各系统相互独立，彼此间信息不能有效共享，各工序间仍主要通过人工或电话的方式进行信息沟通，不能为炼钢生产组织提供有效的信息支撑作用，严重阻碍了炼钢厂生产力的发展。因此，钢厂迫切需要建成一套高效的可参与生产过程控制的信息传输与信息集成处理系统。显然，目前许多国内外钢铁企业业已建成的炼钢MES系统正是具备这样一种功能的处理系统。从MES的发展历程来看，MES是制造企业信息化发展的必然产物。MES可削选用及时准确的信息，指导、启动、响应并记录工厂活动，能够对条件的变化做出迅速的响应，减少非增值活动，并提高工厂运行过程的效率。因此，要实现钢厂的进一步发展，必须要运用现代信息技术，借助现代化的管理手段，开发建设适应于炼钢需要的炼钢MES系统，以实现多层次管理的集成，从而推动钢厂生产、质量管理水乎上升到一个更高的层次，进一步提升钢厂整体经济效益。
2 炼钢MES系统设计
2.1 炼钢ⅧS系统建设目标
炼钢MES系统不仅要满足公司整体产销系统L4级的要求，更重要的是要适应于炼钢生产需要。因此，确定炼钢生产控制系统建设目标为：
(1)支撑攀钢整体产销系统，为产销系统提供实时、可靠、真实的数据源据并按产销系统下达的指令组织生产。
(2)实现提钒炼钢厂从脱硫提钒、炼钢、精炼、连铸全过程的物流跟踪及钢包的跟踪管理，优化物流运行模式。
(3)接收M作业计划，并按L4计划完成L3级生产作业计划的编制和调整，实现钢厂各工序信息的集成处理，以更好地指导各工序生产作业。
(4)实现制造标准的管理，为各工序生产作业提供依据。
(5)对生产实绩数据进行收集，实现在线质量控制。
(6)实现库区的精细化管理。及时掌握库区的库位占用情况。
(7)实现方、板坯的发货管理，为产销系统提供材料出厂支撑。
2.2 炼钢MES系统主要功能
企业的信息化建设必须要结合企业自身特点，否则难以发挥信息化的作用。正确适宜的业务设计是信息化成功的关键。炼钢MES系统开发方为攀钢公司下属的托日信息公司，从系统筹建之初，钢厂专门成立业务小组与开发人员一道，对炼钢厂整个物流、信息流进行充分的研究分析，紧紧围绕系统建设目标开展功能设计。
2.2.1 钢包管理
钢厂物流的主要管理对象是钢水，而钢包作为钢水的存贮装置，能否做到对其井然有序的管理是确保物流有序运行的一个关键因素。系统设计的钢包管理功能就魁对钢厂所有投入使用的钢包都要进行管理。从钢包管理画面上可以清楚地
获知每一个钢包的运行状态及过程信息如烘烤情况、使用次数等。该功能可以提前对钢包去向进行预测，并根据接收到的生产控制出钢计划及时下达钢包计划，从而实现对每个钢包井然有序的、合理的、科学的、精细化的管理。
2.2.2 生产计划管理
负责接收公司产销系统L4计划，将L4计划转化为可执行的L3出钢计划，并将出钢计划及时下至炼钢至连铸各工序12级系统;同时根据出钢计划生成脱硫提钒生产计划并下至脱硫提钒工序。计划模块还负责收集各工序生产作业过程中的各种生产、设备等方面的异常信息，由厂调度室负责对过程信息进行处理，充分体现系统信息集成处理的优势。
2.2.3 质量模块管理
质量模块作为系统其它各功能模块的支撑，主要具有以下功能：(1)系统制造标准管理。质量模块的首要任务是要建立完善的过程控制标准即冶金规范数据库，这是体现系统一贯质量管理的必要条件。在M中针对炼钢工序建立的生产工艺控制标准较为粗放，因此炼钢MES系统还必须根据L4的要求对各工序的控制参数进行展开，建立完善的质量控制标准即制造标准。炼钢MES系统中以炼钢记号(系统引进的代替钢种的管理记号)为索引，建立了从炼钢工序至连铸工序一条线的质量控制标准。而脱硫提钒由于与炼钢记号关系不大，其生产控制主要是以满足炼钢要求的硫含量为目标。根据脱硫工序生产实际情况，将脱硫提钒按硫含量控制要求分为四种作业标准，通过建立炼钢记号与相应作业标准的对应关系来达到对脱硫提钒进行生产质量控制的目的。L3制造标准以现行专用技术规程和通用技术规程为依据，强化了以工序为控制单元，以上工序满足下工序要求为目标，制定了更为细致严格的生产工艺控制参数，有效确保了工序质量，更好地实现控制产品质量的目的。(2)质量判定功能。包括炉次质量判定和铸坯质量判定。炉次质量判定功能收集各工序炉次异常信息，判钢操作人员根据炉次异常信息对炉次进行最终质量判定。同时判钢操作画面还可即时对炼钢、LF、RH、连铸各工序的异常情况进行监控，极大地方便了质量判定人员的操作。(3)铸坯质量判定功始。质量判定人员根据对铸坯在线质量的确认情况，按照L4及L3制造标准要求，对铸坯进行在线质量判定。对质量不合格的铸坯判定其下线处理或再次检查确认，质量台格的铸坯则可按计划送至下工序。下线铸坯经再次检查或处理后，由质量判定人员对铸坯再次进行质量判定。这样就保证了所有铸坯都按系统要求经过质量判定，保证了提供给下工序的产品都是符合质量要求的产品。
2.2.4 流程监控管理功能
分脱硫到提钒、炼钢到连铸两个工序段对在线生产作业状况及钢水运行情况进行实时监控。确保各工序更好地了解前后工序生产作业情况，更好地满足下工序对上工序的要求;确保生产指挥人员更好地掌握全厂各工序生产作业情况和物
流运行情况，更好地指导各工序生产作业和开展生产组织。
2.2.5 工序管理
工序管理包括脱硫提钒工序管理、炼钢工序管理、LF工序管理、RH工序管理、连铸工序管理。炼钢至连铸工序可以收到L3出钢计划，系统根据出钢计划要求的炼钢记号下达相应的L4和生产控制作业标准，保证各工序按计划炼钢记号的相应标准进行生产作业;脱硫提钒工序则接收根据生产控制出钢计划生成的脱硫提钒生产计划.其生产作业按炼钢记号对应的脱硫提钒标准进行。各工序对该工序的生产、工艺情况进行监控，负责收集工序生产实绩及生产作业过程中的生产、工
艺、设备等异常信息，为系统提供及时准确、完整的信息资源，同时还可按其所需接收其它工序的信息，充分发挥了系统信息资源共享及信息集成的优势。为保证生产质量管理人员对相应信息及时的监控和处理，也为更好地指导工序生产作业提供了有力的支撑。
2.2.6 库管理和准发发货管理
库管理：对铸坯所有属性进行跟踪记录，对铸坯堆放位置进行图形化显示.从而做到对铸坯实现精细化的管理。该功能还可负责编制摊检计划和精整作业计H划，负责铸坯精整作业实绩的管理并将精整后铸坯送至质量模块供质检人员进行质量判定。
准发发货管理：负责对下线铸坯的发货管理。对在制品，只要生产控制质量判定合格即可送至下工序，生产控制判定质量不合格的铸坯需经L4进行降级处理;对计划外销铸坯，则根据L4下达的发货指令进行发货管理。
2.2.7 Web查询
炼钢MES信息查询系统是通过Web浏览器对3级计算机系统的信息进行浏览。可实现对各种统计报表和在线工艺参数及流程运行状况的查询。该子系统的优点是，不需安装客房端软件，只要将客房机连接到炼钢生产控制的局域网上，有授权的用户和口令就可对授权的相应信息进行浏览查询。该功能为管理人员加强对生产过程的监控管理，提高生产过程的信息反馈速度提供了便捷手段，也为今后信息化的进一步发展打下基础。
3 主要性能、特点
炼钢MES系统于2005年2月底上线运行，2005年6月于公司I|4切换上线，运行实践表明，炼钢MKS系统总体运行稳定，商散，完全能够满足生产要求。其主要性能及特点可概括如下。
(1)系统的先进性。该系统采用当今较为先进的快速交换以太网技术(100 Mb/s交换式以太网)、网管技术(网络设备都具有RMON功能)及结构化布线技术(AMP结构化布线技术);采用当今技术最成熟、应用最广泛的数据处理技术(C/S模式)来进行数据处理;采用面向对象的应用开发技术(Delphi作开发平台)开发应用系统，使该系统整体上达到了国内同期先进水平。
(2)系统运行速度。系统正常运行时，网络宽带平均利用率不到15%，服务器CPU平均利用率在3%-45%之间，应用系统运行稳定，高效，对用户的响应时间在0.5 s，1 s之间。平均不到1 s，很好地满足了生产要求。
(3)系统实用性。该系统在建设过程中，紧密结合炼钢生产实际及国内外企业先进管理模式，在网络设计、应用系统开发等方面采用了国内外先进技术，使得系统具有高度集成的应用效率，圈型化的友善的应用界面，与内外部进行信息交换方便快捷，整个系统工作效率高而可靠且经济实用。
(4)可扩展性。该系统从网络系统结构到设备配置、系统软件的配置及应用系统的开发，自始至终都采用开放性系统设计方法，采用扩展性极好的快速交换式以太网结构，配置开放性硬件平台，各部分都留有扩展余地，选用开放性、兼容性较好的软件平台及数据库系统，采用面向对象的应用开发方法、算法与程序分离技术、编码技术及应用系统灵活的动态权限分配，从根本上保证了系统的开放及扩展性。
(5)安全保密性。系统从网络、数据库、应用系统、及操作制度等方面采用了相应安全措施和安全技术，保证了该系统具有很高的安全性和数据保密性。
4 炼钢MES系统的应用情况
攀钢炼钢厂MES系统是在炼钢厂工艺流程路线异常长而复杂、各工序关键设备装备水平参差不齐、各工序能力极不匹配、Ll级、L2级系统装备较为落后、物流运行很不稳定均衡的条件下进行开发建设的，与国内同行相比，许多钢铁企业已建成投用的生产控制系统绝大多数都是引进或与国外合作开发的技术或产品。而攀钢炼钢L3系统依靠攀钢自己的信息开发公司，完全利用钢厂内部的业务人员进行自主研发，因此形成攀钢具有完全自主知识产权的研发成果。
5 结束语
炼钢厂MES投运以来，充分利用系统信息集成的优势，在生产应用中取得了较为显著的效果，创造了较大的经济效益。钢厂生产组织明显优化，解决了长期困扰钢厂生产组织难的问题，使钢厂生产发展跨上一个新的台阶。特别是2005年7，8月，钢厂产量、品种计划兑现率等多项指标均创历史最好水平，为钢厂生产发展提供了有力的支撑。
炼钢MES系统的成功运行，使炼钢厂信息化水平在短时间内跃升到一个新的高度，进入到国内同行信息化建设的先迸行列，极大地推动了钢厂生产管理水平的进步，为钢厂创造了巨大的经济效益和显著的社会效益。炼钢L3系统的成功投运，为下一步炼钢工艺技术、设备的改进指明了方向，为钢厂、攀钢可持续发展打下了坚实的基础。
