黃新峰 楊軍 李員妹 錢勤鋒

摘? 要：本文介紹了物料跟蹤系統(tǒng)構(gòu)成，以及物料跟蹤在新鋼線棒材廠高線生產(chǎn)過程的應(yīng)用。這套系統(tǒng)支撐高線組批、裝爐、爐內(nèi)加熱、出爐、軋制、集卷、稱重、入庫、發(fā)貨全線流程，滿足線棒廠生產(chǎn)精細(xì)化管理的要求，使生產(chǎn)過程的物流和信息流同步，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的在線化、集成化、合理化，提升新鋼線棒廠的生產(chǎn)綜合管理能力。實(shí)踐表明該系統(tǒng)符合新鋼公司“智能制造、智慧工廠”推進(jìn)工作，成效顯著。

關(guān)鍵詞：高線? 物料跟蹤系統(tǒng)? 系統(tǒng)構(gòu)成? 跟蹤流程

中圖分類號：F273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0103-04

Abstract： This paper introduces the structure of material tracking system and the application of material tracking in the Hi-Speed Wire Rod production process of Xin steel Wire & Rod Rolling Mill Plants. This system supports the whole process including batching， furnace charging， furnace heating， furnace discharging， rolling， volume collection， weighing， warehousing and delivery， which meets the requirements of Wire & Rod Rolling Mill Plants in the production of fine management， synchronizes the logistics and information flow in the production process， Realizes the production management online， integrated and rationalized， improves the comprehensive production management capacity of Xin steel Wire & Rod Rolling Mill Plants. The result shows that the system is in line with the promotion of "intelligent manufacturing and intelligent factory" of Xin steel， and the effect is remarkable.

Key Words： Hi-speed wire rod; Material tracking system; System structure; Tracking process

鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)線跨度長、工序多，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤都會影響到整個(gè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。鋼鐵生產(chǎn)流程一般可分為生產(chǎn)線上的工藝環(huán)節(jié)和生產(chǎn)庫區(qū)內(nèi)的物料分流及再加工環(huán)節(jié)，為確定物料在生產(chǎn)線上的具體位置，物料跟蹤在連續(xù)生產(chǎn)過程中起著關(guān)鍵性作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）已普遍應(yīng)用在各鋼鐵廠上。

新鋼公司產(chǎn)銷MES系統(tǒng)涵蓋了新鋼所有鋼軋單位產(chǎn)線的產(chǎn)銷業(yè)務(wù)，為新鋼實(shí)現(xiàn)以訂單組織生產(chǎn)的運(yùn)營模式轉(zhuǎn)型起到了不可替代的作用，陳 剛，劉曉冰等也提出MES系統(tǒng)、物料跟蹤系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)中的重要性。柳鋼棒線廠經(jīng)過多年的實(shí)踐證明二級系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地完成物料跟蹤和實(shí)績統(tǒng)計(jì)，大大減少員工勞動強(qiáng)度，且系統(tǒng)操作簡便，降低出錯(cuò)率?；诋?dāng)年新鋼產(chǎn)銷MES系統(tǒng)建設(shè)的業(yè)務(wù)管理特點(diǎn)及要求，線棒材廠MES系統(tǒng)只開發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃制定與下發(fā)、原料組批、（計(jì)量）入庫及成品發(fā)運(yùn)業(yè)務(wù)，而加熱到成品產(chǎn)出間的過程業(yè)務(wù)沒能有效利用系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤，工序間生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)靠人工傳遞，當(dāng)信息傳遞不及時(shí)，容易造成產(chǎn)品混批次，甚至混鋼種。為此，線棒材廠委托視拓公司開發(fā)物料跟蹤系統(tǒng)，支撐高線從組批、裝爐、爐內(nèi)加熱、出爐、軋制、集卷、稱重、入庫、發(fā)貨全線的物料跟蹤，滿足線棒材廠生產(chǎn)精細(xì)化管理的要求，使生產(chǎn)過程的物流和信息流同步，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的在線化、集成化、合理化，提升新鋼線棒材廠的生產(chǎn)綜合管理能力。

1? 高線工藝流程

新鋼線棒材廠高線生產(chǎn)流程如圖1所示。

2? 系統(tǒng)構(gòu)成

基于新鋼產(chǎn)銷MES系統(tǒng)的總體框架下，構(gòu)建新鋼線棒廠物料跟蹤系統(tǒng)，主要從硬件與軟件兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級改造，解決高線爐號跟蹤以減少混批，以及提高線棒材產(chǎn)品發(fā)運(yùn)的作業(yè)效率和減少差錯(cuò)率，減少員工勞動強(qiáng)度。

2.1 硬件

新鋼線棒廠物料跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。高線物料跟蹤系統(tǒng)配置2臺華為FusionServer 2288H V5服務(wù)器，用作數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，服務(wù)器通過主備式部署，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可用。2臺華為S5720-28P-SI-AC交換機(jī)，提供1GB的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)帶寬和10G分布式存儲網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫訪問分布式存儲，以便故障快速恢復(fù)，通過冗余和堆疊技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)高可用。若干臺操作終端、移動終端，用于現(xiàn)場操作崗位必要的人工干預(yù)與監(jiān)控，移動化質(zhì)檢、發(fā)運(yùn)等業(yè)務(wù)操作。若干個(gè)RFID讀卡器，分別安裝在上卷、質(zhì)檢、稱重和卸卷等位置，用于高線后區(qū)C型鉤號跟蹤。4塊電子信息看板，為現(xiàn)場無操作終端崗位實(shí)時(shí)提供爐號信息、溫度、成品尺寸等生產(chǎn)過程關(guān)鍵參數(shù)。

2.2 軟件

高線物料跟蹤系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、后臺應(yīng)用服務(wù)器、人機(jī)界面。此物料跟蹤系統(tǒng)主要作用是接收新鋼產(chǎn)銷MES系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)計(jì)劃，對其分析處理，廠內(nèi)生產(chǎn)過程實(shí)績跟蹤，向產(chǎn)銷系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng)發(fā)送爐號信息，接收產(chǎn)銷系統(tǒng)反饋的過磅重量，通過客戶端提供人機(jī)交互，顯示相關(guān)實(shí)績信息，示意圖如圖3所示。

數(shù)據(jù)庫采用的是Oracle 編譯，搭建一個(gè)數(shù)據(jù)平臺，此平臺包含系統(tǒng)程序所用到的各種數(shù)據(jù)表。如原料庫存表、軋制計(jì)劃表、加熱爐數(shù)據(jù)表、成品過磅實(shí)績表等。這些數(shù)據(jù)表保存了系統(tǒng)用到的原始或處理后的信息，以作其他程序調(diào)用或存檔。

應(yīng)用服務(wù)器包含了與MES的接口平臺，視拓的ICP-iCore應(yīng)用平臺，以及針對新鋼線棒廠開發(fā)的若干應(yīng)用程序，如移動化檢驗(yàn)和發(fā)運(yùn)App后臺服務(wù)。

2.3 系統(tǒng)功能說明

系統(tǒng)客戶端是基于視拓公司開發(fā)的ICP-iCore應(yīng)用平臺，安裝在各個(gè)操作終端上，為操作人員提供一個(gè)監(jiān)視、查詢和必要的干預(yù)交互界面。其主要功能包含原料入庫與組批管理、作業(yè)指示下發(fā)、加熱爐裝爐作業(yè)、加熱爐出爐作業(yè)、主軋線作業(yè)實(shí)績、集卷作業(yè)實(shí)績、成品外觀檢驗(yàn)、成品計(jì)量入庫、調(diào)度日志管理、綜合查詢等幾大模塊。

（1）原料入庫與組批管理：通過接口與產(chǎn)銷系統(tǒng)連接，獲取煉鋼發(fā)送到高線原料庫的待入庫鋼坯信息，提供原料入庫確認(rèn)操作;以產(chǎn)銷系統(tǒng)高線軋制計(jì)劃為依據(jù)，編制高線軋制批次計(jì)劃即組批。

（2）作業(yè)指示下發(fā)：通過接口與加熱爐控制系統(tǒng)連接，下發(fā)高線組批信息，便于加熱爐自動化控制系統(tǒng)信息展示。

（3）加熱爐裝爐作業(yè)：及時(shí)收集鋼坯入爐作業(yè)實(shí)績、加熱爐的工藝信息及設(shè)備運(yùn)行信息，保證加熱爐的作業(yè)實(shí)績信息的完整性。根據(jù)入爐口金屬檢測信號，結(jié)合其它相關(guān)信號，作為鋼坯裝爐的驅(qū)動條件之一，在異常情況下，提供人工調(diào)整功能核對入爐支數(shù)。對于挑廢的鋼坯，必須及時(shí)進(jìn)行標(biāo)識。

（4）熱爐出爐作業(yè)：及時(shí)收集鋼坯出爐作業(yè)實(shí)績、加熱爐的工藝信息及設(shè)備運(yùn)行信息，保證加熱爐的作業(yè)實(shí)績信息的完整性。根據(jù)出爐口熱檢測信號，結(jié)合其它相關(guān)信號，作為鋼坯出爐的驅(qū)動條件之一，在異常情況下，提供人工調(diào)整功能核對入爐支數(shù)。

（5）主軋線作業(yè)實(shí)績：對主軋區(qū)域（從粗軋到吐絲成卷全過程）作業(yè)實(shí)績及時(shí)收集。軋線主操崗位，做為各批次出爐、成材支數(shù)的最終核實(shí)崗位，需要在系統(tǒng)中確認(rèn)各批次的最終支數(shù)，此信息將作為集卷信息的源頭。對于回爐、軋廢等異常的鋼坯，必須及時(shí)進(jìn)行標(biāo)識。

（6）集卷作業(yè)實(shí)績：通過原料工組批支數(shù)、主軋操室確認(rèn)的軋制成材支數(shù)，結(jié)合集卷設(shè)備上安裝的C型鉤識別裝置，實(shí)現(xiàn)上C型鉤上的線卷物料信息的自動跟蹤。與高線成品計(jì)量系統(tǒng)接口，發(fā)送高線的集卷上鉤實(shí)績，支撐高線的成品稱重計(jì)量作業(yè)。

（7）成品外觀檢驗(yàn)：通過移動終端App實(shí)現(xiàn)高線成品的外觀檢驗(yàn)實(shí)績、尺寸卡量結(jié)果登記。將尺寸卡量實(shí)績及時(shí)上傳，支撐產(chǎn)銷系統(tǒng)中高線成品的公差判定及綜合判定;將外觀檢驗(yàn)缺陷信息及判定結(jié)果上傳，支撐高線成品的綜合判定。

（8）成品計(jì)量入庫：成品計(jì)量作業(yè)由計(jì)量系統(tǒng)完成。二級物料跟蹤系統(tǒng)根據(jù)成品秤上鉤號識別裝置讀取到的C型鉤號，獲取鉤上對應(yīng)的高線成品卷號信息，通過與計(jì)量系統(tǒng)接口，發(fā)送待計(jì)量的成品卷號，自動化部完成計(jì)量后，將卷號及重量信息一并返回到二級物料跟蹤系統(tǒng)。完成計(jì)量后的高線成品，由檢測完成標(biāo)牌打印及掛牌操作。

（9）調(diào)度日志管理：對于停機(jī)信息、能源介質(zhì)消耗等情況，提供調(diào)度日志記錄功能，結(jié)合系統(tǒng)自動采集的生產(chǎn)實(shí)績，為生產(chǎn)班報(bào)、日報(bào)、月報(bào)，以及統(tǒng)計(jì)等，提供數(shù)據(jù)源。

（10）綜合查詢：提供生產(chǎn)班報(bào)、日報(bào)、月報(bào)等各種生產(chǎn)有關(guān)查詢及報(bào)表，幫助生產(chǎn)管理人員直觀、全面、及時(shí)地掌握生產(chǎn)狀態(tài)，為生產(chǎn)全局性協(xié)調(diào)與調(diào)度提供信息支撐。主要有：生產(chǎn)調(diào)度日志、技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析表、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表、原料組批記錄、加熱爐排鋼記錄、加熱爐出鋼記錄、軋制跟蹤報(bào)表等。

3? 系統(tǒng)跟蹤流程

物料跟蹤系統(tǒng)在高線生產(chǎn)過程中起到紐帶作用，詳細(xì)記錄鋼坯從原料入庫到成品發(fā)運(yùn)，整個(gè)個(gè)物流過程，形成電子跟蹤卡，實(shí)現(xiàn)物料信息一鍵查詢、全程追溯。

（1）原料組批與上料。原料工通過客戶端同步產(chǎn)銷MES系統(tǒng)中原料庫存信息，勾選對應(yīng)的軋制計(jì)劃及原料爐號進(jìn)行組批，下發(fā)至加熱爐作業(yè)界面，指揮上料工把當(dāng)班所軋?jiān)习窜堉朴?jì)劃順序轉(zhuǎn)運(yùn)至上料平臺。

（2）進(jìn)出爐跟蹤。排工人通過運(yùn)輸輥道，將上料平臺上的坯料按上料順序操作進(jìn)爐。在每支鋼坯進(jìn)爐時(shí)，系統(tǒng)會自動分配一個(gè)ID，作為鋼坯在爐內(nèi)跟蹤標(biāo)識用。加熱爐是一個(gè)封閉的空間，人無法通過進(jìn)出爐視頻監(jiān)控到每支鋼在爐內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，只能依靠系統(tǒng)程序跟蹤，而系統(tǒng)跟蹤難點(diǎn)在于判斷爐內(nèi)懸臂輥上有無鋼坯，以及同加熱爐步進(jìn)梁的連鎖關(guān)系[7]。爐內(nèi)懸臂輥有鋼判斷條件為：①爐外輥道正轉(zhuǎn);②入爐輥道光檢檢測有鋼，爐門口光檢檢查有鋼;③爐內(nèi)懸臂輥正轉(zhuǎn)超過5秒;滿足這三條件則判斷爐內(nèi)懸臂輥有鋼;否則為無鋼。鋼坯與步進(jìn)梁連鎖關(guān)系為：①爐內(nèi)懸臂輥有鋼;②加熱爐推鋼機(jī)一次推鋼動作;③一次步進(jìn)梁正循環(huán)動作;滿足這三條件則鋼坯從懸臂輥位置移到第一位置。若①爐內(nèi)懸臂輥無鋼;②加熱爐推鋼機(jī)一次推鋼動作;③一次步進(jìn)梁正循環(huán)動作;則第一位置產(chǎn)生一個(gè)空位。步進(jìn)梁每次正循環(huán)，步進(jìn)梁上鋼坯或空位向前走一位。每以此循環(huán)，直至鋼坯走到步進(jìn)梁末位置。當(dāng)出爐懸臂輥無鋼狀態(tài)下，一次步進(jìn)梁正循環(huán)，則判斷出爐懸臂輥有鋼。當(dāng)加熱爐L1接收到軋區(qū)要鋼信號，出爐爐門打開，出爐懸臂輥正轉(zhuǎn)10s，出爐門口光檢檢測有鋼信號，則完成一次出鋼動作;若出爐門口光檢檢測無鋼信號，則完成一次走空位動作。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，有時(shí)會出現(xiàn)來回出鋼倒鋼等復(fù)雜操作，會造成信號丟失或錯(cuò)位，此時(shí)必須人為干預(yù)調(diào)整，以保證爐內(nèi)鋼坯信息準(zhǔn)確。

（3）軋制跟蹤。在鋼坯出爐后，通過軋前輸送輥道喂進(jìn)軋機(jī)。當(dāng)1架軋機(jī)有咬鋼信號，且持續(xù)一段時(shí)間，則系統(tǒng)主軋界面自動標(biāo)識此鋼坯為已軋制。操作工可通過主軋界面人工干預(yù)標(biāo)識每支鋼坯軋制狀態(tài)，如軋廢、剔料等，以保證爐號信息完整。

（4）收集跟蹤。系統(tǒng)根據(jù)原料工所組軋批信息和主軋操室確認(rèn)的軋批號成材支數(shù)，生成預(yù)上C型鉤的卷號信息，包含當(dāng)前軋批號及卷號順序。整個(gè)上卷過程為：待上卷的C型鉤停留在接卷位置，C型鉤上方讀卡器通過標(biāo)簽卡讀取C型鉤號，并把此鉤號和待上鉤卷號信息關(guān)聯(lián)。當(dāng)收集芯桿將散卷平放至運(yùn)卷小車上，小車完成一次上鉤動作，散卷落在C型鉤上，對射光檢檢測為有鋼信號，系統(tǒng)判定此鉤號為重鉤，小車回到接鋼位置，PF鏈停止器自動放鉤，C型鉤攜帶卷號信息自動流轉(zhuǎn)下道工序;對射光檢檢測為無鋼信號，則判定為空鉤，停止器不放鉤，繼續(xù)等待接收下卷重鉤。

（5）過磅與卸卷跟蹤。經(jīng)過打包成捆的盤卷流轉(zhuǎn)至磅房稱重，在稱重位置上方讀卡器讀取C型鉤號標(biāo)簽卡里卷號信息傳至計(jì)量系統(tǒng)，計(jì)量自動化程序完成稱重動作，并把重量傳至產(chǎn)銷MES系統(tǒng)，物料跟蹤系統(tǒng)通過接口讀取產(chǎn)銷MES系統(tǒng)里稱重?cái)?shù)據(jù)，并保存在數(shù)據(jù)庫里。稱重完成后，C型鉤流轉(zhuǎn)至卸卷臺，停留在待卸位置。卸卷對射光檢檢測有鋼信號，卸卷小車上升托起盤卷并將盤卷運(yùn)至卸卷臺，卸卷小車返回待卸位置，卸卷完成。C型鉤離開卸卷臺，流轉(zhuǎn)至收集臺完成一輪運(yùn)轉(zhuǎn)。

4? 結(jié)語

新鋼線棒廠高線物料跟蹤系統(tǒng)上線運(yùn)行半年多，經(jīng)過不斷測試、跟蹤、優(yōu)化完善，能準(zhǔn)確、及時(shí)地完成物料跟蹤和實(shí)績統(tǒng)計(jì)，并向產(chǎn)銷MES系統(tǒng)提供可靠數(shù)據(jù)。物料跟蹤系統(tǒng)投運(yùn)后，給員工帶來很大便利，取消紙質(zhì)流轉(zhuǎn)卡運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)掃碼發(fā)運(yùn)，大大減少員工勞動強(qiáng)度。而且系統(tǒng)操作簡單、易學(xué)，自動化程度高，符合新鋼公司“智能制造、智慧工廠”等推進(jìn)工作，成效顯著。

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