CN103116822A - 一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，用于将产销系统与车间作业现场控制相连接，包括炉次跟踪平台、应用服务器、数据库服务器和客户端。本发明所提供的炼钢制造执行管理系统能对每一炉次钢水情况进行跟踪，信息集成度高、数据分析能力强、流程跟踪反馈及时清晰等优点，可以成为企业CIMS信息集成的纽带，从而为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助用户减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。

Description

一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统

技术领域

本发明涉及一种信息应用技术领域，尤其涉及一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统。

背景技术

钢铁行业作为传统制造行业，生产工序较多、设备自动化程序不一、工艺流程复杂、生产连续性高。炼钢工序是钢铁行业最重要的工序，也是工艺最复杂的工序。很多钢铁企业为了提高产品质量和降低成本，加大对炼钢工序生产工艺优化，同时借助各种信息化工具替代传统管理工具，来提高生产效率和管理水平确保产品质量。

目前，我国的大型钢铁生产企业大都采用的是一些新型的工艺生产设备，这些设备在设备控制级上已实现了很高的自动化，能够为企业的生产调度提供大量的生产分析数据；同时，使用生产运营系统来生产设计、生产统计、绩效管理等。在实际生产过程中，由于生产运营系统主要为企业管理的上层进行服务，对车间层的管理流程不提供直接和详细的支持；而现场设备和工艺参数的监控虽然可以向管理人员提供现场检测和统计数据，但是本身并非真正的管理系统；于是产生了企业计划层与过程控制层之间的信息的“断层”，即计划与生产之间的断层，因此，当现场生产发生实时事件时，企业管理人员无法在最短的时间内掌握生产现场的变化并作出准确的判读和快速的应对措施，导致无法保证生产计划得到合理而快速的修正。

国内外部分知名企业应用制造执行系统（manufacturing execution system，MES）将上层的产销系统与底层的工业控制联系在一起，通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当车间生产发生实时事件时，MES能对此及时作出反应、报告，并用当前的准确数据进行指导和处理，从而提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境。

现有技术中，钢铁企业在炼钢过程中，操作者参与调度的方法主要是操作者根据经验对现场情况进行判断后进行相应的调整。部分具有生产现场管理的信息系统也只能管理到订单，不能管理到各个产品的生命周期，无法以炉次为单位，对每一炉次进行监控、跟踪，同时无法对每一炉次钢水的情况进行清晰明了的显示。

因此，提供一种能对每一炉次钢水情况进行跟踪，信息集成度高、数据分析能力强、流程跟踪反馈及时清晰的炼钢制造执行管理系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，用于将企业产销系统与车间作业现场控制相连接，包括炉次跟踪平台、应用服务器、数据库服务器和客户端，所述应用服务器、数据库服务器从企业产销系统和/或外部系统接收炼钢生产计划和/或编制炼钢生产计划；所述应用服务器根据接收的炼钢生产计划和/或编制炼钢的生产计划，并结合现场设备情况、工艺要求、铁水来源，制定炼钢作业计划；所述炉次跟踪平台从PLC系统采集数据并进行分析处理，所述应用服务器与所述炉次跟踪平台连接，并从所述炉次跟踪平台获取数据信息，所述应用服务器根据所获取的数据信息，得到各炉次钢水的各工序实时生产状况，所述应用服务器将各炉次钢水的作业计划与实时生产状况生成图文形式结果并将数据发送给所述数据库服务器进行保存；所述客户端通过访问应用服务器获取各炉次钢水的作业计划与实时生产状况。

优选地，所述炼钢作业计划包括脱硫作业、转炉计划、CAS作业、LF炉作业、RH炉作业、VD炉作业、连铸作业和切割作业。

优选地，所述PLC系统包括一级基础自动化系统和二级过程控制系统，所述炉次跟踪平台优先从所述二级过程控制系统获取实时数据。

优选地，所述炉次跟踪平台与现场PLC系统建立通讯，配置所有PLC地址与预定义TAG对应关系，所述炉次跟踪平台从所述PLC系统获取实时数据，并按照炉次配置所收集的实时数据。

优选地，所述炉次跟踪平台将各炉次的实时进度与作业计划进行对比分析，将数据分析信息发送给所述应用服务器；所述应用服务器根据数据分析信息生成以可视化图文形式生成各炉次钢水的作业计划与实时生产状况，并进行状态自动更新。

优选地，所述炉次跟踪平台对实时数据进行分析获得现场生产状况的方式包括实时数据的特征值提取、数据归档和实时数据采集与人工干预信息分析整合。

优选地，所述实时数据的特征值提取包括温度值提取、时间值提取和消耗值提取；所述炉次跟踪平台将各炉次生产过程中的工艺参数进行采集和分析，并将数据发送给数据库服务器进行保存。

优选地，所述炉次跟踪平台根据各炉次的实时生产状况与作业计划进行对比，分析各工序中设备状态信息、生产质量信息、物流信息以及各生产岗位的实绩信息，并将上述信息发送给所述应用服务器，所述应用服务器根据上述信息生成可视化图文。

优选地，所述炉次跟踪平台采用多任务多线程并列运行的方式进行实时数据处理。

优选地，根据岗位职责划分系统角色，并根据系统角色在所述客户端设置有不同的操作权限。

与现有技术相比，本发明所提供的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，将企业产销系统与车间作业现场控制相连接，形成过程控制系统、制造执行管理系统、产销系统的三级架构；借助企业工艺生产设备带有的PLC系统采集现场设备检测到的生产工艺数据，并将该数据发送给炉次跟踪平台；应用服务器从企业产销系统和/或外部系统获取炼钢生产计划和/或编制炼钢生产计划，并结合现场设备情况、工艺要求、铁水来源，制定炼钢作业计划；炉次跟踪平台将各炉次作业计划与生产实况进行分析对比，并将分析结果发送给应用服务器，应用服务器生成图文形式的报表与直观图，并将相关结果信息发送给数据库服务器；管理人员通过客户端访问数据库服务器，可以清晰了解现场生产情况，及时准确的作出判断和调整，从而管控炼钢质量，降低废品率，通过以图文形式呈现分析结果，具有信息集成度高、结果直观明了的优点，通过对各炉次数据进行归类整理，可以更好的对生产流程进行跟踪，并有利于进行质量追查和后续工艺参数调整改进。

在进一步优选地实施方式中，所述炼钢作业计划包括脱硫作业、转炉计划、CAS作业、LF炉作业、RH炉作业、VD炉作业、连铸作业和切割作业。

通过按照炼钢的工艺对炼钢作业计划进行细化，从而将各炉次炼钢数据进行整体进度跟踪的同时对各工序作业进行单独分析跟踪，使得整个流程根据更加详实与细致。

在进一步优选地实施方式中，将三级架构方式中过程控制系统进一步细化为基础自动化系统、二级过程控制系统，炉次跟踪平台优先从二级过程控制系统获取已经进行初步整合的数据，有利于降低炉次跟踪平台的运算工作量，提高系统工作效率、降低系统的硬件配置要求。

在进一步优选地实施方式中，采用配置所有PLC地址与预定义TAG对应关系的方式，从而在炉次跟踪平台获取实时数据的同时，将实时数据按照炉次进行配置，降低了炉次跟踪平台数据处理过程中的工作量，提高了系统的工作效率。

在进一步优选地实施方式中，所述炉次跟踪平台将各炉次的实时进度与作业计划进行对比分析，将数据分析信息发送给所述应用服务器；所述应用服务器根据数据分析信息生成以可视化图文形式生成各炉次钢水的作业计划与实时生产状况，并进行状态自动更新。

通过将作业计划与实时进度进行对比并以图文方式进行展现，同时进行状态自动更新，可以使得管理者对信息掌握更加及时准确，从而做出更加及时准确的判断与做出调整措施。

在进一步优选地实施方式中，采用实时数据的特征值提取、数据归档和实时数据采集与人工干预信息分析整合，可以使数据分析结果更加准确。

在进一步优选地实施方式中，所述实时数据的特征值提取包括温度值提取、时间值提取以及物料消耗、能源消耗、设备运行关键参数的提取；所述炉次跟踪平台将各炉次生产过程中的工艺参数进行采集和分析，并将数据发送给数据库服务器进行保存。

通过对关键工艺参数的特征值进行提取、分析、保存，有利于提高分析的针对性和后续的质量分析。

在进一步优选地实施方式中，所述炉次跟踪平台根据各炉次的实时生产状况与作业计划进行对比，分析各工序中设备状态信息、生产质量信息、物流信息以及各生产岗位的实绩信息，并将上述信息发送给所述应用服务器，所述应用服务器根据上述信息生成可视化图文。

因此，管理者可以更加准确的了解各工序中可能存在的问题，并作出针对性的调整。

在进一步优选地实施方式中，炉次跟踪平台采用多任务多线程并列运行的方式进行实时数据处理，可以提高实时数据的处理速度，从而提高系统的实时性和可靠性。

在进一步优选地实施方式中，根据岗位职责划分系统角色，并根据系统角色在所述客户端设置有不同的操作权限。

通过权限管理，可以根据岗位需求给予不同的操作权限，有利于企业信息安全。

附图说明

图1是本发明提出的一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统的一种实施例的网络结构简图；

图2是本发明提出的一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统的一种实施例的数据处理实现结构简图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

为了更好的理解本发明，先将本发明中涉及的相关技术名词作简要解释：

PLC：可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程；

MES：制造执行系统（Manufacturing Execution System），位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统；

CIMS：计算机/现代集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System），是通过计算机软硬件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统；

CAS作业：钢包精炼过程中的调温，可以补偿钢水温度降低；

LF炉：钢包精炼炉；

RH炉：真空循环脱气炉，主要用于脱碳；

VD炉：真空脱气炉，主要用于脱氢气和氮气。

在一种实施例中，请参考图1和图2，本发明所提供的一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，用于将ERP系统与车间作业现场控制相连接，包括炉次跟踪平台、应用服务器、数据库服务器和客户端，所述应用服务器、数据库服务器从企业产销系统和/或外部系统接收炼钢生产计划和编制炼钢生产计划；所述应用服务器根据接收的炼钢生产计划和编制炼钢的生产计划，并结合现场设备情况、工艺要求、铁水来源，制定炼钢作业计划，其中炼钢作业计划包括脱硫作业、转炉计划、CAS作业、LF炉作业、RH炉作业、VD炉作业、连铸作业和切割作业；所述PLC系统包括一级基础自动化系统和二级过程控制系统，所述炉次跟踪平台优先从所述二级过程控制系统获取实时数据，所述应用服务器与所述炉次跟踪平台连接，并从所述炉次跟踪平台获取实时数据，所述应用服务器根据所获取的数据信息，得到各炉次钢水的各工序实时生产状况，所述应用服务器将各炉次钢水的作业计划与实时生产状况生成图文形式结果并将数据发送给所述数据库服务器进行保存；所述客户端通过访问应用服务器获取各炉次钢水的作业计划与实时生产状况。

上述实时数据收集的炼钢制造执行管理系统，将企业产销系统与车间作业现场控制相连接，形成基础自动化系统、过程控制系统、制造执行管理系统和产销系统的四级架构，其中，在钢铁企业中，基础自动化系统、二级过程控制系统、制造执行管理系统架设在主体生产厂，并可通过制造执行管理系统与钢铁企业的整体产销系统相连接；炼钢制造执行管理系统借助企业工艺生产设备带有的PLC系统采集现场设备检测到的生产工艺数据，并将该数据发送给炉次跟踪平台，应用数据库从炉次跟踪平台获取数据信息；炉次跟踪平台优先从二级过程控制系统获取已经进行初步整合的数据，有利于降低炉次跟踪平台的运算工作量，提高系统工作效率、降低系统的硬件配置要求；应用服务器从企业产销系统和/或外部系统获取炼钢生产计划和/或编制炼钢生产计划，并结合现场设备情况、工艺要求、铁水来源，制定炼钢作业计划，通过按照炼钢的工艺对炼钢作业计划进行细化，从而将各炉次炼钢数据进行整体进度跟踪的同时对各工序作业进行单独分析跟踪，使得整个流程根据更加详实与细致；炉次跟踪平台将各炉次作业计划与生产实况进行分析对比，并将分析结果发送给应用服务器，应用服务器生成图文形式的报表与直观图，并将相关结果信息发送给数据库服务器；管理人员通过客户端访问数据库服务器，可以清晰了解现场生产情况，及时准确的作出判断和调整，从而管控炼钢质量，降低废品率，通过以图文形式呈现分析结果，具有信息集成度高、结果直观明了的优点，通过对各炉次数据进行归类整理，可以更好的对生产流程进行跟踪，并有利于进行质量追查和后续工艺参数调整改进。

进一步地，所述炉次跟踪平台与现场PLC系统建立通讯，配置所有PLC地址与预定义TAG对应关系，所述炉次跟踪平台从所述PLC系统获取实时数据，并按照炉次配置所收集的实时数据。

采用配置所有PLC地址与预定义TAG对应关系的方式，从而在炉次跟踪平台获取实时数据的同时，将实时数据按照炉次进行配置，降低了炉次跟踪平台数据处理过程中的工作量，提高了系统的工作效率。

进一步地，所述炉次跟踪平台将各炉次的实时进度与作业计划进行对比分析，将数据分析信息发送给所述应用服务器；所述应用服务器根据数据分析信息生成以可视化图文形式生成各炉次钢水的作业计划与实时生产状况，并进行状态自动更新。

通过将作业计划与实时进度进行对比并以图文方式进行展现，同时进行状态自动更新，可以使得管理者对信息掌握更加及时准确，从而做出更加及时准确的判断与做出调整措施。

进一步地，采用实时数据的特征值提取、数据归档和实时数据采集与人工干预信息分析整合，可以使数据分析结果更加准确。

进一步地，所述实时数据的特征值提取包括温度值提取、时间值提取以及物料消耗、能源消耗、设备运行关键参数的提取；所述炉次跟踪平台将各炉次生产过程中的工艺参数进行采集和分析，并将数据发送给数据库服务器进行保存。

通过对关键工艺参数的特征值进行提取、分析、保存，有利于提高分析的针对性和后续的质量分析和/或工艺分析。

进一步地，所述炉次跟踪平台根据各炉次的实时生产状况与作业计划进行对比，分析各工序中设备状态信息、生产质量信息、物流信息以及各生产岗位的实绩信息，并将上述信息发送给所述应用服务器，所述应用服务器根据上述信息生成可视化图文。

因此，管理者可以更加准确的了解各工序中可能存在的问题，并作出针对性的调整。

进一步地，炉次跟踪平台采用多任务多线程并列运行的方式进行实时数据处理，可以提高实时数据的处理速度，从而提高系统的实时性和可靠性。

进一步地，根据岗位职责划分系统角色，并根据系统角色在所述客户端设置有不同的操作权限。

通过权限管理，可以根据岗位需求给予不同的操作权限，有利于企业信息安全。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，用于将企业产销系统与车间作业现场控制相连接，其特征在于，包括：炉次跟踪平台、应用服务器、数据库服务器和客户端，所述应用服务器、数据库服务器从企业产销系统和/外部系统接收炼钢生产计划和/或编制炼钢生产计划；所述应用服务器根据接收的炼钢生产计划和/或编制炼钢的生产计划，并结合现场设备情况、工艺要求、铁水来源，制定炼钢作业计划；所述炉次跟踪平台从PLC系统采集数据并进行分析处理，所述应用服务器与所述炉次跟踪平台连接，并从所述炉次跟踪平台获取数据信息，所述应用服务器根据所获取的数据信息，得到各炉次钢水的各工序实时生产状况，所述应用服务器将各炉次钢水的作业计划与实时生产状况生成图文形式结果并将数据发送给所述数据库服务器进行保存；所述客户端通过访问应用服务器获取各炉次钢水的作业计划与实时生产状况。

2.根据权利要求1所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，所述炼钢作业计划包括脱硫作业、转炉计划、CAS作业、LF炉作业、RH炉作业、VD炉作业、连铸作业和切割作业。

3.根据权利要求1所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，所述PLC系统包括一级基础自动化系统和二级过程控制系统，所述炉次跟踪平台优先从所述二级过程控制系统获取实时数据。

4.根据权利要求1所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，所述炉次跟踪平台与现场PLC系统建立通讯，配置所有PLC地址与预定义TAG对应关系，所述炉次跟踪平台从所述PLC系统获取实时数据，并按照炉次配置所收集的实时数据。

5.根据权利要求2或4所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，所述炉次跟踪平台将各炉次的实时进度与作业计划进行对比分析，将数据分析信息发送给所述应用服务器；所述应用服务器根据数据分析信息生成以可视化图文形式生成各炉次钢水的作业计划与实时生产状况，并进行状态自动更新。

6.根据权利要求1所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，所述炉次跟踪平台对实时数据进行分析获得现场生产状况的方式包括实时数据的特征值提取、数据归档和实时数据采集与人工干预信息分析整合。

7.根据权利要求6所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，所述实时数据的特征值提取包括温度值提取、时间值提取和消耗值提取；所述炉次跟踪平台将各炉次生产过程中的工艺参数进行采集和分析，并将数据发送给数据库服务器进行保存。

8.根据权利要求1所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，所述炉次跟踪平台根据各炉次的实时生产状况与作业计划进行对比，分析各工序中设备状态信息、生产质量信息、物流信息以及各生产岗位的实绩信息，并将上述信息发送给所述应用服务器，所述应用服务器根据上述信息生成可视化图文。

9.根据权利要求1所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，所述炉次跟踪平台采用多任务多线程并列运行的方式进行实时数据处理。

10.根据权利要求1所述的基于可视化炉次跟踪的炼钢制造执行管理系统，其特征在于，根据岗位职责划分系统角色，并根据系统角色在所述客户端设置有不同的操作权限。

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