APS钢铁行业解决方案

钢铁行业介绍

      钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业，包括金属铁、铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行业，是国家重要的原材料工业之一。此外，由于钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一些工业门类，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常将这些工业门类也纳入钢铁行业范围中。

　　该行业本身的特性迫使该行业的公司不断地与业内的其它公司和其它行业的替代产品进行竞争。因此，身处该行业的生产商和贸易商必须通过不断地开发新产品、提高生产效率、提高产品质量来应对瞬息万变的市场。所有这些都对钢铁企业的灵敏程度形成了挑战。因为，与此同时企业还必须达到制造高质量产品、准时交货、保持最低成本等方面的要求。

　　随着钢铁行业不断深化改革，实施“做精、做专、做强”发展战略，大力推进技术创新、产品结构、工艺技术结构全面优化，实现了从普钢到精品钢的战略转移。

钢铁行业关键特性

　　钢铁行业与离散型装备制造等行业不同，属于流程型制造行业，也是资本密集和设备密集型工业，其主要特点在于： 
　　(1) 产品结构及排程特点。产品品质比较固定，结构比较简单，物料数量和层次较少，极少在生产流程中出现设计变更。但由于成材率、合格率不定以及质量改判经常发生，导致排程和制定作业计划较为困难。 
　　(2) 生产管理。从原料采购、炼铁、炼钢、轧钢到生产出成品，每一步都需要经过复杂的工序。与生产配套的是一系列专业化设备和自动化控制系统，生产车间的人员主要是管理、监视和设备检修。对于钢铁行业而言，做到生产管控一体化十分重要。 
　　(3) 质量管理。把好原材料、生产、成品等各个环节的质量关，生产出满足客户需要的钢材是企业赢利的前提。钢铁企业的质量管理比一般商品的质量管理难度大。 
　　(4) 设备管理。钢铁行业品质固定，批量大，生产设备投资高，而且按照产品进行布置，通常设备是专用的，很难改做其他用途。我国钢铁企业一般都拥有超高功率电炉、钢包精炼炉、连铸炉、高刚度连轧机组等具有国际先进水平的炼钢轧钢设备，保证这些设备正常运转及高利用率对于控制成本也非常关键。

钢铁行业信息化现状与趋势

我国钢铁行业信息化现状：

      (1) 各个工艺流程的自动化系统之间相互独立，形成所谓的信息孤岛，生产数据不能实现共享； 
　　(2) 生产排程/管理人员不能及时了解生产现场的状况； 
　　(3) 信息来源不一致，不及时，使管理层在决策上受到一定的限制； 
　　(4) 缺少基础数据，企业管理与生产过程不能融会贯通，ERP系统容易变成空中楼阁。

　　近年来随着经济全球化的愈演愈烈，钢铁冶金行业上下游市场的产业集中度不断提高，应对这样的市场环境，相对分散的钢铁行业正在发生一场以联合重组为主要特征的演变。巨变意味着巨大的机遇，但同时也隐藏着巨大的风险。面对这样的环境，只有依靠现代信息技术，通过信息化从根本上提高企业整体实力，实现管理数字化、经营数字化、生产数字化。

钢铁行业信息化趋势表现如下：

　　(1) 生产的全方位管理 
　　需要提供从烧结、炼铁、炼钢、轧钢等过程的全方位管理，这是钢铁企业管理的难点和重点。通过信息化系统，非生产一线的管理人员可以对各种生产设备运营状况进行实时监控，为生产计划的动态编制提供实时依据，同时在线跟踪所有设备的运转状况和生产进程，确保作业计划可以进行实时动态调整。

　　(2) 实现产销一体化 
　　按定单和能力编制产品生产计划，实现产销一体化，提供准确的生产进度、完工情况信息，提供人员、关键设备、部门等资源信息，提供准确的库存管理记录，为提高交货准确率和保持最低的库存水平提供技术支持手段。

　　(3) 供销存与生产紧密集成 
　　需要与生产相衔接，使烧结、炼铁、炼钢、轧钢等生产一线的实时数据及历史数据无缝集成到上层信息化系统中，使非生产一线管理人员也可通过图表、报警等机制实时了解到生产一线状况。

　　(4) 实现资源的优化管理 
　　需要对企业的有限资源进行合理配置。提高设备利用率和劳动生产率，对变化的市场能够及时反应，满足客户多样化的需求。

钢铁行业信息化难点分析

      由于钢铁生产的特殊性，对企业的生产管理方式和相应的信息处理方式有别于其他行业的不同要求，其信息化难点具体表现在： 
　　(1) 钢铁生产环节苛刻。生产过程包含极其复杂的物理、化学过程，还涉及各种突变和不确定性因素，因此对应急处理和例外处理的动态响应提出极其苛刻的要求。 
　　(2) 钢铁生产过程不仅要集成信息流和物流，还包括能源供应流和资金控制流。因此，系统的调度决策功能需要对物料和能源提供最佳控制策略，不仅要以提高生产效率和降低生产成本为目标，还应考虑节省能源、减少污染、实现优化控制等目标。 
　　(3) 系统具有混杂性。不仅包括连续过程变量，而且包含离散过程变量，为了对生产过程及产品质量进行全面控制，必须建立能反映连续过程中主要物理化学变化过程的各种控制模型。 
　　(4) 各生产单元可变因素多，但生产路径很难动态改变。生产过程中成分、温度的波动，各生产单元的产品质量的随机变化，生产时间的难以确定等，都给信息处理带来很大的难度。 
　　(5) 信息处理量呈不断膨胀的趋势。其他行业的生产信息处理过程大多是由多到少，由众多的零部件组装成一个产品。钢铁生产则相反，由少到多，一炉钢浇成多个坯，一个坯轧成多个材。

　　以上种种原因要求钢铁企业在进行系统整体规划和选择解决方案时，必须充分注意行业特点。值得注意的是，传统意义上的ERP在解决钢铁企业的特殊要求时很困难，必须寻求能满足钢铁行业需要的解决方案，才能建立起真正适合自身需要的系统。

APS解决方案说明

　　为了满足钢铁企业信息化需求，我司在众多客户广泛实践的基础上推出了一套面向钢铁行业的信息化全面解决方案。该方案充分考虑了钢铁企业所面临的现实环境，整个方案以成熟、全面、集成、灵活及有很强的行业针对性为特点，充分发挥永凯APS先进生产管控技术平台和强大业务功能的优点，强调生产计划与执行过程优化，本着“快速配置、快速实施、快速应用、快速见效”的原则，有效解决钢铁行业的困惑与难题，是钢铁企业实施生产信息化的最佳选择。

　　通常，钢铁行业的信息系统架构被分解成五个层次，这五级系统分别是： 
　　一级系统：设备控制系统； 
　　二级系统：过程控制系统； 
　　三级系统：车间或分厂级制造执行系统(即 MES)； 
　　四级系统：企业资源计划系统(即ERP)； 
　　五级系统：企业间管理系统及决策系统。

图1 钢铁行业的信息系统架构的五个层次

　　这五层系统之间相互集成、相互协调，构成了一个完整的企业信息化管理系统。其中，四级系统即企业资源计划(ERP) 系统用于企业管理层，三级系统即制造执行系统(MES) 用于工厂及车间的作业管理，二级过程控制系统以及一级基础自动化系统用于操作控制层。而第五层系统，即企业间管理系统，是在四级系统基础上对于整个供应链信息化管理的扩展，包括客户关系管理(CRM) 、供应链管理(SCM) 、产品生命周期管理(PLM) ，同时还有支持企业决策的商务智能及决策支持系统。 
　　APS的钢铁行业解决方案是涵盖三、四、五级系统的解决方案，包括三部分系统：产品数据管理系统(PDM) +高级计划与排程系统(APS) +制造执行系统(MES) 。通过多年来在生产管理软件方面的研发、实施及成功经验，从而为钢铁行业提供企业信息化总体解决方案。

1、系统架构：整合业务 驾驭变化

　　APS钢铁行业解决方案的核心理念就是整合业务，驾驭变化，其系统架构如下图所示。

图2 APS钢铁行业解决方案的系统架构

2、重点功能说明

　　(1) 实现产销一体化运营 
　　APS通过同时计算生产、采购、入库的排程计划，以实现在遵守订单交货期的同时，缩短生产周期，从而达到消减库存，实现产销一体化运营的目的。

图3 产销一体化运营示意图

　　APS实现产销一体化运营具有以下特点： 
　　A. 通过自动补充制造订单和采购订单，并将自动补充的制造订单、采购订单与销售订单(或预测订单) 进行关联，便于物品批次的追溯，降低库存数量； 
　　B. 考虑库存状况，包括盘点后的实际入库数量和在途的预计入库数量，并依据物品的自动补充标志确定是否补充数量不足所对应的制造订单； 
　　C. 在自动生成采购订单、制造订单时，计算准确的批量。

图4 APS实现产销一体化运营

　　(2) 方便、快捷的在线订单管理

　　APS通过网络技术，实现在线订单管理，销售人员即使在异地，也可以通过互联网查看订单状态以及跟踪及时了解订单的执行情况。
　　A. 查看订单信息 
　　在线查看订单信息，包括订单所处状态，是否延期等。

图5 订单信息查看

　　B.订单跟踪 
　　通过订单信息查看，了解订单执行情况，对于延期的订单，可进行订单跟踪，了解订单延迟程度，并直接定位到延迟的工序。

　　C. 查看订单甘特图 
　　通过图示化显示的方式直观了解订单进度。

　　D. 订单预警 
　　对延迟的订单进行订单预警，协助生管人员对延迟订单采取必要的应对措施，确保订单能够准时交货。

(3) 实时有效的制造执行

　　A. 看板管理 
　　看板让车间现场清楚明白加工任务要求，当前生产任务的状态，什么时候加工，加工多少等。

　　B. 工时汇报 
　　对生产任务的完成情况及时进行工时汇报，使得生产排程/管理人员及时了解生产现场的状况，确保生产按计划有序、平稳的进行。

　　C. 异常控制台 
　　通过对“缺料”、“未按计划开工工作”、“未按计划开工制造订单”、“未按计划完工工作”、“未按计划完工制造订单”等一系列信息的查看，及时、准确掌握生产中的异常情况，更好的协助相关部门及时调整或解决问题。

　　D. 条码管理 
　　将生产任务以条码形式打印，通过Barcode进行信息采集，确保数据采集的准确性，节省操作时间。

图15 条码管理

　　E. 设备管理
　　钢铁企业一般都拥有超高功率电炉、钢包精炼炉、连铸炉、高刚度连轧机组等具有国际先进水平的炼钢轧钢设备，保证这些设备正常运转及高利用率对于控制成本也非常关键。

图16 设备档案管理

图17 设备维修管理

3、应用效益

　　APS为钢铁行业提供了全面的集成化解决方案，旨在实现客户投资回报的最大化，应用该解决方案带来的效益包括： 
　　(1) 缩短产品交付周期，增强业务分析能力，提高生产效率，减少生产浪费； 
　　(2) 整合仓储和库存，提高运作效率，减低运营成本； 
　　(3) 方便、快捷查看生产进度，了解订单执行情况，采用有效的生产进度预警机制，确保订单准时交货；
　　(4) 强大的生产监控机制，及时处理和纠正计划与实际的偏差。