MES сортопрокатного цеха

Специализированная конфигурация для сортопрокатного производства

A’MES metal является полнофункциональной системой оперативного управления производством, разработанной для применения в металлургической промышленности. Решение выполнено в соответствии с современными стандартами согласно концепции с - MES (Collaborative Manufacturing Execution System) и учитывает специфические особенности производственных бизнес-процессов в металлургии.
Модульная архитектура системы допускает гибкое изменение состава компонентов и формирование оптимальной для заказчиков функциональности. Высокое качество и надежность решения подтверждаются его многолетней успешной эксплуатацией в условиях крупнотоннажного непрерывного производства сталеплавильных цехов, комплексов горячей и холодной прокатки, цехов нанесения покрытий, сортопрокатных цехов.

Основные функции

• Оперативное планирование производства с формированием оптимальных производственных программ для агрегатов технологического цикла.
• Контроль материальных потоков сырья и комплектующих.
• Управление складами материалов и продукции.
• Управление производственными процессами, оперативный учет производства.
• Формирование и передача заданий для АСУ ТП агрегатов.
• Сбор и хранение информации, преобразование данных и передача в смежные информационные системы, в том числе ERP.
• Диспетчеризация производства в режиме реального времени, оперативное выявление нештатных ситуаций.
• Управление качеством продукции, включающее протоколирование и паспортизацию технологических процессов, контроль качества продукции (с использованием неразрушающих методов контроля) и статистическое управление процессами (SPC).
• Автоматизация исследовательских и контрольных лабораторий с применением методов анализа измерительных систем (MSA).
• Отслеживание продукции, контроль состояния заказов, управление процессами аттестации и отгрузки.
• Управление технологической, отчетной и сопроводительной документацией, хранение и оперативный поиск документации.
• Анализ производительности, оперативное формирование отчетов для определения эффективности и поиска путей оптимизации процессов.
• Управление персоналом, регулирование прав доступа при принятии решений, контроль персональной ответственности.
• Предоставление инструментов формирования произвольных выборок данных для анализа технологической информации.
• Управление нормативно-справочной информацией, сопровождающей производственный процесс.
• Контроль состояния оборудования, управление его техобслуживанием и ремонтами.

Состав и принципы функционирования системы

В состав решения входит десять основных модулей, а также три дополнительных модуля, которые могут быть включены в комплект поставки по желанию Заказчика.

Модуль контроля состояния ресурсов (RAS)

Модуль построен на принципе формирования и сопровождения целостной информационной модели изменения состояния или движения основных ресурсов (оборудования, материалов, комплектующих и продукции), необходимых для осуществления функций планирования и учета производства. 
Модуль непрерывно отслеживает состояние оборудования, транспортных операций, процессов приемки, размещения и движения на складах полуфабрикатов и готовой продукции, при этом контролируя расход и резервирование ресурсов в необходимом объеме. Кроме того, осуществляется управление сопутствующим документооборотом – формированием необходимых реестров, рапортов, сертификатов, инвентарной и другой сопроводительной документации. Для реализации перечисленных процессов поддерживается взаимодействие с корпоративной информационной системой, системами внешней приемки, АСУ ТП весового хозяйства и другими смежными системами.

Пример справки по учету изменения веса металла на маршруте
Склад продукции ЭСПЦ – Сортовой стан

Окно редактирования информации о заготовке

Учет выбросов из печи

Рапорт производства

АРМ «Карта склада»

Контроль состояния оборудования

Модуль осуществляет непрерывный мониторинг состояния основных агрегатов производственной линии. Удобство и оперативность контроля обеспечивается созданием специализированной страницы мониторинга, на которой в наглядном мнемоническом виде отражается текущее состояние и ключевые параметры работы основных агрегатов.

Страница мониторинга цеха

Модуль оперативного планирования (ODS)

Обеспечивает оперативное производственное планирование, диспетчеризацию, составление и оптимизацию производственных программ для агрегатов подразделения. Процесс осуществляется на основе заказов, поступивших из системы управления ресурсами предприятия, или заявок, введенных диспетчерами цеха. Слежение за выполнением и актуализация производственных программ для агрегатов производится в режиме близком к реальному времени. Интерфейс модуля позволяет гибко настраивать параметры оптимизации исходя из текущих приоритетов. Помимо стандартных параметров в задачу оптимизации могут быть включены дополнительные условия заказчика (улучшение загрузки вагонов, минимизация расходных коэффициентов, минимизация транспортных операций и т.д.). Исходя из полученных расписаний модуль автоматически формирует заявки на материалы и комплектующие с учетом данных о наличии из Модуля контроля состояния ресурсов (RAS).

Модуль диспетчеризации производства (DPU)

Модуль предоставляет средства для интерактивного мониторинга и управления сформированными производственными расписаниями. Средства модуля позволяют осуществлять тонкую настройку производственных графиков и отслеживать поток продукции, оперативно реагируя на любые изменения, отклонения от плана или нештатные ситуаций.

Центральная страница диспетчеризации цеха

Диспетчеризация текущего состояния производственного процесса.
Тонкая настройка производственного плана

Диспетчеризация текущего состояния производственного процесса.
Управление потоком продукции

Модуль управления производственными процессами (PM)

Осуществляет регламентацию технологических режимов производства. Модуль содержит полный объем технологической нормативной информации и параметров контроля качества продукции. На основании этих данных он формирует и передает в средства управления агрегатами задания для каждой позиции производственной программы. В зависимости от системы-клиента задания могут передаваться в виде значений технологических параметров или конкретных настроек оборудования (уставок). Параллельно производится передача в Модуль управления качеством (QM) соответствующих контрольных параметров.

Окно модуля управления нормативно-справочной информацией.
Технологические карты

Окно модуля управления нормативно-справочной информацией
Нормативные документы (спецификации)

Модуль сбора и хранения данных (DCA)

Осуществляет регламентацию технологических режимов производства. Модуль осуществляет сбор значимых оперативных данных, поступающих из систем управления технологическими процессами, а также вводимых операторами. Информация проходит необходимые преобразования (перевод в привычные для пользователей величины, усреднение, нормализация и т.п.) и вносится в паспорта технологических операций с привязкой к конкретной единице продукции (партия, пачка, бунт), времени обработки и событию.

Технологический паспорт единицы продукции

Модуль управления качеством (QM) и модуль информационного управления лабораториями (LIMS)

Модуль QM осуществляет мониторинг и контроль исполнения технологии и качества путем автоматизированного анализа фактических параметров производства и результатов контроля качества с нормативными значениями. Результаты контроля качества могут быть приняты автоматически из Лабораторных информационных систем (LIMS) или введены вручную в специализированных интерфейсах модуля. Поддерживается возможность проведения контрольных мероприятий по индивидуальным требованиям заказчиков, привязанным к конкретным единицам продукции через спецификации заказов.
Включение модуля LIMS в рекомендованную для сталеплавильного производства конфигурацию A’MES связано с необходимостью быстрого и точного взаимодействия производственных подразделений и лабораторий в процессе выплавки и разливки стали. Модуль LIMS осуществляет управление процессами контроля химического состава сырья и стали, контроля макроструктуры и других параметров качества продукции. Также модуль автоматизирует сбор и обработку информации по испытаниям – процессы составления заявок на испытания, контроля их выполнения, а также сопутствующий документооборот. Модуль позволяет значительно повысить оперативность и точность контроля за счет тесной интеграции контрольных лабораторий в информационную структуру производства. Функционал модуля включает средства статистического анализа работы измерительных систем по методологии MSA, которые значительно снижают вероятность выпуска некачественной продукции вследствие ошибок в измерениях.

Для визуального контроля качества заготовок и продукции, осуществляемого персоналом в местах транспортирования и складирования, предусмотрены специализированные интерфейсы, позволяющие вносить данные об обнаруженных дефектах и назначать необходимые действия, например доработку или отбраковку.

Окно просмотра и редактирования информации о заготовке

Эффективность контроля обеспечивается строгой регламентацией соответствующих процедур и персонификацией ответственности по выполненным операциям.

Контроль соблюдения технологии

В системе предусмотрен двухстадийный контроль соблюдения технологии производства продукции. В случае достаточного уровня оснащения производства средства АСУ ТП, модуль способен обеспечить автоматический контроль исполнения технологи путем сравнения технологических карт и показаний АСУ ТП. Собранные данные подвергаются необходимой обработке (нормализации и усреднению) и используются для контроля качества статистическими методами. Могут быть реализованы попартийный или поштучный методы контроля, а также контроль по длине каждой единицы продукции.

Массив данных для статистического контроля качества

Модуль содержит запатентованную методику, обеспечивающую возможность контроля качества по длине длинномерной металлопродукции. Сущность данного решения заключается в виртуальном разбиении заготовки на определенное количество равных отрезков и привязки к ним полученных измерений технологических параметров. В результате обеспечивается возможность сопоставления данных о всех этапах обработки продукции не зависящая от изменения ее длины в ходе прокатки, соответственно, для каждого отрезка могут быть получены расчетные значения свойств.

Пример сопоставления графиков изменения температуры на различных этапах обработки

Вторая стадия контроля осуществляется путем проведения стандартного набора обязательных испытаний продукции. Оперативному осуществлению данного процесса способствует встроенная система информационного управления лабораториями (LIMS). Ее функционал позволяет оперативно формировать и передавать в соответствующие подразделения необходимые заявки, контролировать их выполнение, а также формировать всю необходимую сопроводительную документацию.

Окно формирования заявки на прямые испытания

Печатная форма заявки

Функционал модуля позволяет оперативно и точно провести анализ соответствия полученных параметров продукции требованиям нормативных документов, относящихся к выбранной единице продукции и принять решение о соответствии или несоответствии требованиям заказчика. Специализированный АРМ обеспечивает просмотр технологических паспортов, паспортов партий, информации о заказе, спецификаций, результатов химического, контроля структуры и геометрии. При этом модуль проводит автоматическое сравнение результатов испытаний с требованиями нормативов и/или особыми условиями заказчика. В случае несовпадения нормативных и фактических параметров продукции модуль автоматически подбирает альтернативные спецификации для переназначения продукции.

АРМ аттестации продукции

Анализ стабильности технологических процессов (SPC)

Модуль содержит средства статистического контроля процессов (SPC). Их применение позволяет проводить оценку стабильности параметров технологических процессов и качества продукции, что обеспечивает широкие возможности для оценки эффективности работы производственных подразделений с точки зрения стабильности технологии и качества. Методика позволяет выявлять «узкие места» технологического процесса, принимать своевременные или даже опережающие корректирующие меры и контролировать их исполнение. Другой важной функцией подсистемы является анализ технологических режимов, выявление тенденций и корреляций с целью оптимизации существующих и разработки новых технологий.

Пример результатов анализа параметров качества по методике SPC

Анализ измерительных систем (MSA)

Модуль LIMS содержит встроенные средства анализа измерительных систем – Measurement Systems Analysis (МSА). Они значительно повышают эффективность управления качеством за счет контроля адекватности измерений, являющихся основой регулирования технологического процесса. Подсистема MSA обеспечивает сбор исходных данных и ввод параметров контроля с помощью типовых форм, автоматизированный расчет показателей качества измерительного процесса (повторяемость, погрешность, внутрилабораторная прецизионность и т.д.), вывод результатов в табличной или графической форме.

Анализ измерительных систем (MSA). Результаты анализа

Модуль управление документами (DOC)

Контролирует централизованное управление документацией, сопровождающей технологический процесс. Средствами модуля поддерживаются процессы формирования необходимых форм электронных документов и создание на их основе печатных форм для получения твердых копий. Модуль позволяет формализовать процесс производственного документооборота и централизовать изменение содержания и форматов документов. Быстрый поиск необходимых документов обеспечивают встроенные средства архивного хранения и управления производственным документооборотом.

Система обеспечивает оперативное автоматизированное или полностью автоматическое формирование основных форм производственных документов. Все создающиеся в системе сервисы по предоставлению справок и отчетов снабжаются функцией быстрой печати полученных результатов. Модуль содержит широкий спектр типовых справок и отчетов для сортопрокатного производства, который может быть расширен и дополнен по желанию заказчика.

Сформированные электронные формы документов могут быть экспортированы в форматы XLS, DOC, JPG и PDF. Возможно оснащение системы дополнительными средствами преобразования документов в форматы специализированных бухгалтерских пакетов программ.

Примеры формирования различных документов

Модуль отслеживание и генеалогии продукции (PTG)

Контролирует состояние и местоположение заказов в режиме близком к реальному времени на основе данных о результатах проведения транспортных и технологических операций, а также результатах контроля качества и аттестации продукции. Модуль поддерживает функции сортировки и переназначения продукции с учетом фактических параметров продукции, результатов контроля качества и других факторов. Для этого реализована функция оперативного получения любых данных, относящихся к выбранной партии или единице продукции, в том числе данных об использованных материалах и компонентах.

Модуль в полной мере учитывает технологические схемы сортопрокатного производства, принятый порядок использования материалов, наследования свойств продукции и переработки отходов. Позволяет обеспечить строгое наследование данных по всем технологическим операциям, поддерживает интеграцию с различными типами слежения и маркировки продукции, распространенными в металлургии.

Специализированные сервис для работы с заказами обеспечивает отслеживание процесса выполнения заказов и позволяет проводить проверку соответствия фактических параметров продукции и требований заказчика. В случае обнаружения несоответствий сервис помогает оперативно переназначить продукцию на заказ с необходимыми параметрами или передать в коммерческие службы запрос на поиск такого заказа.

Отслеживание выполнения заказов

Модуль анализа производительности (PA)

Осуществляет непрерывный анализ параметров эффективности производственной деятельности. В интерфейсе модуля отражаются ключевые параметры производственного процесса (производительность, объем производства, выход годного, использования ресурсов, время цикла для единицы продукции и т.д.). Состав параметров формируется индивидуально в зависимости от специфики производства и требований заказчиков. Значения показателей могут быть отображены в сравнении с плановыми и теоретическими значениями. Кроме того, модуль систематизирует и представляет укрупненные отчеты о важнейших параметрах технологического процесса, контролируемых другими модулями, например, наличие сырья и готовой продукции на складах или результаты статистического контроля качества (SPC).

Одним из удобных инструментов контроля производительности является сравнение почасового производства с так называемым «горячим часом» – нормативным уровнем производительности для текущего сортамента. Это позволяет объективно оценить уровень использования ресурсов оборудования и выявить как недозагруженность оборудования, так и превышение рекомендованных параметров работы, приводящее к повышенному износу.

График текущей производительности в окне мониторинга технологического процесса

Окно просмотра истории данных по производительности агрегатов цеха

Модуль поддерживает большой объем типовых отчетных форм для сортопрокатного производства. Большинство из них позволяет формировать отчетность за стандартные периоды времени (смена, сутки, месяц) или переходить к произвольным периодам времени.

Примеры типовых форм для сталеплавильного производства

Модуль управление персоналом (LM)

Отслеживает и контролирует сертификацию и права работников на выполнение производственных операций. Предоставляет в смежные модули данные для персонификации выполненных операций и назначения ответственных. Оценивает эффективность труда работников или их групп (смена, бригада) по основным показателям производственного процесса – производительность, качество, простои и т.д.

Модуль учитывает специфику бизнес-процессов и разделения труда принятую в металлургическом производстве, содержит типовые формы индивидуального и группового учета труда работников, содержит модели регламентации прав доступа и функций сотрудников цеха.

Пример изменения функциональности АРМа при регистрации пользователя

С помощью проиллюстрированного механизма фиксируются индивидуальные действия работников. Любые изменения данных могут быть проведены только после авторизации пользователя и только в рамках его полномочий, установленных в специализированном разделе модуля. Персональные данные работника автоматически включаются в сформированные или утвержденные им электронные документы, а также в их печатные версии.

Для бригадного учета труда работников в системе предусмотрены специализированные поля в электронных документах, в которые вносятся данные о выполнившей операцию бригаде (смене). Также разработаны специализированные отчеты бригадного учета производства, отгрузки, брака и других важных параметрах производственного процесса.

Пример формирования электронного документа с указанием персональной ответственности

Бригадный учет брака

Бригадный учет производства

Модуль нормативно-справочного сопровождения (MD)
(дополнительный модуль)

Осуществляет управление нормативно-справочной информацией подразделения. Модуль реализуется на базе специализированной системы A’Info предназначенной для централизованного управления НСИ на корпоративном уровне.

Интеграция большого числа информационных систем со значительным количеством пользователей зачастую вызывает сложности с унификацией используемых терминов, обозначений, единиц измерений и другой нормативной информации. Практически неизбежные ошибки ввода данных могут повлечь за собой серьезные материальные и временные потери. Модуль MD позволяет уложить всю нормативно-справочную информацию подразделения в единую структуру, формализует и четко регламентирует внесение изменений, которые автоматически транслируются во все модули и подчиненные системы. Это позволяет значительно сократить временные затраты на ведение нормативно-справочной информации и повысить точность работы автоматизированных систем и персонала.

Модуль содержит преднаполненные классификаторы и справочники металлургической отрасли – марочник сталей, классификаторы дефектов, перечни материалов и т.д. В том числе, система содержит раздел «Сортовое производство», включающий специализированные нормативные данные.

Система управления НСИ. Классификатор дефектов сортового проката

Использование модуля MD позволяет автоматически формировать и передавать в АСУ ТП агрегатов технологические карты, содержащие нормативные требования к технологическим режимам и константы алгоритмов контроля качества для каждой единицы продукции.

Система управления НСИ. Нормативы производительности нагревательной печи

Система управления НСИ. Режимы двухстадийного охлаждения мелкосортно-проволочного стана

Модуль технологического анализа (TA)
(дополнительный модуль)

Предназначен для проведения глубокого анализа технологических данных с целью совершенствования технологии, поиска и устранения причин возникновения брака, а также формирования нестандартной отчетности. Содержит специализированные интерфейсы для получения произвольных выборок из всего массива технологических данных и свойств продукции с последующим созданием на их основе произвольных отчетов за любой период времени. Модуль является незаменимым инструментом для технологических и исследовательских служб предприятия.

Функционирование MES-системы на крупном производственном объекте сопровождается сбором огромного количества технологических данных. Модуль обеспечивает возможность эффективной работы с большими базами данных, обеспечивает надежное их хранение и позволяет автоматизировать процессы анализа. Его применение значительно повышает эффективность работы технологических служб предприятия. Функция формирования произвольных отчетов значительно облегчает работу технологов при поиске закономерностей в накопленных данных. Кроме того, данная функция позволяет работникам предприятия в любой момент времени самостоятельно формировать необходимые отчеты без обращения к разработчикам системы.

Сервис формирования произвольной отчетности – «свободного поиска»

Интеграция в информационную структуру предприятия

Интеграция MES-систем в информационную структуру предприятия зачастую становится сложной задачей, что связано с необходимостью оперативного взаимодействия с целым рядом систем, имеющих различные структуры данных. Для устранения этих трудностей в состав система A’MES metal включена универсальная интеграционная платформа A’UniPlat. Она специально разработана для работы в условия разветвленной информационной структуры и эффективно функционирует независимо от типов СУБД источников данных. A’UniPlat обеспечивает параллельную работу с несколькими источниками данных, имеет средства регулирования сетевого трафика и возобновления работы в случае сбоев. Эти и другие характеристики позволяют обеспечить стабильное и бесперебойное взаимодействие A’MES metal со всеми компонентами информационной структуры, что особенно важно для оперативного управления процессом непрерывного производства.

Взаимодействие с системами управления бизнес-процессами предприятия заключается в импорте укрупненного производственного плана, спецификаций, других исходных данных и последующем экспорте отчетности, преобразованной в совместимые форматы. Отчетность включает данные об израсходованных материально-технических ресурсах, отгрузке продукции, загрузке производственных мощностей, качестве продукции. Использование данной информации позволяет значительно повысить общую эффективность управления предприятием.

Система непрерывно отслеживает текущий статус продукции и передает в ERP данные о ходе выполнения работ. Гибкость взаимодействия обеспечивают такие функции, как обратное изменение статуса, например, при отмене отгрузки продукции и ее возвращении на склад. Соответствующие идентификаторы позволяют отследить текущее состояние заказа, переданное в ERP.

Рапорт производства

Система содержит удобные средства настройки и контроля взаимодействия с другими компонентами информационной структуры.

Монитор диагностики репликаций

Интерфейс настройки и контроля обмена данными с системами АСУ ТП

Интерфейсы пользователей

Автоматизированные рабочие места персонала (менеджеров, технологов, контролеров ОТК, инженеров лабораторий и т.д.) оснащаются специализированными интерфейсами, адаптированными для нужд каждой группы пользователей. В системе A’MES реализована современная технология создания аппаратно-независимых интерфейсов на основе Intranet-технологий. Это позволяет осуществлять управление всеми процессами используя стандартные Web-браузеры, без установки дополнительного программного обеспечения и предъявляет минимальные системные требования к компьютерам пользователей.

В окнах мониторинга процессов широко используется технология автоматического выделения несоответствующих значений, что значительно повышает скорость и точность анализа данных. В случае необходимости ручного ввода пользователям предоставляются удобные формы с поддержкой функций защиты от ввода некорректных данных и выбора необходимых значений из списка. Встроенная библиотека графических форм содержит большое количество типовых таблиц, графиков, гистограмм, распределений, позволяющих выбрать наиболее наглядный и информативный вид представления данных.

Пример автоматического выделения несоответствующих значений