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加强MES成果转化促进产业发展

[日期:2008-08-10] 来源:万方数据  作者:欧阳树生 王森 [字体: ]
 1 开展MES产学研合作开发,形成核心技术

  1.1 MES成为提高企业竞争力的重要技术之一

  信息技术正在大力推动工业自动化和管理现代化的革命。钢铁行业历来重视生产过程的自动化控制,在管理信息化方面,以ERP为代表的管理信息系统近年采在钢铁企业也开始了大规模的应用。然而,在过程自动化与管理信息化之间存在数字鸿沟,导致无法将管理同生产紧密结合,ERP等管理自动化系统的应用效果大打折扣,甚至导致 ERP系统实施失败,而20世纪90年代中期发展起采的生产制造执行系统(MES)是打破这一瓶颈不可戴缺的手段。随着经营管理的扁平化,MES正在成为企业实现生产活动与经营活动的有效集成、进行优化运行、优化控制与优化管理的桥梁和纽带,是提高企业竞争力的重要技术之一。

  1.2 以国外厂商为主导的MES市场竞争激烈

  国外厂商进军中国钢铁市场,竞争形势十分逼人。英国Broner Metals Solutions公司进军宝钢,2002年6月宝钢股份引进其供应链计划管理解决方案,即敬捷制造项目,旨在缩短交货期,提高交货准确率,以便更好地提高客户服务水平,提升公司的核心竞争力。德国SAP公司于2003年7月在首钢信息化建设ERP部分最终落实,由SAP为其提供软件,而由德国蒂森克虏伯集团上海汉思资讯软件有限公司为其提供SAP软件的咨询和实施服务。SAP公司还与马鞍山钢铁股份有限公司,杭州钢铁集团公司、石家庄钢铁有限责任公司、鞍钢新轧、上海克虏伯不锈钢有限公司等签约,提供应用软件产品与服务。瑞典英泰峡(Intentia)国际有限公司的钢铁行业解决方案Movex Steel获得很大成功.2000年10月,中国最大的无缝钢管制造企业天津纲管公司与其签订了价值120万美元的合约,全面实施Movex Steel。夭津钢管成为中国冶金行业第一家采用生产、计划、销售、供应、质量管理、设备维护与财务全面集成软件的企业。

  除了上述公司外,还有浦项POSDATA公司、德国SIEMENS、美国i2公司、美国CAMSTAR公司、法国ALSTOM公司等均提出了冶金工业MES全面解决方案。总之,针对中国冶金工业,工业信息化市场竞争激烈,形势十分逼人。

  1.3 以国家“863”重大专项为契机,通过产学研方式完成了MES核心技术的研发

  “十五”期间.由宝信软件联合清华大学、浙江大学、上海交大、东北大学、大连理工大学、北京冶金自动化院等六家研究院校共同承担了国家“863”计划重大专项“冶金工业MES架构和关键技术研究与示范应用”课题。宝信软件作为项目的总责任单位,积极探索产学研合作的规律,执行详尽的项目开发计划与质量计划,严格按照宝信软件ISO 9001/CMM的质量保证体系进行质居控制。所有参加项目的合作单位对所承担的研究主题全面负责,按照项目负贵单位的统一技术要求、开发标准、工期规定,严格履行协议规定的开发研究义务;项目研究及实施期间采用分散和集中结台的方法,整个开发过程由项目申请单位(宝信软件)负责组织、协调和控制;并配备专门的质量保证人员(OA),对软件开发的全过程进行质,监督和控制。制定了项目不同研究阶段的具体目标,并落实到人,对阶段成果进行检查,目标明确,使研究工作得以顺利进行。

  经过承担单位的共同努力,取得了明显成效。该课题攻克了多项重大关键技术,形成了适应柔性生产的动态优化调度、网络环竟下的物流管理与控制,面向决策和操作的全面质量管理、生产全过程的动态成本控制、设备故障监测及评价分析与预报等国内领先的技术;申请了高速过程数据采集及存储分析方法、流程型生产线节奏控制方法,数据分发中心系统及数据交换方法等十多项专利;登记了信息系统应用集成平台、数据分发配遥中心系统、信息系统应用集成平台基础框架系统、宝信MES生产合同管理软件、宝信MES物料跟踪与实绩管理软件等近30项软件著作权。

  2 加强MES技术成果转化,实现MES软件产品

  宝信软件承担的国家“863”计划“冶金工业MES架构和关键技术研究与示范应用”旨在为国内流程制造工业,尤其是钢铁制造业提供以MES为核心的综合自动化解决方案。2004年,宝信软件被国家科技部认定为“十五,国家“863”计划成果产业化基地。

  2.1 形成产品的必要性

  冶金工业MES架构和关键技术的研究是面向企业的,本身必须提供成套的MES技术,形成产品的必要性可以总结为:

  (1)由于MES的大部分核心技术与控制模型必须固化在软件中,这些软件的设计与编制对最终用户来说是有很大难度的,必须由专门的软件供应商进行编制,才能使“863”计划的研究成果转化成企业的实际效益;

  (2)MES作为综合自动化系统中的核心组成部分,是一个集成度很高的系统,必须以整体框架的形式提供给企业,为确保系统的完整性和可用性,必须尽可能把这些技术转化成产品化软件,作为一个完整的软件包面市;

  (3)国外相类似的软件都是以不透明的黑盒式软件产品的形式提供,为了形成国际竞争力,确保我国在钢铁MES领域的技术核心和技术秘密,必须使本“863”计划的成果变成软件产品;

  (4)适应于冶金企业的MES系统是一个比较复杂的系统,包含大量动态控制和优化的技术,与企业生产现场的关系也十分密切,形成MES产品有利于指导冶金企业的生产作业。

  2.2 MES软件产品的形成

  宝信软件多年来在国内钢铁企业信息化三、四级生产管理计算机上的技术积累,以及各大学合作伙伴在相关研究领域的一些成果(如炼钢-连铸-热轧一体化技术等),在此基础上完成了整个软件产品的开发工作。

  首先,完成了针对冶金行业MES的应用解决方案,形成了具有产品化、模块化特点的《冶金工业MES软件需求规格书》,规格书共分10篇:总体、订单管理、生产管理、质量管理、作业计划管理、物料跟踪与实绩管理、工器具与轧辊管理、仓库管理、发货管理、历史数据管理。

  第二,在功能规格书的基础上完成了软件基本设计,软件基本设计书的结构主要包括:业务流程图、系统功能图、功能与处理逻辑说明、数据流程图、接口设计、数据库实体关系图、数据库表清单、数据库表结构、主要代码定义、画面与报表清单、画面与报表格式与逻辑设计等内容。基本设计文档《冶金工业MES软件基本设计书》由以下各部分组成:订单管理、生产管理、质量管理、作业计划管理、物料跟踪与实绩管理、工器具与轧辊管理、仓库管理、发货管理、历史数据管理及代码设计书。

  第三,在软件基本设计的基础上完成了软件的详细设计,包括业务流程图、系统功能图、功能与处理逻辑说明、数据流程图、接口设计、数据库实体关系图、数据库表清单、数据库表结构、主要代码定义、画面与报表清单、画面与报表格式与逻辑设计等内容。详细设计文档《冶金工业MES软件基本设计书》由订单管理、生产管理、质量管理、作业计划管理、物料跟踪与实绩管理、工器具与轧辊管理、仓库管理、发货管理、历史数据管理等部分组成。

  第四,完成了MES主体软件系统与各模型及辅助系统之间的继承与联调工作。软件产品除了主体的9大模块外,还有9个辅助模块作为产品的可选项。

  另外,完成了整个产品开发的后期制作工作,包括使用说明书、安装手册、软件介质光盘制作等工作。

  2.3 社会效益和经济效益

  到2008年,宝信软件在MES产品的开发上共形成了宝信MES生产合同管理软件、宝信MES工器具管理软件、宝信MES质量管理软件、宝信MES物料眼踪与实绩管理软件、宝信MES作业计划管理软件等近20项软件产品、MES产品先后获得上海市重点新产品、国家重点新产品等荣誉称号,同时,MES产品还是上海市专利新产品。

  对冶金企业的MES实施产业化工作,形成产品化的软件直接提供给企业,加速了各钢铁企业的信息化建设进程,也降低了信息系统实施时的风险;MES产品的大量和广泛的引用,大大降低了企业的资金投入。宝信软件的MES产品在冶金行业的信息化工程中迅速地得到了推广应用,主要应用工程包括:天铁集团冷轧制造执行系统、天钢集团厚板制造执行系统、沙钢厚板制造执行系统、湘潭钢铁公司宽厚板制造执行系统、河南安阳钢铁公司热轧制造执行系统、江阴兴澄钢铁公司产销系统、包头钢铁公司宽厚板生产制造执行系统、吉林通钢CSP热轧制造执行系统、上海浦钢厚板制造执行系统、上海一钢不锈钢公司制造执行系统、上海五钢公司生产制造执行系统、涟源钢铁公司冷轧薄板厂制适执行系统、梅钢公司制造执行系统、本溪钢铁公司二冷轧厂制造执行系统、山东鲁宝钢管制造执行系统、涟源钢铁公司CSP热轧厂生产制造执行系统、宝钢股份公司炼铁、炼钢、热轧、冷轧、钢管、厚板制造执行系统等60多孩MES系统,冶金行业应用市场已达到40%。

  2.4 工程应用完善了软件产品,产生了新的技术研究课题

  宝信软件的MES产品化软件大量的研究成果与核心技术应用到实际工程项目中,从而提高了这些工程项目的整体水平,同时,这些系统的成功应用又在实践中验证了MES产品化软件的技术架构、关健技术的正确性,反过来促进了MES软件产品的完善,特别是一些国际前沿性关键技术的研究,比如炼钢-连铸-热轧一体化作业计划编制技术、适应柔性生产的动态优化调度技术、满足敏捷制造的实时处理技术,完善的产品规范和冶金规范体系、实时动态的合同执行进程跟踪管理技术等。

  近年来,随着宝信软件的MES产品在工程上的大量应用,又产生了新的技术研究课题,如“高能耗流程行业MES工厂建模和仿真技术研究’,将以高能耗流程行业企业生产过程为核心,实现MES系统架构的平台化和组件化,可以根据流程行业的特点,配置出不同的工艺流程,从而可以实现不同领域企业的应用;对高能耗流程行业进行工厂建模,提炼出生产过程规则、约束和质量体系等的特征属性,在此基础上建立其应用控制模型,对冶金和化工企业中的工序、产线、机组和物料等生产过程基本组成部分进行属性分析和基本部件建模。又如“铁-钢生产优化调度技术研究”将对大型钢铁企业的铁水生产、运输、处理和使用机制进行分析研究,建立铁水物流的系统模型、运用当前先进的人工智能理论和优化算法,分析铁水物流的系统模型并结合生产实际情况,设计出合适的调度算法。

  3 制定MES行业标准,主导软件产品设计

  3.1 意义

  国内在MES研究与应用方面虽然起步较晚,但发展迅速,在流程等行业已经有了突破性进展。然而,由于国内还没有一个统一的MES实施标准,各企业MES的功能架构各异,企业如何来组织力,推进实施、做哪些必要的准备以及如何来评判MES产品的好坏等,对企业来说,上MES项目还存在着一定的风险,存在着诸如产品质量、实施能力、服务水平、选型、厂商价格等一系列问题。

  因此,如何打破国外在MES市场的垄断地位,国内许多企业都在呼吁尽快出台MES行业标准,研究MES领域特有的核心技术与关键点,形成我国自己的知识产权,规范MES市场,提高我国制造行业实施企业信息化的能力,避免受制于人,这对于真正地实现以信息化带动工业化,加快我国制造业提高在国际上的竞争能力,都具有非常重要的意义。

  3.2 目的

  《企业信息化技术规范制造执行系统(MES)规范》制定的目的是提供一个基本的、客观的、统一的参照和依据,建立基本的市场准入门坎,使企业在MES建设时有据可依,规范MES的开发和产品,使MES市场走向规范和有序。主要作用是:打破长期以来国外在MES领域内的垄断地位,结台中国的国情,建立我国自己的MES标准体系;指导企业如何规划、构建MES;以标准为依据,保证招标结果公平、公正、客观;指导企业用户对开发商技术服务进行监督与考核;为MES开发商提供一个标准构件体系;推动我国“以信息化带动工业化”方针的实施。

  3.3 过程

  宝信软件在三年多的时间里,按照原信息产业部的要求,通过国家生产力促进中心组织专家学者调查了多家企业,针对企业藉求,涌过对调查数据和技术资料的分析、研究、整理,形成了标准的初稿;然后在易亥试点企业中应用并验证;最后征求国内几十家企业以及领域专家的建议和意见,将其完善,形成了《企业信息化技术规范制造执行系统(MES)规范》并通过了评审。

  《企业信息化技术规范制造执行系统(MES)规范》遵循ISA SP95国际标准以及国际MES联合会定义的MES功能模型,给出了MES的相关软件功能、开发管理和实施管理的基本要求和方法,适用于MES产品开发机构、企业MES实施最终用户、独立软件测试人员、第三方选型与评标人员等。标准通过对影响制造企业MES共性的关键技术研究,提出符合国情并具有国际水准的MES产品构架,形成以MES为核心的制造业综合自动化系统整体解决方案,并通过大里应用企业的示范,使得标准内容日趋完善。

  3.4 成果应用

  电子行业标准SJ/T 11362-2006《企业信息化技术规范制造执行系统(MES)规范》于2006年9月26日由原信息产业部正式颁布以来,在制造型行业中得到了迅速的推广应用,特别是在有色、煤化工以及采掘等行业,宝信软件的主要应用案例有:

  (1)有色行业主要应用包括福建紫金铜业产销系统、中铝集团西南铝热轧制造执行系统、中铝集团西南铝冷轧制造执行系统、福建厦顺铝箔高精铝板带MES等。

  (2)采掘行业主要应用包括淮南矿业集团顾桥矿MES、淮北矿业集团祁南矿MES、淮南矿业集团顾北矿ME5、山东黄金股份公司焦家金矿MES等。

  (3)石化行业主要应用包括宁夏西部聚抓乙烯有限公司调度系统、上海魏碱股份有限公司调度系统、巨化集团生产管理系统、上海宝钢化工MES系统、梅山化工有限公司MES系统等。

  4 结 论

  从宝信软件的MES成果转化的实践来看,成果转化涉及技术研究、产品开发和工程应用等环节,技术研究,产品(构件)开发和工程应用之间应存在良性互动的关系。标准化工作是科技成果转化为生产力的桥梁,是组织现代化、集约化生产的重要条件。

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