冶金过程自动化技术丛书 冶金过程自动化基础.pdf

冶金过程自动化基础 2011-11-11 冶金过程自动化技术丛书 编委会 主编刘玢 副主编孙一康马竹梧蒋慎言漆永新 编委（以姓氏笔画为序） 马竹梧王京刘 价刘文仲 孙一康杨荃杨卫东杨传福 陈大刚蒋慎言童朝南漆永新 3-49 本书是叙述冶金生产过程自动化的基础篇，根据现代 冶金企业自动化系统分级规则来组织本书的内容。本书 第1章为概述，介绍了当代冶金企业自动化系统的分级方 法。根据计算机控制系统的分级分法，第2章至第9章分 别进行各级控制系统的叙述。考虑到先进控制理论在冶 金自动化领域应用的日益广泛，第10章对先进控制算法 及其应用作了简要的介绍。 本书由孙一康教授和王京教授负责编写。第1章由 王京和吕志民编写；第2章和第3章由吕志民编写；第4 章由宋勇、蔺凤琴编写；第5章由张达志编写；第6章由郭 强、王京编写；第7章由凌智、王京编写；第8章由郝春辉、 张勇军、王京编写，硕士研究生蔡贞伟参与了本章谐波和 无功功率补偿一节的编写工作；第9章由胡水平编写；第 10章由王京、李静编写，博士研究生赵海涛、硕士研究生 纪群和李洪全参与了本章部分内容的编写工作。孙一康 教授审核了全书。 特别要感谢本书所参考和引用的国内外专著和论文 的各位作者。尤其要指出的是本书多章内容参考了西门 子公司、； / 110公司、丁11110公司、施奈德公司、 100611公司、10116611公司、八\011公司的产品手册和 有关技术资料；在第6章中引用了蔡忠勇主编的现场总 线产品手册第1章中的部分内容；在第8章中引用了北 京科技大学信息工程学院李华德教授、倪忠远教授编写的 有关教材内容；在第10章中引用了北京科技大学信息工程 ，VI ， 前言 学院舒迪前教授专著预测控制系统及其应用的有关内容，以及安世奇博士、 陶红勇硕士、陆俊硕士的毕业论文内容。正是参考了以上作者和那些被本书引 用而未在此一一列名的论文作者的研究成果和文章，本书才能得以完成。为此 谨向以上各位著者表示衷心的感谢，没有他们的帮助就不会有本书的顺利 出版 由于自动化技术发展迅速，技术层面深远宽广，在冶金领域的应用日新月 异，因此本书只是编写了该宏大技术中的一小部分基础内容，尚有更多的技术 精华未被录入，加之编者水平所限，时间匆忙，文中定有许多不妥之处，恳望读 者批评指正。 编者 2006年9月 0畿 第1章概述 1.1冶金自动化系统的分级 1.2企业资源计划2 1.3制造执行系统 1.4生产过程控制系统08 1.4.1生产过程自动化的发展过程 1.4.2两类冶金过程自动化系统的主要区别 1.4.3冶金生产过程自动化的发展趋势⋯⋯ 第2章企业管理级级） 2.1冶金企业生产管理的特点 2.2企业管理级计算机系统的发展 2.2.1生产管理一体化 2.2.2经营管理一体化 2.2.3战略管理一体化 2.3企业资源计划（ 2.4冶金企业管理级计算机系统的功能 2.4.1销售管理子系统 2.4.2生产管理子系统 2.4.3质量管理子系统 2.4.4产品运输管理子系统 2.4.5财务管理子系统 2.4.6信息管理子系统 2.5冶金企业级管理系统建设中需要注意的问题⋯， 2.6企业管理级计算机系统和生产控制级 计箅机系统的联系 第3章生产控制级级） 3.1生产控制级系统的发展概述⋯⋯- 3.1.1生产控制级系统（的发展， 3.1.2制造执行系统（ 3.1.3生产控制级的特点 1 1 2 3 4 4 4 6 6 8 8 9 9 10 15 15 16 17 18 18 19 19 21 23 23 23 24 24 II 目录 3.2冶金生产控制级（计算机系统的功能 25 3.2.1 合同管理 25 3.2.2 生产计划管理 25 3.2.3 原料库管理 25 3.2.4 半成品库管理 25 3.2.5 成品库管理 25 3.2.6过程跟踪与动态调整管理 26 3.2.7 设备管理 26 3.2.8 质量管理 26 3.2.9 通信管理 26 3.2.10 生产实绩管理 26 3.2.11 报表管理 26 3.2.12 信息管理 27 3.3生产控制的原理和方法 27 3.3.1最优生产技术（。 27 3.3.2准时制生产01丁） 29 3.3.3 一体化生产控制策略 32 3.4生产控制级系统的实现 33 3.4.1生产控制级系统模型 33 3.4.2 13系统体系结构及软硬件平台选择 34 3.4.3匸3系统应用软件设计 37 3.5生产控制级系统应用开发实例 41 3.5.1项目背景 41 3.5.2需求分析 42 3.5.3 系统分析 48 3.5.4软件设计 51 3.5.5 系统测试 52 3.5.6 上线及维护 52 3.5.7 系统特点 52 第4章过程控制级级） 53 4.1过程控制级系统的主要功能 53 4.1.1设定计算和设定 53 4.1.2 物料跟踪 53 4.1.3 初始数据管理 54 4.1.4 数据通讯 54 4.1.5 生产报表 54 4.1.6 11画面 54 4.2过程控制级系统的硬件组成 54 目录 IX 4.2.1服务器 55 4.2.2 圆I设备 56 4.2.3通信网络 56 4.3过程控制级系统的软件组成 56 4.3.1系统软件 57 4.3.2 中间件 58 4.3.3 应用软件 59 4.4过程自动化系统在冶金生产中的应用实例 60 4.4.1 炼铁实例 60 4.4.2 炼钢实例 61 4.4.3 轧钢实例 64 第5章生产过程数学模型 67 5.1数学模型的定义和分类 67 5.1.1数学模型的定义和特点 67 5.1.2数学模型的分类 68 5.2数学模型建立的基本方法和步骤 69 5.2.1数学模型在冶金生产过程中的重要作用 69 5.2.2常用的几种数学模型及冶金过程典型数学模型 69 5.2.3数学建模的基本方法 74 5.2.4数学建模的一般步骤 79 5.3建模示例 80 5.3.1预测焦炭灰分的线性模型 80 5.3.2 25 1转炉全过程温度控制模型 81 5.3.3压扁接触弧长模型 83 5.3.4变形抗力模型 85 第6章基础自动化级（“级〉 88 6.1可编程控制器 88 6.1.1可编程控制器概述 88 6.1.2几种常用的可编程控制器 89 6.2多011高性能控制器 97 6.2.1多01；控制器的编程 98 6.2.2几种多上II高性能控制器的介绍 98 6.3基础自动化级通讯 101 6.3.1基础自动化级通讯的主要特点 101 6.3.2基于串行接口的通讯 102 6.3.3基于以太网的通讯 102 6.3.4基于现场总线的通讯 103 X 目 录 6.3.5 新的超高速网络⋯一 6.3.6 远程1/0技术 6.4人机界面技术皿）⋯- 6.4.1人机界面的基本功能 103 104 105 105 6.4.2人机界面的软件实现 105 6.5分布式计算机控制系统 106 6.5.1 概述 106 6.5.2 511[丁汇过程控制系统 107 6.5.3 2x 14011 仄5过程控制系统 109 6.5.4自主开发的热连轧多级分布式计算机控制系统 112 第7章自动化控制系统的网络技术 117 7.1计算机网络体系结构 117 7.1.1网络体系结构模型 117 7.1.2控制网络与信息网络的互联 121 7.1.3工业企业网的体系结构 122 7.2工业企业网的实现与应用 123 7.2.1局域网络技术 123 7.2.2高速以太网技术 127 7.2.3异步传输模式八丁“技术 132 7.2.4 1111X31161技术 137 7.3现场总线技术 139 7.3.1现场总线技术的定义 139 7.3.2现场总线的特点 140 7.3.3现场总线的通讯模型 140 7.3.4现场总线的标准 142 7.3.5几种常用标准现场总线介绍 ， 143 7.4工业以太网的应用 151 7.4.1 工业以太网在传动电控系统中的应用 152 7.4.2工业以太网在热连轧自动化系统中的应用 156 第8章电气传动控制系统 159 8.1直流电动机调速系统 159 8.1.1直流数字传动系统的一般组成 160 8.1.2 西门子公司51101 〇6只八70直流数字传动控制系统 162 8.1.3 32位全数字化直流调速系统八0032 169 8.2电力电子器件的发展 174 8.2.1 二极管（。 175 8.2.2 晶闸管（丁乂 143【0“ 175 目录 ，XI、 8.2.3 门极可关断晶闸管此外,其原辅材料都是不 断地配合或混合的,其中除发生物理变化外，还发生很多的化学变化。为了保证生产正常进 行，提髙产品质量，降低生产成本，钢铁企业的生产管理要满足以下要求第一是连续性，生 产组织应保证产品按生产工艺过程连续地通过各个工序，不发生或很少发生不必要的生产 物流中断。第二是比例性，生产过程各阶段、各工序之间，在生产量上保持一定的比例关系， 当发生物流不平衡时，采取适当措施调整或消除不协调的现象。第三是节奏性，生产过程各 阶段、各工序之间，在时间上保持各设备单元工作负荷的相对稳定，实现均衡生产。 为了保证复杂的冶金流程能够高效而有序的生产，现代综合性钢铁企业大都建立了企 业级计算机管理控制系统,简称14级控制系统。 任何冶金企业建设企业级管理系统并不是简单设计一套计算机管理软件的问题， 而是企业整个业务及操作的规范化，是企业利用现代化的管理理念和信息化手段对企业相 关业务流程进行整合，是利用信息化改造传统产业，提升企业生命力和产品市场竞争力的举 措。企业信息化是一项系统工程，它是借助现代信息技术，弓I进现代管理理念，对计划经济 时期形成的、不适应社会主义市场经济体制要求的落后经营方式、僵化组织结构、低效管理 流程进行全面而深刻变革。 本章在阐述冶金企业生产管理特点的基础上，叙述了 1级的发展过程和主要控制功 能，着重介绍了 企业资源计划以及在建设14级过程中要注意的问题。 2.1冶金企业生产管理的特点 钢铁企业由于其自身的工艺特点使得其生产管理方法不同于离散型企业，也不同于连 续型流程企业，钢铁企业的生产管理特点与其工艺特点具有密切相关性，其生产管理主要特 点如下 生产计划过程是一组合过程。在离散型制造企业中，采用或的计 划过程是化整为零，而生产过程是不断地组装，是化零为整。但钢铁企业不同于离散型制造 企业，钢铁企业的制造过程是一分解过程，是化整〈铁水）为零用户合同）的过程，而它的计 划过程是化零为整，即进行组炉和组坯的过程。生产过程中没有像离散型制造企业一样的 .冶金企业生产管理的特点 801主线，它的主线只能是用户合同。 、1、不同的产品往往采用不同的计划方法。钢铁企业的产品多种多样，成品有板、卷、 带、管、棒、线、型材等，中间品有板坯、铸、铁水等，不同的产品因为生产工艺条件和生产计 划中考虑的因素不同，在钢铁企业中没有通用的生产计划方法，目前一般是根据产品的不同 采用不同的计划方法。 生产的连续性要求生产计划调度具有实时性。在钢铁企业中许多工序之间衔接是 连续的，如冶炼和连铸工序，在生产过程中当发生任何对正常的生产计划执行有影响的故障 或异常后，应该能对生产计划进行实时调度，以将故障或异常的影响降至最低。如果生产管 理过程中不能进行实时调度，则钢铁企业中生产的连续性将不能得到保证，影响企业的生产 效益。 生产工序间的离散型衔接关系要求合理的库存。作为混合型企业的代表的钢铁企 业中有许多工序之间衔接是离散的，如热轧和冷轧、热轧与热轧精整、连铸与热轧之间。离 散型工序衔接关系可使衔接工序之间通过中间库存进行缓冲,缓冲不同工艺之间因生产约 束条件不同造成的生产物流的不匹配，降低对上下游工序之间生产计划匹配的难度。但库 存在企业生产中要占用大量的流动资金，增加产品的成本，同时增加产品的平均生产周期， 是现代化企业管理中应尽可能进行控制的因素。 生产的安排需求有一定的经济批量。钢铁企业的生产总体来说属于大批量生产， 在企业的生产安排中必须以设备的能力和工艺条件限制为基础进行合理的安排，每个工序 都有各自的经济批量，在生产计划中不能违背，否则将增加生产成本，企业的效益将得不到 发挥，甚至于生产计划不能执行。如，炼钢必须以转炉或电炉容量为单位组织生产，浇次计 划安排必须满足浇次连浇炉数要求，一个轧制单位轧制重量必须满足轧制单位的重量要 求等。 生产作业顺序安排受工艺条件影响。安排钢铁企业的生产作业计划时，生产作业 顺序受工艺条件影响较大，这与机械制造行业不同，如在热轧生产中，有的订货合同只能在 轧辊的某一轧制公里数范围内进行轧制。钢铁企业中，某些用户订货合同往往只能按某些 规定的顺序进行生产才能保证产品的质量，并保证生产过程物流衔接顺畅，也就是说冶金制 造质量控制与生产计划关系极大，质量控制不能独立于生产计划之外，即融质量控制于生产 计划编制与实施之中；生产计划编制与实施深刻反映了质量管理与控制。 设备的能力与生产作业顺序相关。在钢铁企业中，许多设备的能力并不为固定值， 而与生产作业计划顺序直接相关，因此生产排程时应充分注意生产的作业顺序安排，只有这 样才能充分发挥设备的产能，为企业创造更大的效益，如热轧排程中，轧制规格和钢种的合 理匹配以及轧制单位之间合理衔接将有助于提高热轧的产能。 冶一铸一轧之间的热送热装工艺需要采用一体化管理。在钢铁企业中为了节能降 耗,提高产量,简化工艺流程，缩短生产周期，增加企业效益和市场竞争力，纷纷在连铸与热 轧之间采用热送热装工艺组织生产。热送热装工艺要求将冶、铸、轧三道工序视为一个整 体，实现一体化管理，做到前后工序计划同步，物流运行准时化，充分利用高温的潜热，取消 或减少再加热过程。 一体化管理是指炼钢一连铸一热轧生产的一体化管理，统一计划，统一调度，统一制定 “列车时刻表“，使物流连续高效运作 。 8 ， 第2章企业管理级级） 2.2企业管理级计算机系统的发展 计算机开始用于解决钢铁企业中生产的问题时间可追溯到20世纪50年代。在美国 和曰本，人们利用计算机如1811401和〖“进行企业内的工资计算、成本核算、协助 制定简单的生产管理计划。进入60年代，开始使用计算机进行经营活动的单项任务处理， 如付款和财务管理，也进行生产计划的制定和生产数据汇总，但功能仍比较简单。在生产线 控制方面，美国麦克劳思厂热连轧率先实现了全线计算机控制。60年代末到70年代初，计 算机的性能提高，软硬件技术发展很快，价格不断下降，为钢铁企业应用这一工具创造了有 利条件，所以在软、硬件方面均发展很快。首先在日本君津厂建成在线生产管理系统，并在 一些新建厂如10对 采用计算机管理生产中的一切活动，逐渐形成计算机一体化管 理。美国一些钢铁厂则开发了轧钢过程仿真系统、轧机调整专家系统、计算机调度专家系统 等，并将计算机用于备品备件的库存管理。 80年代中期以后，许多轧钢厂改造了初期的过程控制系统和管理系统，一方面更新了 原有的硬件设备，开发大量新的软件;另一方面将网络技术用于分级控制系统，使管理、生 产、设计、控制逐步一体化，并且将应用范围由单一厂扩展到整个公司。 20世纪90年代后，在改进工艺的同时，对炼钢一连铸一热轧的集成生产管理方法进行 研究和开发，实现了炼钢一连铸一轧钢的一体化生产管理。 因钢铁生产在国民经济中的重要地位，钢铁企业的信息化建设一直走在企业信息化建 设的前沿。1962年，英国尺丁8钢铁公司将生产管理和过程控制相结合，形成了一个分级的 计算机控制系统，从下到上为生产过程级、生产控制级、生产管理级、全厂生产调度级，该系 统是冶金企业自动化分级系统原始的结构。到60年代后期，日本和欧美就有一些工厂陆续 建成了把企业中生产控制自动化系统和计算机生产管理自动化系统连接在一起的在线控制 管理一体化系统，是冶金企业自动化系统分级模型的维形。由于当时计箅机技术水平的限 制，这种一体化集成系统的功能还是比较有限的，一般没有包括企业中全部管理和控制功 能，许多关键功能还得依靠人来干预和实现。 国际上从80年代以来已陆续有一批钢铁企业建成了信息化系统，并已取得显著效益。 如美钢联所属年产700万I的加里厂，为建设企业分级自动化系统投资了 2.7亿美元，于 1990年建成投人运行，每年增加直接经济效益1 ， 6亿美元。在日本，新日铁、住友、川崎、曰 本钢管、神户制钢五大钢铁公司的许多钢铁厂，近年来相继更新了 20世纪6070年代建立 的计算机系统建立了现代化冶金企业自动化系统。韩国浦项的光阳钢铁厂，从1985年开始 动工兴建，从建设开始就同步建立分级企业自动化系统。 钢铁企业的信息化建设中，在生产、经营、战略各个范围内广泛采用集成，使企业的效益 不断提髙，主要经历了以下几个阶段。 2.2.1生产管理一体化 20世纪6070年代，美国麦克劳思（。出钢厂把计箅机应用于热轧。同时，英国 I 丁8钢铁公司斯彭塞尔钢厂开始开发管理和控制相结合的计箅机分级管理系统， 分成生产过程级、生产控制级、生产管理级和全厂生产计划调度级，并按此4级编制工序计 划调度方案。20世纪70年代侧重生产管理的一体化。日本新日铁的君津钢铁厂致力于开 企业管理级计算机系统的发展 9 发 ““ 1 01111116 37516111“，日本住友鹿岛钢铁厂的“了05“丁01 01111116 1-011011011 等 都是著名的生产管理一体化系统，他们采用在线计算机进行生产作业管理。20世纪70年 代后期，日本钢管的京滨钢铁厂建立了信息集成系统和应用集成系统。计算机管理系统结 构简单，但可以完成全厂一体化优化生产管理、调度和控制，使企业生产提到了一个崭新的 水平。日本新日铁大分厂建立了先进的生产管理计箅机系统，从订货到产品出厂实行了生 产和质量一体化管理。 2.2.2经营管理一体化 20世纪80年代侧重经营管理的一体化。管理扩大范围，由原来覆盖生产的企业信息 化系统发展到包括市场、经营、开发、分配为一体的企业资源管理系统。如日本川崎钢铁公 司建立了销售、生产、物流一体化系统。该系统可缩短生产周期,提高交货期完成率，提高对 用户服务水平等非价值竞争力，联通上下工序，使订货、生产和交货一体化，做到销售、生产 和物流一体化。台湾中钢开发了整体产销系统，以市场为导向，进行信息流与物流同步、产 销存跟踪管理，企业获得较大效益。日本住友金属也建立了全公司的销售、生产、物流一体 化管理系统，把总公司、各销售公司、各生产厂联结起来,统一计划管理。 20世纪80 代以来，钢铁生产管理系统建设中围绕着节能出现了连铸坯热送热装和 直接轧制三种工艺，这些工艺将炼钢、连铸到轧钢的各工序高温直接连接，集成一体,进行同 期化生产。与传统的连铸坯装炉加热轧制工艺简称冷装工艺）比较，其具有节能、提高产品 质量和成材率、简化生产工艺流程和縮短产品生产周期等特点。为此，国外许多钢铁企业， 如美钢联所属的加里厂、韩国的浦项、日本的新日铁、住友、川崎、日本钢管、神户制钢五大钢 铁公司的各钢铁厂,近年来致力于发展热送热装和直接轧制工艺，提高了热装温度、热装率 和直装率。这些巳成为衡量钢铁生产工艺装备的重要指标。 2.2.3战略管理一体化 20世纪90年代侧重战略管理的一体化。战略管理是为了适应日益加剧的市场竞争而 产生的，随着市场经济和社会化大生产的进程发展，企业必须从长远观点出发来谋求企业的 生存和发展。企业战略管理包括经营战略、产品战略、市场竞争战略如价格战略、名牌战略 等）、技术创新战略、国际化战略等。国际上先进钢铁企业均致力于战略管理系统的开发,取 得了显著的效益，如韩国浦项钢铁公司、日本住友金属等。 在生产管理中，自20世纪90年代，在改进工艺的同时，迫切需要对炼钢一连铸一热轧 的集成生产管理方法进行研究和开发，实现了炼钢一连铸一热轧的一体化生产管理。生产 工序的一体化管理，也就是统一计划、统一调度、统一制定“时刻表“，保证生产物流连续高效 运作，使物流和信息流尽可能同步，有效地发挥热装、热送和直接轧制工艺的作用，最大限度 地提高热装率和热装温度，进而达到降低产品成本，提髙产品质量，缩短产品生产周期的 目的。 国内钢铁企业信息化建设进程与国外大型钢铁企业相比稍显迟缓，信息化建设最为领 先的是宝钢股份公司，他们于1998年建成综合营销系统，实现了从订货合同到生产计划到 作业计划到出厂计划的关键路径，集成全流程的质量管理和财务成本信息。2002年底，武 钢建成公司级整体产销系统，实现销售、生产、财务、存货、技术质量、发货管理的集成。目前 10 第2章企业管理级级） 国内钢铁企业大都正在建设或立项建设全厂信息化管理系统，如鞍钢与美钢联合作全程开 发的鞍钢综合管理信息系统。 冶金企业分级自动化系统强调企业生产经营过程的各个环节，强调由技术、经营管理、 人和组织的集成，进一步达到物流、资金流的集成并优化运行,从而提高企业的市场竞争力 和应变能力。冶金企业信息化建设与离散型企业不同，离散型企业信息集成等关键技术较 为成熟，体现在众多的商品化的国内外 II或5软件中；流程型企业的管控一体化 系统,如炼油厂、化工厂等项目的研究与实施在国内外也研究得较多，此外，某些成熟的 21软件也适用于流程行业。对于混合型企业，如大型钢铁企业，各企业均是根据本企业 的设备和工艺进行实施,通用性差，难以买到整套成熟的技术与商品软件。 冶金企业信息化的关键问题是要体现企业的物流、资金流与信息流的统一。从其功能 的组成来看，冶金企业信息化体系结构是由信息管理系统、通信网络、生产控制、过程控制、 过程优化、质量控制、过程监控和运行支持及决策支持等子系统组成。 2.3企业资源计划 20世纪90年代初，美国著名的I丁分析公司6313 01-00 1110根据当时计箅机信息处 理技术的发展趋势和企业对供应链管理的需要，对信息时代以后的制造业管理信息系统的 发展趋势和即将发生的变革进行预测，从而提出了企业资源计划（， 并且所编制的计划使企业在满足需求的前提下，资源的 分配最合理和消耗最少、生产是最经济的，就成为现代制造企业的核心。 20世纪60年代以前，企业生产能力较低，制造资源矛盾的焦点是供与需的矛盾，计划 管理问题局限于为确定库存水平和选择补充库存策略的问题。经济批量的订货点法成为最 初的科学计划理论。60年代初，多品种小批量生产被认为是最重要的生产模式，生产中多 余的消耗和资源分配的不合理首先并大多表现在物料的多余库存上。制造业为了打破“发 出订单，然后催办“的计划方式，设置了安全库存量，为需求和订货提前期提供了缓冲。181 公司的约瑟夫，奥利佛博士提出了把对物料的需求分为独立需求与相关需求的概念，形成了 13企业资源计划（11 “在需要的时候提供需要的数量“的重要认识。为了解决原材料库存和零组件投产计划问 题，出现了以相关需求原则、最少投人和关键路径为基础的“物料需求计划“原理，简称 [[ ，简称“的概念。01在资源计划和 控制功能上的进步，其一是计划和控制的范围从制造延伸到整个企业;其二是资源计划的原 理和方法应用到非制造业。 211是对企业中所有资源包括三大流物流、资金流和信息流进行全面集成管理的管 理信息系统。0是建立在信息技术基础上，利用现代企业的先进管理思想，全面地集成 了企业所有资源信息，并为企业提供决策、计划、控制与经营业绩评估的全方位和系统化的 管理平台。01系统是一种管理理论和管理思想，不仅仅是信息系统。2系统总流程如 图2-4所示。 是制造业对其资源计划与控制为核心的集成的信息管理系统。系统具有以 下的特征 5是承载先进管理思想的媒体。首先是先进管理哲理、理论和方法的软件 封装。基本的“ II系统以物料需求计划“为基本原理，计划管理模型符合相关需 3企业资源计划（13 求、最少投人、关键路径三项基本原则，主要面向多品种小批量生产；现代21软件包容了 】1丁丄、07等更多的新的生产管理思想、理论和方法，扩展成为面向不同生产类型和多种 计划模式的企业，是各种有效管理方法的综合计算机化。当前的01又吸收了供应链管理 的敏捷制造技术，适应面向客户的管理模式和动态联盟型企业。由于5软件开发商对市 场份额和利润的追逐，由于企业对适应不断变化的市场竞争的需求，企业计划与控制系统软 件总在不断地丰富和改进。21是当今制造企业管理理论与实践经验的汇总，代表着当时 的最先进的管理思想、方法和技术。 经营预测 质量管理采购管理“一-一库存管理 生产管理 设备管理 应付管理 分销管理 销售管理 成本管理 总账管理 固定资产 管理 预算会计 工资管理 运输管理 应收管理 人力 图2-4 系统总流程图 01管理企业的计划与控制。5是企业资源计划与控制的计算机优化的工具， 其首要功能特征是计划。从到 II再到，唯一没有变化的是“““- 18 “即计划。作为一个0 软件，能不能按照原理做计划是辨其真伪的试金石。 21将制造企业资源的计划与控制的范围、深度逐步扩大、加深和精细化。0将企业的 计划方法引入现代概念的优化轨道,为企业以计划为核心的业务流程的再造提供坚实、高效 的基础，是现代制造企业信息化的切入点。 01是高度集成的管理信息系统。与传统的管理软件相比，21系统是高度集成 的。在“ II系统中，企业各种管理业务数据经过统一设计，或存放在一个统一的数据库 中，或采用分布式数据库，但同一数据必须是单一数据源。II实现了企业业务流的集 成，即企业横向业务过程物流一信息流一资金流的集成。企业各业务作业之间不必通过手 工或“接口“传递数据、指令、报表等信息。历史上被计算机管理单项应用肢解了的企业又恢 复了统一。6；则是企业的三维集成系统除物流一信息流一资金流的集成外，还有全供 应链从采购一制造一分销各环节的资源无间断的集成和办公自动化一业务事务处理一决策 支持的集成。 1是企业的战略工具。511是战略工具，511111对任何企业来说都不是 太小的投人，较长的实施周期和短时间不很显著的收益，全员动员的工业工程“补课“，业务 流程再造的巨大工作量和阻力，一把手的决心、毅力和对全局的控制能力，都是实施这种战 略工具的风险。因而在描述应用/II的诱人前景的同时，必须注意到与之相伴的 风险。 14 第2章企业管理级级） 211建设对企业来说至关重要,建设成功后3系统将在企业管理中起到如下作用 提供集成的信息系统，实现业务数据和资料共享。 理顺和规范业务流程,消除业务处理过程中的重复劳动，实现业务处理的标准化和 规范化，提供数据集成，业务处理的随意性被系统禁止，使得企业管理的基础工作得到加强， 工作的质量进一步得到保证。 0〉由于数据的处理由系统自动完成，准确性与及时性大大提高，分析手段更加规范和 多样，不但减轻了工作强度，还将促进企业管理人员从繁琐的事务处理中解放出来，用更多 的时间研究业务过程中存在的问题,研究并运用现代管理方法改进管理，促进现代管理方法 在企业中的广泛应用。 加强内部控制，在工作控制方面能够做到分工明确，适时控制，对每一环节所存在 的问题都可以随时反映出来，系统可以提供绩效评定所需要的数据。 通过系统的应用自动协调各部门的业务,使企业的资源得到统一规划和运用，降低 库存，加快资金周转的速度将各部门联成一个富有团队精神的整体，协调运作。 帮助决策，公司的决策层能准确地得到企业动态的经营数据和利用21系统的模 拟功能来协助进行正确的决策。 5系统目前在离散型企业的应用取得了巨大成功，其核心生产计划与控制算法还是 旨,一般01系统包含的模块有 销售管理； 采购管理； 0〉库存管理； 制造标准； 主生产计划； 物料需求计划； 能力需求计划； 车间管理； 丁管理； 化）质量管理； 账务管理； 02〉成本管理； 固定资产管理； 工资管理； 人力资源管理； 分销资源管理； 设备管理; 供应链管理； 工作流管理； 系统管理。 2.4冶金企业管理级计算机系统的功能 15 2.4冶金企业管理级计算机系统的功能 在2.1-2.3节中已经介绍了冶金企业的生产管理特点、冶金企业自动化系统发展和 的发展、特征及其主要功能。作为混合型企业代表的钢铁企业的生产管理不同于离散 型企业，也不同于流程型企业，在钢铁企业的生产管理中并不存在像离散型企业中存在的 60“主线，因此也就用不到以801为基础的算法。钢铁企业的制造过程是一分解 过程，是化整为零，它的计划过程是化零为整，即进行组炉与组坯，这与离散型制造业的流程 正好相反，因此商品化的离散型企业21系统不适用于钢铁企业。 虽然目前还没有商品化的成套的钢铁企业信息化系统，但钢铁企业在信息化建设中，可 以借鉴离散型企业和流程型企业实施分级自动化系统的经验，并参考同类型企业的实施经 验和企业自动化系统体系结构,规划本企业的分级自动化系统和实施方案，并确定具体的企 业级管理系统的功能。 目前国内外钢铁企业建设的企业管理级（的功能并不完全相同，均是根据本企业的 产品类型、采用的工艺和技术条件进行建设,但一般来说建成的企业级经营管理一体化系统 都具有如下功能 销售管理子系统； 生产管理子系统； 质量管理子系统； 产品运输管理子系统； 财务管理子系统； 信息管理子系统。 除上述功能外，有许多企业建设的企业管理级系统还具有如下功能 固定资产管理子系统； 人力资源管理子系统； 设备及维修管理子系统； 能源管理子系统； 决策支持管理子系统。 建成的经营管理一体化系统均实现了以巿场为导向，合同为主轴，财务为中心的企业生 产经营全程管理。功能作用范围从接收用户订单、合同处理、计划编制、生产指令下达、生产 实绩收集、质量控制、发货管理等环节，直至合同结算完成，构成企业产、供、销等企业活动的 计算机管理闭环。在每一环节均可做到随时跟踪,对各生产单元包括炼钢、热轧、冷轧或其 他成材生产）可以达刭实时跟踪。系统可动态反映每个用户合同的执行情况，可对产品的质 量进行全程跟踪，可随时打印最新的生产报表、财务报表和质量分析统计报表，为企业的领 导提供决策依据。 2.4.1销售管理子系统 销售部门在企业的供需链中处于市场与企业的供应接口位置，主要职能是为客户与最 终用户提供产品及服务，从而实现企业的资金转化并获取利润，为企业提供生产与发展的动 力源泉，并由此实现企业的社会价值。 16第2章企业管理级级） 作为大批量生产的钢铁企业，尤其是板带生产企业，在市场经济条件下多数企业已将生 产组织方式由以产定销,转变为以销定产，即按用户的订货要求组织生产。它的特点是必须 保证订单的交货期，尽量减少产品库存积压。 市场经济条件下,产品的销售对企业的效益发挥起着非常重要的作用，一般情况下建设 的销售管理子系统的主要功能包括价格管理、资源管理、销售合同管理、客户管理、货款管 理、销售账务管理等。它们之间的关系如图2-5所示。 客户资料 销售业务 客户管理 价格管理 资源管理」 销售账务 销售合同管理 巿场商情 1 预收货款管理 销售结算管理 图2-5销售管理子系统功能关系图 2.4.2生产管理子系统 钢铁企业作为制造型企业，它的目标就是以生产出的钢铁产品作为自己的赢利和生存 手段，它必须用最少的资源消耗，获取最大的增值。有效的资源获取、转换和分配成为钢铁 企业经营活动的主要内容。 资源的获取、转换和分配是通过它的计划与控制来完成的。编制满足需求数量和交付 期的计划，监督和控制该计划的实现;并且所编制的计划使企业在满足需求的前提下，资源 的分配最合理和消耗最少、生产是最经济的，就成为现代钢铁企业的核心。企业的利润主要 来自于生产过程资源转换中的增值。所以，钢铁企业管理信息化和现代化应该从企业核心 业务的计划与控制着手，应根据钢铁工业的生产工艺和生产管理特点建设相配套的一体化 生产管理子系统。 生产管理子系统是冶金企业的企业级管理（系统中操作最为频繁，与企业生产效益 发挥最为直接的子系统,各钢铁企业根据工艺特点和生产管理方式的不同，建成的一体化生 产管理系统的功能也不尽相同，一般情况下生产管理子系统主要功能应包括材料设计、合 同处理、合同合并、产能计划、合同计划、材料转用充当、材料申请、合同跟踪、物料挂单、各区 作业计划、产品准发、半成品和原枓存货管理如板坯存货管理、热轧存货管理、冷轧存货管 理）、热送热装计划、产线追踪与生产实绩收集等。它们之间的关系如图2-6所示。 钢铁企业建成的生产管理子系统是一个以合同为主轴的生产管理系统，系统可动态反 映各订货合同在各生产工序的排程量、已生产量、存货量等信息，掌握合同生产进度及实物 动态，可根据资源情况作适当调度和安排，并可根据设备的能力进行动态交货期的预测。全 公司以统一的合同资料进行生产组织,增加了生产管理的透明性。 4冶金企业管理级计箅机系统的功能17 销售合同一 材料设计1 合同处理 巧 少 产品准发 成品 存货管理 质量判定 一合同合并 1 合同计划 乙 材料 一 转用充当 材料申请 \少 合 同跟踪 产线追踪 各区 作业计划 物料挂单 入 半成品或 原料存货 产能计划质量判定 图2-6生产管理子系统功能关系图 2.4.3质量管理子系统 企业依靠提供产品与服务获取利润，由于市场竞争日益激烈，市场的竞争同时也是技术 的竞争、质量的竞争。质量是企业持续生产的根本，质量是企业的生命，是改善企业生产经 营管理、降低成本及提高效益的重要途径。 钢铁冶金行业有别于其他行业的主要特征在于其最终产品需要用大量的特征属性值来 描述，如一个最终产品只有确定了钢种、规格、力学性能、质量标准等一系列具体的特征属性 值才算真正确定了一个产品。同样或类似的产品，因为用户订货的标准不同，在企业生产中 所要检验和控制的项目可能会存在较大的差别。产品的质量属性一般都由顾客订单加以定 义，并需要将其准确无误地传送到整个生产过程的各个环节，其中包括从销售到采购，从生 产到送货等各个环节。在生产过程中，可能又会增加上百个过程控制属性，从而会产生巨大 的数据量。 钢铁企业14系统中质量管理系统应能满足企业质量管理的特殊需求，同时因为钢铁 产品的质量控制往往与生产计划安排密切相关，同样质量管理系统应该适应这种特殊的生 产需求。钢铁企业生产中，同类型的产品可能会有多种标准，企业如何进行质量控制才能满 足产品的交货标准要求是钢铁企业的质量管理系统必须解决的问题。国内外的钢铁企业在 总结与吸收他人的经验基础之上，采用规范化的冶金技术规范和产品规范对产品的质量进 行管理取得了成功。 目前建设的质量管理子系统的主要功能包括冶金规范管理、产品规范管理、品质设计、 质量判定、质量统计分析、化物性能记录管理、质保书管理等。质量管理子系统各功能关系 及与其他系统之间关系如图2-7所示。 建成的质量管理系统中的冶金规范为企业管理级（系统中的桥梁，将销售管理、质 量管理、生产管理紧密结合,可让企业做到最佳生产并保证产品质量、交货期，满足客户对产 品质量的弹性化需求，稳定企业与客户之间供货关系。 18 第2章企业管理级（级） 质检管理系统 ；销售合同 冶金规范 管理 IX 产品规范 管理 品质设计 生产组织 质量控制 合同跟踪 生产实绩 化物性