5.7纸/金属

　　制造纸和金属产品的工艺复杂，需要许多公共MES功能。生产通常由多个制造步骤组成，其间包括材料的储存和运输。因此，库存管理扮演着重要的角色。制造过程的特性是工艺混合：初始过程，如制浆或高炉运行是连续的。随后是批处理或过程工序(纸浆准备，连铸)。最后一组过程是离散和面向批处理的，是分开而不是聚合生产步骤。

　　这些过程的特点是生产成本高和规模大。输出常常由半成品构成，需要进一步的处理。因此，保证交付时间至关重要的。由于是时间密集型生产链，预测(生产调度)在重工业中十分重要。企业资源规划(ERP)系统，外部规划模块或内部MES组件用于块或粗糙规划。这就对MES提出了特别的挑战，必须部分协调不同过程阶段。本节的主要重点针对最初生产阶段。对于造纸生产，这包括了造纸机的运行到纸卷包装。对于金属生产，重点是熔化车间的运行。

　　5.7.1典型运行概述

　　客户订单经由IT基础设施接收，进入到系统的第4级，通常转移到ERP系统。从这些数据中，为给定等级收集大概的生产量，例如，每周的生产量，这是为了使生产设施能够有效和经济的利用。产品或等级的转换应最小化，由于转换成本通常比较高昂。因此，用MES或手动的调度方法把客户订单转换成生产工单。

　　为了尽量减少造纸机或钢铁设备昂贵的转换时间，转换通常在生产中执行，这就优化了生产率。制造过程生产特定等级或质量的产品。各个产品的模样仅在后续阶段才出现，例如在纸生产中的切割过程。只有在这个阶段，所希望的产品，例如不同尺寸的卷纸或纸张，可能生产出最终的特殊表层。

　　生产调度要求：

　　a)产品特性由库存的编号(库存可用的物品)来定义，而不是独有材料的编号。这个规程可用于这两个行业的客户订单处理。

　　b)为制造规划(尤其是重工业)预测数据。

　　c)工单和能力的协调(客户订单转换成多个生产工单)，因为生产执行需要多个步骤或阶段。中间存储容量的可用性也必须考虑。

　　d)确保供应商的交付时间，因为产品往往是中间产品(半成品)，需要进一步处理。

　　e)适应客户的订单。例如，顾客订了10吨A4的纸，具有特定属性，用巨型卷轴作为“原料”。在实际生产中，对应的裁剪规划是产量最大化的关键。在钢铁生产的相应关键因素是加热/板坯设计。

　　f)所需组件的维护，采购和可用性规划，例如在切割过程中，辊芯的正确尺寸。

　　g)与其他任务调度的密切协调，如储存或裁剪运行的优化。

　　h)关于生产性能(图15)的信息。

　　图15：生产性能信息(OEE)

　　生产准备要求：

　　a)检查材料是否可用，如果工厂状态令人满意并且可用，准备必要的组件。

　　b)产品转换的准备，包括所需设备。

　　c)材料运输(辊轴，包装，废品)，排空钢包和容器，并进行标准清洁。

　　d)确保所需资源的可用性，修正工作分配。

　　e)连续的质量分析(行规，趋势，问题)和其它特性，以及可能的详细调度调整。

　　生产执行要求：

　　a)监视过程的状态。对于复杂的流程工业，生产控制非常重要的。例如，在金属应用中包含多个温度和厚度控制器。在造纸机中，基本的重量，湿度和厚度要连续测量，并由两台机器进行横向控制。

　　b)早期发现潜在问题，并支持自动数据分析。

　　c)质量监视使用各种传感器(在线和离线)检查多个质量特性。由实验室进行样品的收集和分析。

　　d)对材料，排放和能源消耗数据进行跟踪，采集和分析。

　　e)由人工交互支持计算机辅助规划和控制系统。

　　f)在不存在集成平台时，由操作员手动分派过程阶段。

　　g)用起重机和叉车进行内部材料运输。

　　h)为每个客户订单编制质量文档，为交付准备所有文件。

　　生产评估要求：

　　a)用具有高度精密测量技术(极端温度，速度等)的自动化质量控制系统，以及相应的快速过程信息管理系统(PIMS)/实验室信息管理系统( LIMS)。

　　b)材料特性和专业文档的可用性。生产后，这些内容必须已经生成，因为质量文档常常是交付的一部分。

　　c)把多个质量特性与相应的客户需求进行比较，准备产品被拒绝或进一步再加工的可能行动。

　　纸张和金属制造是重生产过程。例如，一台8米纸宽的造纸机运行的速度是100公里/小时，每小时生产(或约1.3吨/分钟)80吨、基本重量为100克/平方米的纸。钢坯一般的重量约15到25吨。典型批次(加热)的重量从120至150吨，钢铁厂的典型吞吐量为50至100吨/小时。这导致每小时生产的价值为40，000到200，000欧元。因为两个行业的生产过程都是非常耗能的，所以良好运行MES是非常重要的。

　　5.7.2MES功能支持的运行

　　资源管理

　　定义管理

　　详细调度

　　分派

　　执行管理

　　数据收集

　　跟踪

　　分析

（罗克韦尔自动化（中国）有限公司 华镕）