首鋼礦業(yè)公司計控室項目經理陳中
一、首鋼礦業(yè)公司簡介
首鋼礦業(yè)公司隸屬于首鋼（集團）總公司，是首鋼重要的原料基地、全國知名的鐵礦產區(qū)。 自1959年建礦以來，經過幾十年的生產建設，首鋼礦業(yè)公司（以下簡稱“首礦”）已發(fā)展成為以采礦、選礦、球團、燒結為主業(yè)，兼營礦山裝備制造、礦山技術服務等非礦產業(yè)，集生產、科研、開發(fā)為一體的特大型現(xiàn)代化礦山企業(yè)。
二、MES實施背景
1.首礦數字礦山建設歷程
基于首鋼總公司發(fā)展戰(zhàn)略的要求和首礦自身的行業(yè)特點與企業(yè)特色，在新的歷史時期，首礦提出了建設“數字礦山”的發(fā)展戰(zhàn)略。“十五”以來，首礦確定了“一流的礦業(yè)、開放的礦山”的發(fā)展目標，并堅持以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，走新型工業(yè)化道路。
項目初期，首礦提出新上工藝設備必須具備計算機接口的要求，結合日常設備維護、檢修、改造，實現(xiàn)了計量檢測等基礎裝備數字化，以此作為兩化融合的切入點。依靠自主研發(fā)，首礦在采礦、選礦、燒結、球團、運輸五個生產工藝流程全面推進數字化，提高自動化水平，形成兩化融合的支撐。經過兩年的時間，首礦分期搭建了網絡，為兩化融合提供了硬件平臺。首礦建設數字礦山的重點是實施ERP和MES系統(tǒng)，變革礦山管理模式，實現(xiàn)了縱向全程貫通、橫向全面集成。在建設數字礦山的過程中，首礦一直以“應用、完善、成效、創(chuàng)新”的八字方針引領數字礦山的建設。
2.五級架構&四級四塊
數字礦山一般采用五級架構模式。一級為數字化儀器儀表，二級為過程控制程序，三級為生產執(zhí)行系統(tǒng)MES，四級為企業(yè)資源計劃系統(tǒng)，五級為決策支持系統(tǒng)。首礦在實施過程中發(fā)現(xiàn)，MES是以生產綜合指標為目標對生產過程、操作和管理進行優(yōu)化和固化的信息系統(tǒng)。MES不僅是二級和四級之間的橋梁，更是一套獨立運行的系統(tǒng)。
多年來，首礦致力于兩化融合，不斷改造和提升傳統(tǒng)產業(yè)，率先在2006年底建成了獨具特色的“四級四塊”數字礦山體系，在我國冶金礦山行業(yè)實現(xiàn)了歷史性突破。四級架構是從縱向角度對生產和管理信息系統(tǒng)的劃分，是數字礦山建設的基礎和框架。四級架構具體為：一二級為控制層，三級為執(zhí)行層，四級為管理層。詳情見圖1。
圖1 首礦數字礦山體系的四級架構
四塊是針對礦山特點，從橫向角度對生產和管理信息系統(tǒng)的劃分，是數字礦山建設的重點和主體。四塊，第一部分是地理信息系統(tǒng)GIS，第二部分是MES系統(tǒng)，第三部分是ERP系統(tǒng)，第四部分是辦公自動化OA。詳情見圖2 。
圖2 首礦數字礦山體系的四塊體系
3.成果與榮耀
首礦在冶金礦山行業(yè)是第一個嘗試數字礦山建設并取得突破的企業(yè)。經過十余年探索實踐和創(chuàng)新，數字礦山建設推動首礦企業(yè)自身發(fā)生了根本性的變化，在國內同行業(yè)起到了示范推廣作用。因此，首礦也收獲了行業(yè)的認可，獲得了中企聯(lián)“全國企業(yè)信息化建設典型示范單位”，中鋼協(xié)“現(xiàn)代化管理創(chuàng)新成果一等獎”、“科技進步二等獎”等獎項。
三、MES實施內容
1.MES系統(tǒng)實施過程
MES系統(tǒng)的實施是一個總體規(guī)劃、分布實施、重點突破、持續(xù)改進的過程。
系統(tǒng)實施前，首礦進行基礎裝備數字化、工業(yè)流程數字化以及基礎設施網絡化的工作，對業(yè)務流程進行標準梳理。2005年9月，首礦ERP項目正式啟動，同時成立了MES實施團隊。實施MES系統(tǒng)的團隊共17人，是由一把手組成的領導小組帶領業(yè)務專家、復合型人才組成的專業(yè)實施隊伍。MES實施團隊參加ERP的流程討論、藍圖設計等所有過程，目的是實現(xiàn)公司信息的集成和統(tǒng)一。2006年5月1日ERP系統(tǒng)正式上線，首礦自主開發(fā)的MES系統(tǒng)也同步上線。
2.MES系統(tǒng)功能
成功上線的MES系統(tǒng)的架構緊緊結合首礦行業(yè)的特點，打通生產，優(yōu)化生產全過程，連通上下游，實現(xiàn)產供銷一體化。MES系統(tǒng)貫通計劃層與控制層，實現(xiàn)組織、業(yè)務、數據的全面集成。具體見圖3。
圖3 首礦MES系統(tǒng)架構
MES系統(tǒng)一期上線的時候，有110個業(yè)務功能，涉及到11個工廠，操作人數超過了千人。MES系統(tǒng)包含生產系統(tǒng)、設備系統(tǒng)、質量系統(tǒng)、物流系統(tǒng)等。因為首礦自有鐵路運輸，所以首礦的MES系統(tǒng)中包含運輸系統(tǒng)和物流系統(tǒng)。
MES系統(tǒng)各模塊間以生產系統(tǒng)模塊為中心，質量系統(tǒng)對生產過程進行質量管理，設備系統(tǒng)對生產系統(tǒng)中所使用的設備進行管理，運輸系統(tǒng)對產品進行運輸管理。詳情見圖4。
圖4 MES系統(tǒng)模塊間關系
MES系統(tǒng)重點是生產系統(tǒng)模塊，系統(tǒng)根據從四級獲取的生產訂單，分解到班計劃，采集皮帶秤量或手工錄入量，根據部分磅單量計算投料量和產量，根據質檢結果，扣除水份，上傳干量到四級。
物流系統(tǒng)模塊：根據從四級接收到的采購訂單形成火車運輸接車單，進而形成火運和汽運運輸單，貨物通過檢驗計劃的檢驗后即可收貨給四級。系統(tǒng)根據從四級接收到的銷售訂單（或倒運申請）經過同樣的流程，銷售發(fā)貨（或物資轉儲）提交到四級。
質量系統(tǒng)模塊：從四級獲取檢驗計劃，三級中隨著物料移動產生計量單的同時自動產生對應的質檢委托單，完成取樣、制樣、化驗工作，錄入質檢結果，質量結果上傳四級。
質量系統(tǒng)典型流程可見圖5：
圖5 典型流程—貨運采購進廠流程
3.MES系統(tǒng)特點
業(yè)務建模立體化：綜合首礦的多種業(yè)務管理需求，在以往單一的業(yè)務流程建�；A上形成了“工藝路線建模、管理流程建模、決策支持建模三維業(yè)務建模體系”。對工藝流程進行縱向貫通，對管理流程進行橫向拓展，進而高度提升系統(tǒng)決策支持能力。
系統(tǒng)設計模塊化：系統(tǒng)設計遵循“功能獨立，高內聚低耦合”原則，通過模塊化設計可以獲得獨立的模塊、獨立的功能。系統(tǒng)開發(fā)更加容易，且有利于系統(tǒng)的順利實施。
軟件研發(fā)平臺化：將MES看作一個企業(yè)信息化管理的平臺，該平臺由生產、質量、設備等各個業(yè)務子系統(tǒng)構成。使其擁有統(tǒng)一的界面、統(tǒng)一的授權、統(tǒng)一的接口。進而MES系統(tǒng)更具可拓展性、具有更強的適應性，更加易于維護。
4.MES深度應用
從2006年到現(xiàn)在大約10年的時間，首礦對MES系統(tǒng)進行不斷的完善、擴展和提升。系統(tǒng)完善主要是對工藝流程的新增或者改造，以及對主體設備狀態(tài)進行自動轉移。工藝流程的改造重點是通過ERP系統(tǒng)與物資終身管理平臺集成，實現(xiàn)了從采購計劃到物資報廢的全生命周期管理。主體設備狀態(tài)自動轉移通過設備管理完成，MES對設備壽命周期全過程進行科學管理，實現(xiàn)設備長周期穩(wěn)定運行。
在系統(tǒng)應用過程中，首礦發(fā)現(xiàn)MES系統(tǒng)存在欠缺，因此提出“三大平臺”和“四大平衡”的概念。“三大平臺”指物資終身管理與核算系統(tǒng) 、集團化管理信息系統(tǒng) ，礦業(yè)公司技術管理平臺。“四大平衡”指礦業(yè)公司電平衡系統(tǒng)、礦業(yè)公司水平衡系統(tǒng)、礦業(yè)公司質量平衡系統(tǒng)及礦業(yè)公司金屬平衡系統(tǒng)。首礦的消耗主要是水和電兩大塊，所以針對這塊又進行了一些擴展。把水電數據采集上來，通過系統(tǒng)進行數據的實時分析。通過水電平衡這個系統(tǒng)，大大降低了首礦水電的消耗，以及過程中的損耗。
同時隨著數據的逐漸積累，數據的分析應用越來越重要，首礦加強了MES系統(tǒng)數據挖掘的應用。過去專業(yè)管理是遇到問題解決問題，現(xiàn)在通過數據挖掘分析，提高了專業(yè)管理精細化水平，已經逐步向發(fā)現(xiàn)問題解決問題、提出問題解決問題轉變。為公司的專業(yè)管理、領導決策提供有力支持。
四、MES應用效果和體會
1.提升管理水平
生產管理：利用MES系統(tǒng)強化了計劃執(zhí)行和物流流轉的精準性。一是實現(xiàn)了采選球燒幾大生產組織工序之間銜接環(huán)節(jié)信息的實時掌控。二是實現(xiàn)了主要生產工序主要生產信息的動態(tài)掌控。三是實現(xiàn)了物流流轉有序、準確、高效。首礦提出了“四個命中”，即在“規(guī)定的時間”，將“規(guī)定的質量”和“規(guī)定的重量”的物料到達“規(guī)定的地點”。
質量管理：MES系統(tǒng)實現(xiàn)了質量管理流程化、精細化，提升質量控制能力。一是改變原來質量各專業(yè)部門職能分割的局面，轉為流程式管理。二是系統(tǒng)自動生成檢驗批，使一線工作人員在系統(tǒng)中自動獲取檢驗任務。三是做到質和量一一對應，提供數據分析，促進專業(yè)管理水平提升。球團礦、燒結礦月平均品位波動范圍控制在目標值的±0.01%以內，大大提升了質量管控水平。
設備管理：通過MES的應用實現(xiàn)點檢定修工作流程化、標準化，形成了點檢到隱患，隱患到檢修，檢修再到點檢的閉環(huán)管理。首礦的隱患處理率提高了11%，故障發(fā)生頻率降低了46.56%。
2.提高管理效率
系統(tǒng)能夠實時、動態(tài)反映生產、計量、質量、物流等數據，可以隨時查詢和應用。數據和信息從最基層的計量、質檢、設備獲取或系統(tǒng)自動生成，保持數據和信息的及時性、準確性，增加業(yè)務響應速度。借助MES，各級領導、管理人員從大量的、重復性的、低管理含量的工作中解脫出來，工作效率大大提高。
3.加強管理基礎
系統(tǒng)包含大部分的標準化工作、定額工作、計量工作、信息工作等管理基礎工作，為管理基礎提供信息化手段。MES提供標準化的業(yè)務流程，并為技術標準、各類定額提供真實有效的數據支撐。MES提供豐富的查詢及分析功能，提供產供銷各類信息，增加數據的利用率。通過MES的實施，各單位業(yè)務更加清晰，崗位職責更加明確，相應的管理的標準化和規(guī)范化日趨明顯。
4.加快成果轉化
首礦經過多年的信息化建設，積累了大量的礦山自動化、信息化實踐經驗和成果，體現(xiàn)了多年的技術創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，形成了完整的數字礦山解決方案，培養(yǎng)和鍛煉了一支既懂管理又懂信息化、既懂現(xiàn)場工藝又懂自動化的專業(yè)隊伍。
5.MES實施體會
落實 “一把手工程”，是MES項目成功的關鍵。如果沒有一把手推動，MES項目是沒法推動的。因此，從上到下一把手都要成為MES項目的領導者、推動者和實踐者。
轉變觀念，管理變革，是MES項目成功的思想基礎。MES實施過程中必須有堅定不移的信心，把更新思維方式貫穿始終，推進綜合配套改革和創(chuàng)新。
強勢推動，完善機制，是MES項目成功的保障。首礦建立了企管處、信息辦、計控室三位一體的管理體系，將信息化應用納入每一名職工的崗位責任制。
深入應用，注重成效，是MES項目成功的重點。首礦實施MES過程中始終把深入應用放在第一位，不斷解決企業(yè)經營生產管理中的問題，持續(xù)進行完善、創(chuàng)新，取得成效。
以我為主，全員參與，是MES項目成功的不竭動力。首礦通過MES系統(tǒng)的實施造就了一支對專業(yè)管理有深刻理解的IT隊伍，培養(yǎng)出一支了解信息技術的專業(yè)管理隊伍，以及運用計算機開展工作的操作隊伍，廣大職工的智慧源泉被激活，這是MES項目成功的不竭動力。
本文根據首鋼礦業(yè)公司計控室項目經理陳中在第十屆中國制造業(yè)MES應用年會上的發(fā)言整理而成，未經本人確認。
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本文標題：MES建設首鋼礦業(yè)數字礦山
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