钢铁企业无缝钢管生产中ERP和APS整合系统设计研究

　　0 引言

　　钢铁企业生产是离散与连续同时存在的多阶段混合式生产方式，在生产中既要考虑工序和资源材料方面的限制，同时也要考虑钢铁生产中高温、高压和特殊因素。在如此动态复杂的生产工艺下，ERP系统无法对复杂的生产过程实现细致、准确的管理。由于ERP系统无法实时获取生产现场的数据，也不能进行实时的生产调度，所以管理人员只能根据粗略产能计划安排生产，无法执行生产计划。生产计划得不到准确的安排和执行，导致现有资源得不到充分利用、造成过多库存量、客户交货期发生延迟。因此，在钢铁企业ERP系统中融合高级计划与排程(APS)系统的功能能够在一定程度上解决上述问题。

　　1 无缝钢管生产流程及其生产中ERP的限制

　　1.1无缝钢管生产工艺流程介绍

　　钢管有多种分类方法，从加工制造的角度可分为焊接钢管和无缝钢管。本文以无缝钢管生产中的计划与调度问题作为研究对象。由于无缝钢管的生产计划与调度与其生产工艺紧密相关，因此，熟悉其生产工艺流程能够便于准确实施生产计划与调度。

　　无缝钢管生产工艺通常由热变形处理和冷处理构成。热变形处理是钢坯在高温条件下持续进行加工形成毛管，用到的设备包括穿孔机、连铸机和张力减径机。冷处理过程也称为精整过程，是指在正常条件下毛管加工为成品钢管的过程，工艺过程包括冷却、矫直、切割、探伤等。无缝钢管的加工方法有很多种，分为热轧、冷轧、冷拔，但多数客户订单要求热轧工艺。无缝钢管的热轧工艺流程如图1所示，依次经过管坯切割(折料)、加热炉加热、实心管坯穿孔、延伸机轧薄管壁、热轧工序、加热炉再次加热、精轧环节，最后加工为成品无缝钢管。

　　图1 无缝钢管生产工艺流程图

　　上述无缝钢管热轧工艺流程的管理与控制在现实中都是通过信息系统来实现。钢铁企业的信息系统主要包括公司级系统(ERP)、车间级系统(MES)和生产线控制系统(PCS)。而钢铁企业的各级生产系统并不是孤立存在的，系统之间要完成信息的交互。因此，有必要把各系统作为一个集成系统看待，而集成系统的表现形式为系统间功能的分担和数据信息交互。

　　1.2无缝钢管生产过程中ERP系统的限制

　　钢铁企业的无缝钢管生产是面向订单的生产方式，这种生产方式要求企业能够实现最少库存量和履行客户交货期。为了完成库存和交货期的要求，需要详细的生产计划与调度方案。但钢铁企业的ERP系统主要包括订单管理、销售和运作计划、主生产计划、产品管理等模块，对于详细的生产计划与调度方案不能提供很好的支持。

　　钢铁企业ERP系统中主生产计划模块只能完成粗略产能计划，粗略产能计划只能了解关键资源的能力需求，比较关键资源的可用性，总体掌握关键资源的情况，并没有细分出关键资源如何利用。除了粗略产能计划ERP系统中还有其他能力计划工具，如能力需求计划和物料需求计划。能力需求计划可以确定更详细的劳力和机器数量来满足主生产计划的要求，但是如何完成主生产计划的坯料设计、生产组批、作业调度等功能，却不能给出详细的描述。钢铁企业ERP系统中计划工具的使用依赖于资源无限能力假设，如果某一资源被负荷使用，那么原计划将无法合理执行。

　　以上所述的详细生产计划和调度能够通过高级计划与调度系统(APS)实现，因此，有必要将APS系统引入钢铁企业。但是现有ERP系统功能与APS系统的部分功能有重合之处，如何使ERP系统和APS系统进行融合，形成一个整合系统，是无缝钢管生产计划与调度得以精确实施的关键。
(本文不涉密)
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