面向ERP/MES的钢铁行业集成化生产管理系统的研究和应用
摘要
目前钢铁市场竞争日益激烈，产品生产呈现多品种小批量的趋势，同时要求产品质优价廉、准时交货、并提供优质的售后服务。钢铁企业要在竞争中获胜，必须保证在向敏捷化、连续化、自动化生产发展的同时，实行实时高效的生产管理策略，加强生产管理和各生产环节之间的衔接，充分发挥现有资源的生产能力，解决由于缺乏生产计划造成的宏观生产失控，以及调度系统不完善导致的实时监控紊乱等方面的问题。
本论文针对上述问题进行了以下研究工作：
(1) 在对钢铁行业信息化体系结构及先进的生产管理理念ERP、MES、JIT等进行深入研究的基础上，提出了基于MRPⅡ与JIT相结合的先进的钢铁行业生产管理模式。
(2) 利用上述先进的生产管理模式，提出多层递阶的生产计划和动态实时调度策略，构建了面向企业上层管理ERP和下层执行MES系统的集成化生产管理解决方案。
(3) 利用统一建模语言UML对系统进行了面向对象的功能分析和结构设计，建立了面向ERP／MES的钢铁行业集成化生产管理系统的体系结构和系统原型。
(4) 将生产管理软件系统原型应用于实际案例，同时结合企业自身的实际情况和特点，开发了大连钢铁集团生产管理系统。
本文所研究开发的面向ERP／MES的钢铁行业集成化生产管理系统，以先进的生产管理理念为指导，采用先进的生产计划调度模型，实现了企业管理层与生产底层的集成，达到了物流、资金流和信息流统一；以先进的建模工具为手段，构造出生产计划和调度整体优化的钢铁企业生产管理系统。通过对本系统的使用，实现了企业生产计划与生产调度的整体优化，最终达到缩短生产周期，加快资金周转，降低成本，提高质量和服务水平，追求最佳经济效益的目标。
The market competition in steel enterprises becomes severer. The production looks the tendency of many types and small lots. Products with high quality, low price, timely due time, better services are required. For gaining victory in the competition, the enterprises must implement real-time efficient strategies of production management and guarantee the development with agility, continuity and automation. The enterprises must strengthen production management and the link among different departments, fully use the resources to solve the problems of macro-production disorder because of lack of production planning and chaos of control resulted from dissatisfied scheduling systems.
The paper does some research for the described problem.
1. Through the research of steel information framework and advanced production management theories such as ERP, MES and JIT etc, the paper presents the advanced steel management mode based on the connection of MRPII and JIT.
2. Applying the described production management mode, the paper proposes multi-layer hierarchy strategies of production planning and dynamic scheduling. It builds integrative solution for upper management system ERP and lower execution system.
3. Using modeling tool UML, the paper analyzes the system functions, design the system structures and set up the software framework.
4. Practicing the software prototype and connecting real conditions and characteristics of the enterprise, the production management system of Dalian Steel Corporation is developed. Based on the advanced management theories and modeling of planning and scheduling, the
system software satisfies the integration of management and production, obtains the unification of flows of material, capital and information. With the advanced means of modeling, the steel management system is built. The system realizes the optimization of planning and scheduling, shorten the cycle of production, quicken the circulation of capital, decrease cost and obtain the goal of optimal economic benefits.
本论文针对上述问题进行了以下研究工作：
(1) 在对钢铁行业信息化体系结构及先进的生产管理理念ERP、MES、JIT等进行深入研究的基础上，提出了基于MRPⅡ与JIT相结合的先进的钢铁行业生产管理模式。
(2) 利用上述先进的生产管理模式，提出多层递阶的生产计划和动态实时调度策略，构建了面向企业上层管理ERP和下层执行MES系统的集成化生产管理解决方案。
(3) 利用统一建模语言UML对系统进行了面向对象的功能分析和结构设计，建立了面向ERP／MES的钢铁行业集成化生产管理系统的体系结构和系统原型。
(4) 将生产管理软件系统原型应用于实际案例，同时结合企业自身的实际情况和特点，开发了大连钢铁集团生产管理系统。
本文所研究开发的面向ERP／MES的钢铁行业集成化生产管理系统，以先进的生产管理理念为指导，采用先进的生产计划调度模型，实现了企业管理层与生产底层的集成，达到了物流、资金流和信息流统一；以先进的建模工具为手段，构造出生产计划和调度整体优化的钢铁企业生产管理系统。通过对本系统的使用，实现了企业生产计划与生产调度的整体优化，最终达到缩短生产周期，加快资金周转，降低成本，提高质量和服务水平，追求最佳经济效益的目标。
The market competition in steel enterprises becomes severer. The production looks the tendency of many types and small lots. Products with high quality, low price, timely due time, better services are required. For gaining victory in the competition, the enterprises must implement real-time efficient strategies of production management and guarantee the development with agility, continuity and automation. The enterprises must strengthen production management and the link among different departments, fully use the resources to solve the problems of macro-production disorder because of lack of production planning and chaos of control resulted from dissatisfied scheduling systems.
The paper does some research for the described problem.
1. Through the research of steel information framework and advanced production management theories such as ERP, MES and JIT etc, the paper presents the advanced steel management mode based on the connection of MRPII and JIT.
2. Applying the described production management mode, the paper proposes multi-layer hierarchy strategies of production planning and dynamic scheduling. It builds integrative solution for upper management system ERP and lower execution system.
3. Using modeling tool UML, the paper analyzes the system functions, design the system structures and set up the software framework.
4. Practicing the software prototype and connecting real conditions and characteristics of the enterprise, the production management system of Dalian Steel Corporation is developed. Based on the advanced management theories and modeling of planning and scheduling, the
system software satisfies the integration of management and production, obtains the unification of flows of material, capital and information. With the advanced means of modeling, the steel management system is built. The system realizes the optimization of planning and scheduling, shorten the cycle of production, quicken the circulation of capital, decrease cost and obtain the goal of optimal economic benefits.
引文
[1] 徐安军，田乃媛，刘青等．企业管理信息集成技术在钢铁工业中的应用．钢铁，1996，31(增刊)：145～146．
[2] 刘海河．钢铁业冶炼“软环境”．http://www.e-works.net.cn/ewkArticles/Category15/Article9213.htm,2002.7.
[3] Wu Yanrui. The Chinese steel industry: recent developments and prospects. Resources Poiicy, 2000, 26(3): 172～174.
[4] 孙宇，陈杰，蒋晓春等．略论制造执行系统研究．高技术通讯，1999，(10)：60～62．
[5] Rezayat M. Some Aspects of Product and Process Development in the 21st Century(Part 1).Computer Aided Design, 2000, 32(2):83～85.
[6] 张毅．企业资源计划(ERP)．第一版．北京：电子工业出版社，2001，48～51．
[7] Product Overview. http://www.consilium.com/prod_overview.html.
[8] Honeywell. POMS MES: Management of Manufacturing Operations from Dock To Stock for Healthcare and CPG Companies. Honeywell.
[9] MES (Manufacturing Execution System)(企业制造执行系统)系统．http://www.gztoday.com/jzgk/jzsm.html.
[10] 何麟生，杨章远，许志宏．应用信息技术加速我国钢铁工业现代化．钢铁，1996，31(4)：81～83．
[11] 胡仁安．钢铁工业自动化的新技术(下)．冶金自动化，2001，(2)：8～9．
[12] 王纪韶，谢学钧．钢铁企业计算机管控一体化系统的设计与实践．自动化博览，2001，28(3)：44～45．
[13] 新世纪的钢铁生产．http://www.kepu.com.cn/gb/technology/cybernetics/industry/idy606.html
[14] 罗鸿．ERP原理、设计、实施．第一版．北京：电子工业出版社，2002，15～23．
[15] 吴凡．钢铁行业实施ERP的产品结构设计计算机集成制造系统CIMS．2002，8(6)：500～504
[16] 刘晓冰，王枫．ERP的发展、现状及展望．工业工程，2002，5(2)：21～22．
[17] 王凌，王雄，金以慧．MES-流程工业CIMS发展的关键．化工自动化及仪表，2001，28(4)：1～3．
[18] 张峰．制造执行系统的研究和相关技术实现．小型微型计算机系统，1998，19(2)：28～32．
[19] 王志坚，蔡自兴，陈松乔．钢铁企业CIMS体系结构及技术路线的研究．计算机工程，1998，24(6)：71～76．
[20] 陈振宁．钢铁工业低成本CIMS的构成和发展．冶金自动化，1997，(1)：6～7．
[21] 吴光宇，徐心和．MRPⅡ适合钢铁企业CIMS吗．冶金自动化，2001，(1)：69～70．
[22] Gang Xiong, T.R. Nyberg. Push/pull production plan and schedule used in modern refinery CIMS. Robotics and Computer Integrated Manufacturing. July 2000 -Tampere - Finland
[23] (美)Richard B. Chase, Nicholas J. Aquilano, F. Robert Jacobs著：宋国防等译．生产运作管理—制造与服务．第八版．北京：机械工业出版社，1999，308～315．
[24] 韩茂祥，黎茹，茅晓鸣．MRPⅡ/JIT集成的理论分析与应用研究．技术经济，2001，(9)：58～59．
[25] 周勇，钟毅芳，万立等．MRPⅡ/JIT混合系统的研究．组合机床与自动化加工技术，1998，(5)：23～26．
[26] 上海现代物流人才培训中心．企业资源计划(ERP)与SCM、CRU．第一版．北京：电子工业出版社，2002，41～44，45．
[27] Xiong Gang, Nyberg Timo R.. Push/pull production plan and schedule used in modern refinery CIMS. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2000, 16(6): 398～400.
[28] 于解民，王国栋，刘相华．现代企业信息化管理平台的构筑—宝钢整体产销管理系统的开发．东北大学学报(社会科学版)，2000，2(3)：166～168．
[29] P. Cowling, M. Johansson. Using real time information for effective dynamic scheduling. European Journal of Operational Research. January 2002 - Nottingham-UK.
[30] 何霆，刘飞，马玉林等．车间生产调度问题研究．机械工程学报，2000，36(5)：100～101．
[31] 杨越．钢铁厂综合化生产调度系统．计算机应用技术，1998，(5)：22～23．
[32] 胡仁安．钢铁工业自动化的新技术(上)．冶金自动化，2001．1，1～3．
[33] 刘超，张莉．可视化面向对象建模技术．第一版．北京：北京航空航天大学出版社，1999，2～3，11～13．
[34] (美)Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson 著：邵维忠等译．UNL用户指南．第一版．北京：机械工业出版社，2001，9～11．
[35] (美)Wendy Boggs, Michael Boggs著；邱仲潘等译．UML With Rational Rose从入门到精通．第一版．北京：电子工业出版社，2000，18．
[36] 罗军，陈静．关于C/S客户/服务器技术的综述．自动化技术与应用，2000，19(2)：52～53．
[37] 王培进，李纲民．基于B／S结构的信息处理系统．烟台大学学报，2000，13(3)：194～195．
[38] 贾智平，吴修国，裴红．基于B／S与C／S集合模式的企业MIS结构探讨．微机发展，2001，(3)：17～18．
[39] (美)Ivor Horton著；马树奇，孙坦等译．Java编程指南．第1.3版．北京：电子工业出版社，2001，1～4．
[40] (美)George Koch, Kevin Loney著；梅钢等译．Oracle8完全参考手册．第一版．北京：机械工业出版社，1998，1～2．
[2] 刘海河．钢铁业冶炼“软环境”．http://www.e-works.net.cn/ewkArticles/Category15/Article9213.htm,2002.7.
[3] Wu Yanrui. The Chinese steel industry: recent developments and prospects. Resources Poiicy, 2000, 26(3): 172～174.
[4] 孙宇，陈杰，蒋晓春等．略论制造执行系统研究．高技术通讯，1999，(10)：60～62．
[5] Rezayat M. Some Aspects of Product and Process Development in the 21st Century(Part 1).Computer Aided Design, 2000, 32(2):83～85.
[6] 张毅．企业资源计划(ERP)．第一版．北京：电子工业出版社，2001，48～51．
[7] Product Overview. http://www.consilium.com/prod_overview.html.
[8] Honeywell. POMS MES: Management of Manufacturing Operations from Dock To Stock for Healthcare and CPG Companies. Honeywell.
[9] MES (Manufacturing Execution System)(企业制造执行系统)系统．http://www.gztoday.com/jzgk/jzsm.html.
[10] 何麟生，杨章远，许志宏．应用信息技术加速我国钢铁工业现代化．钢铁，1996，31(4)：81～83．
[11] 胡仁安．钢铁工业自动化的新技术(下)．冶金自动化，2001，(2)：8～9．
[12] 王纪韶，谢学钧．钢铁企业计算机管控一体化系统的设计与实践．自动化博览，2001，28(3)：44～45．
[13] 新世纪的钢铁生产．http://www.kepu.com.cn/gb/technology/cybernetics/industry/idy606.html
[14] 罗鸿．ERP原理、设计、实施．第一版．北京：电子工业出版社，2002，15～23．
[15] 吴凡．钢铁行业实施ERP的产品结构设计计算机集成制造系统CIMS．2002，8(6)：500～504
[16] 刘晓冰，王枫．ERP的发展、现状及展望．工业工程，2002，5(2)：21～22．
[17] 王凌，王雄，金以慧．MES-流程工业CIMS发展的关键．化工自动化及仪表，2001，28(4)：1～3．
[18] 张峰．制造执行系统的研究和相关技术实现．小型微型计算机系统，1998，19(2)：28～32．
[19] 王志坚，蔡自兴，陈松乔．钢铁企业CIMS体系结构及技术路线的研究．计算机工程，1998，24(6)：71～76．
[20] 陈振宁．钢铁工业低成本CIMS的构成和发展．冶金自动化，1997，(1)：6～7．
[21] 吴光宇，徐心和．MRPⅡ适合钢铁企业CIMS吗．冶金自动化，2001，(1)：69～70．
[22] Gang Xiong, T.R. Nyberg. Push/pull production plan and schedule used in modern refinery CIMS. Robotics and Computer Integrated Manufacturing. July 2000 -Tampere - Finland
[23] (美)Richard B. Chase, Nicholas J. Aquilano, F. Robert Jacobs著：宋国防等译．生产运作管理—制造与服务．第八版．北京：机械工业出版社，1999，308～315．
[24] 韩茂祥，黎茹，茅晓鸣．MRPⅡ/JIT集成的理论分析与应用研究．技术经济，2001，(9)：58～59．
[25] 周勇，钟毅芳，万立等．MRPⅡ/JIT混合系统的研究．组合机床与自动化加工技术，1998，(5)：23～26．
[26] 上海现代物流人才培训中心．企业资源计划(ERP)与SCM、CRU．第一版．北京：电子工业出版社，2002，41～44，45．
[27] Xiong Gang, Nyberg Timo R.. Push/pull production plan and schedule used in modern refinery CIMS. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2000, 16(6): 398～400.
[28] 于解民，王国栋，刘相华．现代企业信息化管理平台的构筑—宝钢整体产销管理系统的开发．东北大学学报(社会科学版)，2000，2(3)：166～168．
[29] P. Cowling, M. Johansson. Using real time information for effective dynamic scheduling. European Journal of Operational Research. January 2002 - Nottingham-UK.
[30] 何霆，刘飞，马玉林等．车间生产调度问题研究．机械工程学报，2000，36(5)：100～101．
[31] 杨越．钢铁厂综合化生产调度系统．计算机应用技术，1998，(5)：22～23．
[32] 胡仁安．钢铁工业自动化的新技术(上)．冶金自动化，2001．1，1～3．
[33] 刘超，张莉．可视化面向对象建模技术．第一版．北京：北京航空航天大学出版社，1999，2～3，11～13．
[34] (美)Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson 著：邵维忠等译．UNL用户指南．第一版．北京：机械工业出版社，2001，9～11．
[35] (美)Wendy Boggs, Michael Boggs著；邱仲潘等译．UML With Rational Rose从入门到精通．第一版．北京：电子工业出版社，2000，18．
[36] 罗军，陈静．关于C/S客户/服务器技术的综述．自动化技术与应用，2000，19(2)：52～53．
[37] 王培进，李纲民．基于B／S结构的信息处理系统．烟台大学学报，2000，13(3)：194～195．
[38] 贾智平，吴修国，裴红．基于B／S与C／S集合模式的企业MIS结构探讨．微机发展，2001，(3)：17～18．
[39] (美)Ivor Horton著；马树奇，孙坦等译．Java编程指南．第1.3版．北京：电子工业出版社，2001，1～4．
[40] (美)George Koch, Kevin Loney著；梅钢等译．Oracle8完全参考手册．第一版．北京：机械工业出版社，1998，1～2．