1、柴天佑柴天佑東北大學國家冶金自動化工程技術研究中心信息化是提高企業知識生產力的最有效的工具信息化是提高企業知識生產力的最有效的工具 現代管理之父杜拉克指出現代管理之父杜拉克指出:“知識生產力將日知識生產力將日益成為一個國家、一個產業、一家公司的競爭實益成為一個國家、一個產業、一家公司的競爭實力的決定性因素力的決定性因素”，“無論什么傳統產業，之所無論什么傳統產業，之所以能發展壯大，就是因為它們圍繞知識和信息進以能發展壯大，就是因為它們圍繞知識和信息進行了重組。行了重組。” 采用信息化的手段采用信息化的手段,圍繞著生產過程的信息和圍繞著生產過程的信息和知識對生產過程進行重組知識對生產過程進行重組

2、,將優秀的生產與操作經將優秀的生產與操作經驗、專有技術和知識提煉和融合到上述軟件系統驗、專有技術和知識提煉和融合到上述軟件系統中去，極大地提高生產力。中去，極大地提高生產力。金字塔型組織金字塔型組織 扁平化組織結構扁平化組織結構管理組織層次管理組織層次金字塔型組織：金字塔型組織：生產制造過程董事會總經理生產副總生產班工人生產部生產廠生產車間扁平化扁平化組織結構：組織結構：總經理總經理生產制造過程生產制造過程生產指揮中心生產指揮中心信息化才能實現企業扁平化管理信息化才能實現企業扁平化管理經營決策經營決策企業管理企業管理生產調度生產調度過程優化過程優化過程控制過程控制Purdue 模型模型BPS(

3、Business Planning System)PCS(Process Control System)MES (Manufacturing Execution System)BPS/MES/PC S結構結構 韓國浦項鋼廠 浦項董事長劉常夫認為： 21世紀信息管理將成為浦項生存與發展的關鍵，建立生產指揮中心： 新產品開發周期由4年縮短到1.5年； 交貨期由20-30天縮短到7天； 客戶產品庫存天數由30天縮短到24天以下； 月決算時間由6天縮短到1天； 標準成本計算時間由35天縮短到3天； 庫存原料周轉率由8.7次增加到12次。 1998年銷售額達92億美元，凈利潤9.297億美元， 粗鋼產量

4、2560萬噸，職工19300人，產量、人均產量均列世界前茅。 遼寧省排山樓金礦遼寧省排山樓金礦 ：黃黃金回收率提高金回收率提高1 1以上；生以上；生產能力由產能力由12001200噸日提高噸日提高到到20002000噸日，剝采比由噸日，剝采比由1010：1 1降低到降低到6.56.5：1 1，選礦，選礦成本由成本由73.0373.03元噸降為元噸降為3737元噸，采礦成本由元噸，采礦成本由5757元元噸降為噸降為4343元噸，人均元噸，人均勞動生產率勞動生產率7575萬元，是同萬元，是同類企業的平均水平的類企業的平均水平的1717倍。倍。( (圖一所示圖一所示) ) 圖一圖一 排山樓金礦排山樓

5、金礦據美國ARC公司調查,基于三級結構的MES可獲得效益為:質量提高19.2%,勞動生產率提高13.5%,產量提高11.5%.歐洲鋼鐵工業技術發展指南指出：歐洲鋼鐵工業技術發展指南指出：“對于對于降低生產成本、提高產品質量、減少環境降低生產成本、提高產品質量、減少環境污染和資源消耗只能通過全流程自動控制污染和資源消耗只能通過全流程自動控制系統的優化設計來實現系統的優化設計來實現”。 (Charbonnier (Charbonnier etet alal.1999).1999)綜合生產指標的分解綜合生產指標的分解企企 業業工工 廠廠單單 元元工作站工作站車車 間間設設 備備計計 劃劃執執 行行控

6、控 制制（a）多級遞階）多級遞階（b）分布式）分布式縱縱向向集集成成縱縱橫橫向向綜綜合合集集成成“零部件零部件1車間車間零部件零部件2車間車間零部件零部件n車間車間零部件零部件車間車間市場市場供應供應后勤后勤保障保障設計設計組裝組裝車間車間企業組織企業組織模式模式零部件零部件1廠廠零部件零部件2廠廠零部件廠零部件廠n零部件廠零部件廠設計設計集成集成外部企業協作外部企業協作市場市場供應供應后勤后勤保障保障核心零核心零件制造件制造企業核心技術企業核心技術 q 韓國造船業發展縱向比較： 1、調度和協調復雜調度和協調復雜 產品部件多產品部件多，可以獨立加工可以獨立加工，生產流程能夠并行、異步進行生產流

7、程能夠并行、異步進行；對于對于某一產品常有多種實現路徑可供選擇某一產品常有多種實現路徑可供選擇，設備功能冗余度大設備功能冗余度大，因此，因此增加增加了調度和協調的復雜性。了調度和協調的復雜性。 2、資源管理復雜資源管理復雜 由于每個操作可能涉及不同的物料、設備、工具及文檔等資源由于每個操作可能涉及不同的物料、設備、工具及文檔等資源，這些這些資源離散地分布在企業中資源離散地分布在企業中，因此在異步、并發的離散流程中資源管理因此在異步、并發的離散流程中資源管理復雜。復雜。 3、控制量相互獨立控制量相互獨立、流程切換代價小流程切換代價小 產品生產主要通過位移、角度等作為控制量進行物理加工產品生產主要

8、通過位移、角度等作為控制量進行物理加工，設備控設備控制參數由設計決定制參數由設計決定，不受物料物性影響不受物料物性影響，設備間獨立性強。流程切換設備間獨立性強。流程切換不存在象連續工業那樣復雜的啟停和清洗過程不存在象連續工業那樣復雜的啟停和清洗過程，主要是加工程序的上主要是加工程序的上載和刀具的更換載和刀具的更換，所以切換代價較小。所以切換代價較小。 4、勞力密集型、自動化水平相對較低勞力密集型、自動化水平相對較低 離散制造業企業由于是離散加工，產品的質量和生產率很大程度依賴離散制造業企業由于是離散加工，產品的質量和生產率很大程度依賴于工人的技術水平，自動化主要在單元級，例如數控機床、柔性制造

9、于工人的技術水平，自動化主要在單元級，例如數控機床、柔性制造系統等，因此系統等，因此,離散制造業是一個人員密集型行業，自動化水平相對較離散制造業是一個人員密集型行業，自動化水平相對較低。低。 人人 先進技術先進技術 服務型工廠服務生產服務生產環保型工廠資源再生資源再生創造型工廠先進技術生產先進技術生產自動化工廠基礎產品生產基礎產品生產信息信息基礎結構基礎結構生產生產 應用應用 應用技術應用技術 成熟技術成熟技術環境技術環境技術機器機器以信息技術為基礎的先進制造技術結構以信息技術為基礎的先進制造技術結構制造過程數字化、自動化、制造過程數字化、自動化、虛擬化、智能化虛擬化、智能化生產生產過程數字化

10、、自動化、過程數字化、自動化、虛擬化、智能化虛擬化、智能化管理數字化與智能決策管理數字化與智能決策設計數字化、協同化、虛擬化、智能化設計數字化、協同化、虛擬化、智能化企業數字化與智能化集成支撐系統數據庫計算機網絡企業資源計劃系統（ERP）生產執行系統（MES）生產過程控制系統（PCS）ERP層層PCS層層MES層層企業管控一體化系統總體結構框架示意圖企業管控一體化系統總體結構框架示意圖運輸綜合查詢與輔助決策應付帳款應收帳款檔案管理項目投資固定資產備品備件質檢生 產 調 度能源管理設備運行安全管理生 產 過 程 信 息 處 理 系 統原料庫房產品庫房財務管理生產動態成本控制生產統計計量溶出DCS

11、母液蒸發DCS赤 泥 洗滌DCS種分DCS焙燒DCS其他DCS關關系系數數據據庫庫系系統統實實時時數數據據庫庫系系統統供應管理銷售管理人力資源辦公自動化能源計劃生產成本計劃生產計劃運輸質檢計量 計計算算機機網網絡絡系系統統大修計劃綜 合 計 劃 管 理生產管理綜合統計選礦DCS過程PLC計量數據采集q 生產過程管理系統生產過程控制系統計算機支撐系統計劃管理生產作業計劃物料計劃能源計劃生產成本計劃生產統計生產調度物料控制與管理能源管理生產成本控制與管理生產執行設備管理綜合信息查詢與輔助決策質量管理生 產 過 程 信 息 處 理 系 統生產管理系統生產管理系統(MES)生產過程自動化系統過程自動化

12、子系統智能優化控制系統過程自動化子系統過程自動化子系統生產過程集成自動化系統生產過程集成自動化系統流程工業生產過程流程工業生產過程 關關 系系 數數 據據 庫庫 計計 算算 機機 網網 絡絡 系系 統統原料原料產品產品多媒體監控系統 實實 時時 數數 據據 庫庫過程自動化子系統過程過程綜合綜合自動化自動化系統系統生產管理系統生產管理系統計算機支撐系統計算機支撐系統過程控制系統過程控制系統生產計劃生產計劃生產執行生產執行過程控制子系統過程控制子系統過程控制子系統過程控制子系統實時數據庫實時數據庫關系數據庫關系數據庫計算機網絡計算機網絡生產統計生產統計生產計劃管理生產計劃管理生產統計生產統計生產分

13、析生產分析物料平衡物料平衡生產調度生產調度生產信息管理生產信息管理調度執行調度執行日常數據采集日常數據采集生產報告生產報告設備管理設備管理設備文件設備文件設備操作信息收集設備操作信息收集設備操作設備操作設備維護設備維護物料管理物料管理固定資產固定資產質量管理質量管理質量信息管理質量信息管理質量索引統計質量索引統計質量統計質量統計質量分析質量分析綜合查詢與決策綜合查詢與決策調度信息調度信息計劃和統計信息計劃和統計信息能量信息能量信息動態成本控制信息動態成本控制信息質量控制信息質量控制信息設備管理信息設備管理信息決策支持決策支持生產生產執行執行系統系統生產生產計劃計劃系統系統能源計劃能源計劃能源信

14、息管理能源信息管理能源消耗數據收集能源消耗數據收集能源消耗數據分析能源消耗數據分析能源設備管理能源設備管理生產作業計劃生產作業計劃生產計劃管理生產計劃管理生產統計生產統計生產分析生產分析物料平衡物料平衡生產成本計劃生產成本計劃成本計劃成本計劃成本核算成本核算成本監控成本監控成本分析成本分析成本控制成本控制物料計劃物料計劃物料采購物料采購物料統計物料統計物料跟蹤物料跟蹤物料分析物料分析產量質量成本消耗礦石處理礦石處理: 99臺臺: 振動篩、皮帶運輸與卷揚系統等振動篩、皮帶運輸與卷揚系統等豎爐焙燒豎爐焙燒: 242臺臺: 22豎爐豎爐, 4 干選機等干選機等 磨礦磨礦: 115臺臺: 15球磨機球

15、磨機, 8分級機分級機, 7 旋流器等旋流器等強磁選強磁選: 55臺臺: 25 磁選機等磁選機等弱磁選弱磁選: 脫水脫水:4 臺脫水槽臺脫水槽 磁選磁選: 30臺臺: 14 磁選機等磁選機等濃縮濃縮: 146臺臺: 5 濃縮大井等濃縮大井等圖5 綜合自動化系統的硬件結構Panoramic view of the FactoryMonitoring view of raw ores processingOperation panel ofraw ores processing Panoramic view of twenty-two roasters Monitoring view of sha

16、ft roasterMonitoring view of operation parameters Operation panel of control system Monitoring view of milling process Operation panel of control systemOperation panel of Magnetic dressing process Monitoring view of condensing process Operation panel of condensing processmanagement panel of optimal

17、control system of roasting Input of conditions Results of optimisationmanagement panel of optimal control system of milling Input of conditions Results of optimisationY1W1W2Y2U1W3Y3U2W4Y4U3q集成制造系統是實現設計、制造、管理一集成制造系統是實現設計、制造、管理一 體化系統的基礎體化系統的基礎 q計算機集成制造系統計算機集成制造系統（Computer Integrated Manufacturing Syst

18、emsComputer Integrated Manufacturing Systems，CIMSCIMS）q現代集成制造系統現代集成制造系統（ Contemporary Integrated Manufacturing SystemsContemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS CIMS ）控制系統計劃系統接口訂單管理意外事件管理數據采集物料輸運管理物料跟蹤管理工作站管理質量保障統計過程控制操作者管理維護管理供應商管理產品跟蹤文檔/產品數據管理過程數據/性能分析生產執行系統生產計劃系統數字化產品設計系統q計算機輔助設計 （Compute

19、r Aided Design， CAD） q產品數據管理 (Product Data Management ，PDM ) q主導生產計劃(Master Production Schedule )q物料需求計劃( Material Requirements Planning)q能力需求計劃( Capacity Requirement Planning)q車間場地控制( Shop Floor Control)q采購( Purchasing)q物料控制( Inventory Control )q產品數據( Product Data )q費用賬目( Cost Accounting )q訂單管理(Wor

20、k Order Management )q工作站管理( Workstation Management )q物料跟蹤管理( Inventory Tracking and Management )q物料輸運管理( Material Movement Management )q數據采集( Data Collection )q意外事件管理( Exception Management)q維護管理功能( Maintenance Management function)q操作者管理( Time and Attendance function)q統計過程控制功能( Statistical Process Control functi