夏志明1，王 懿2，丁 腾1，张 鑫2，彭顺成2，白树清1
( 1． 河冶科技股份有限公司 运保中心，河北 石家庄 050035; 2． 北京金自天正智能股份有限公司，北京 100070)
摘要: 介绍了河冶科技股份有限公司炼钢分厂针对原料工段出入库数据准确性差、盘库所需时间长等问题，对吊钩秤称重系统实施信息化改造的过程。通过铺设无线网络，为配料人员配备手持 PDA，吊钩秤增加二次仪表等措施，实现了原料工段称重数据的自动采集，改变了库存管理流程，库存盘点由“每月一结”到随时查询，数据准确性明显提高。
关键词: 吊钩秤改造; 串口通讯; 信息化管理
0 引言
河冶科技股份有限公司炼钢分厂原料工段是全公司生产的源头，它的重要职责主要是接收、存储废钢、合金等生产原料; 同时，为后续冶炼工序配料。
每次配料重量都关系到后续工序的产量和质量; 而原料的实际库存情况，对生产是否能够顺利进行，也至关重要。但是原料工段的入库/出库单据主要依靠手工填写; 而每次盘库也要依据这些手工单据，所以盘库时间长，数据与实际库存容易出现差错，不能让相关单位及时准确地了解库存情况。
为此，河冶科技股份有限公司在实施“钢铁生产智能管控系统”项目之初，就将原料工段吊钩秤改造作为基础信息化改造的重要部分。
1 改造主要内容
1． 1 改造前原料车间称重系统状态
改造前的原料车间，每次称重，都要靠配料工观察原吊钩秤的随秤显示，手动记录称量值。由于吊钩秤的随秤显示屏太小，而且废钢配料需要多次装卸，导致工人记录工作繁杂，容易出现记录错误情况。另外，物料的流转、出/入库管理都需要手工入账，给原料库的日常工作带来很大繁杂工作，以及管理上的隐患。
原料工段入库工作流程如图 1 所示。
原料工段配料工作流程如图 2 所示。
经过对改造前的入库流程进行分析，认为造成入库工作不便利的主要原因有以下 2 个方面:
( 1) 吊钩秤称重数据需要人工采集、记录。
( 2) 所有单据需要人工整理登记。
鉴于此，以吊钩秤称重数据自动采集为核心，实施信息化改造，减轻原料工段工作复杂度，实现精细化管理。
1． 2 原料工段称重系统硬件改造内容
首先，在原料工段铺设了无线网络; 为配料人员配备了支持 WIFI 通讯的手持 PDA。
其次，对原料车间的吊钩秤进行了升级，增加了二次仪表，使其具备串口通讯能力，并增加串口服务器，将吊钩秤二次仪表发出的通信报文信号“一分为二”，一路串口信号与新增设的重量显示大屏相连，便于操作人员观察，解决了原吊钩秤的随秤显示屏太小，不便于操作人员观察、记录难题; 另一路串口信号通过串口转无线网络设备，与新铺设的无线网络相连，将吊钩秤通信报文通过网络送至“数采服务器”，“数采服务器”负责解析报文，从而完成了自动采集吊钩秤称重的重量值的功能; 然后，“数采服务器”将吊钩秤的实际测量值，实时传递给操作人员的手持 PDA。
最后，操作人员可以在手持 PDA 上，完成将重量值与其对应的物料名称匹配工作，形成电子入库或出库单，返回给“炼钢二级核心服务器”; 最终，通过服务器上的库存管理模块，实现原料库的实时管理、及时盘库的功能。
改造完成后的网络拓扑图如图 3 所示。
1． 3 改造后称重工作流程
改造完成后，原料工段的入库流程如图 4 所示。
接料人员通过手持 PDA，在入库过程中，主要完成以下工作:
(1) 操作人员核对供货商的采购信息与手持PDA 上的派工单信息是否一致，核实采购单上原料信息与目标料位的储料信息是否符合，核实质检单的正确和完整性。
(2) 卸料过程中，操作人员在 PDA 上确认每次卸载原料重量( 核实手持 PDA 上数据与大屏显示值是否一致) ，而由系统自动累计，直到卸载完成。
(3) 操作人员确认最终“累计重量”( 由系统生成) ; 此时生成电子入库单，并上传服务器。
服务器收到“电子入库单”后，立即自动对库存情况进行一次更新，使服务器中的库存信息与实际库存情况相匹配。
原料车间的配料( 出库) 流程较改造前，也发生了根本变化，其流程如图 5 所示。
配料人员通过手持 PDA，在配料过程中，主要完成以下工作:
(1) 配料人员在手持 PDA 上，根据配料单提示，选择物料，开始配料。
(2) 配料过程中，操作人员在 PDA 上确认每次获取原料重量( 核实手持 PDA 上数据与大屏显示值是否一致) ，而同种原料的重量由系统自动累计，直到配料完成。
(3) 配料人员确认最终“累计重量”( 由系统生成) ; 此时并不生成最终的电子出库单，而是在配料到达目的地后，由该工序接收工人核实后，在手持PDA 上确认，才生成最终的电子出库单，并上传服务器。
服务器收到“电子出库单”后，立即自动对库存情况进行一次更新，保证服务器中的库存信息与实际库存情况相匹配。
至此，可以看到，通过改造，原料的入库及出库流程都有了较大的改变，主要体现在吊钩秤称重数据的“不落地”，以及原料库存情况的信息化。
1． 4 原料工段称重系统软件功能实现
将吊钩秤的称重信号数字化是此次改造的一个重要内容，也是改造成功与否的重要基础。改造后，吊钩秤匹配的二次仪表以 ASCII 码字符串的报文形式，每秒对外发布一次吊钩秤的状态信息，其中不仅包括实时重量，还包括历史重量等重要信息，所以是否能够准确解析这些信息对此次改造至关重要。为此，在“数据采集服务器”上，专门编写了一个接口程序，解析吊钩秤二次仪表发送的报文( 表 1) 。
其中:
＜ STX ＞ : ASCII 起始符( 02H)
状态字:
A: Bit0 ～ 2，表示小数点位置; Bit3、4，表示称重值分度因子; 其他保留。
B: Bit0，毛重/净重，0 为毛重，1 为净重; Bit1，显示值符号，0 为正，1 为负; Bit2，0 为正常，1 为超载;
Bit3，0 为稳定，1 为动态; Bit4，0 为 t，1 为 kg; Bit5，保留; Bit6，1 为仪表上电。
C: Bit3，1 为有打印命令; Bit4，1 有扩展显示; 其他 Bit 为保留位。
吊钩秤显示重量: 按二次仪表预先设定，为毛重或净重，6 位数字( 不带符号和小数点)
皮重: 6 位数字( 不带符号和小数点)
＜ CR ＞ : ASCII 码回车符( 0DH)
＜ CKS ＞ : 报文校验
报文解析程序的流程如图 6 所示。
该程序投入运行后，运行稳定，对报文解析正确，不但为手持 PDA 提供了准确的称量数据，还使“炼钢二级服务器”对吊钩秤状态的监视以及维修管理提供了在线监测手段。
2 改造后效果验证
首先，通过改造，不但实现了原料工段的称重数据的自动采集功能，而且实现了原料工段库存管理的信息化。通过“数据不落地”，减少了“人为”疏忽造成的库存信息错误，保证了数据的准确性。
通过对比可以发现，每月“平库”即库存总量和( 炉料消耗 + 库存剩余量) 的实绩误差大幅度减小，准确性平均提高了 4% 左右。
其次，通过改造，改变了库存管理流程，降低了库存管理人员的劳动强度，将原来的库存转运/接受人员由 3 ～ 4 人，减少到 2 人，实现了降本增效、提高工作效率的目的。
最后，通过改造，提高了库存信息、物料流转信息更新的“时效性”; 实现了原料工段的库存盘点“实时化”; 盘库周期已经从“每月一结”，变成现在的库存情况可以随时查询，采购部也可以根据实绩库存，而不是根据月结库存制定采购计划，减小废钢采购周期，降低了库存成本，为进一步的原料工段精细化管理奠定了基础。
3 进一步的改善空间
此次改造，虽然使河冶科技炼钢分厂原料工段的管理在信息化方面取得了较好的进展，但是仍然存在较大的提升空间。例如，利用日趋成熟的 RFID技术以及行车定位技术，实现行车无人驾驶，料仓精确定位等功能，实现原料车间的真正意义上的“智能化”、“精细化”管理。
参考文献
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