基于bom和mrp运算的电熔镁生产能源管理系统及方法
【专利摘要】本发明涉及基于BOM和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统及方法，该系统包括销售管理模块、库存管理模块、采购管理模块、产品BOM模块、MRP运算模块、生产计划模块、电能计划模块、生产调度模块、电能统计模块和电能监控模块，该电熔镁生产能源管理方法为根据电熔镁BOM、电熔镁的销售订单需求量、电熔镁的交货日期、电熔镁的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石墨电极的库存可用量信息进行MRP运算，生成电能需求计划、原料采购计划和生产计划，本发明可以大大提高电熔镁企业生产计划、采购计划和电能需求计划制定的效率、准确性和可执行性，并与销售订单需求相匹配，便于按计划组织生产，保证订单及时交付。
【专利说明】基于BOM和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电炉生产能耗管理领域，具体涉及基于B0M和MRP运算的电熔镁生产 能源管理系统及方法。
【背景技术】
[0002] 中国是世界上菱镁矿资源最为丰富的国家。镁砂系菱镁矿等镁质原料经高温处理 达到烧结程度的产物的统称，其中电熔镁砂由于结晶大、致密、耐高温，是炼钢转炉、电炉以 及精炼钢包镁碳砖的主要原料，同时低铁大结晶电熔镁砂也是电器元件中良好的绝缘填充 材料，市场需求空间巨大。
[0003] 电熔镁生产主要原料为菱镁矿石或轻烧镁粉，采用电弧炉冶炼、熔化，再结晶的生 产方式，熔炼过程中会消耗一定数量的石墨电极以及大量电能。与其他大多生产过程物料 成本所占比例较高，能源成本所占比例较低不同，电熔镁生产中电力成本约占其产品成本 60%左右。以菱镁矿石为原料的一步法生产每吨用电约为3200-35001^11，以轻烧镁粉为原 料的二步法生产每吨用电约为2700-3000kwh。在某产业集群区，电熔镁行业电耗占生产企 业电耗的50%左右，能源消耗量巨大。供电部门为了避免企业因用电缺乏计划性对电网电 压造成冲击，影响供电质量，一般采用合同方式约定企业用电需量限额，并对超需量限额部 分收取高额惩罚性电费。
[0004]长久以来，由于电熔镁产业集群区域所具有的资源和市场优势，使得企业多采用 "经验至上，粗放生产"的管理方式。企业往往凭经验或人工计算来确定生产所需电能，并以 此为依据与供电部门签订供电合同，在合同规定的用电需量限额内满负荷安排生产。这种 粗放的方式往往导致生产计划与订单需求的不匹配，可能因签订的供电需量限额过高，而 超量生产，造成产品库存积压；也可能因签订的供电需量限额过低，导致产能不足，订单延 期交付；或因超需量限额用电，而被供电部门加收惩罚性电费。同时大多电熔镁企业生产设 备简陋，热工制度和操作规程不健全，缺乏对作业班组能耗考核的数据依据，影响员工的节 能积极性，也造成一定的能源损失。
[0005]综上所述，电能成本不仅仅占电熔镁产品成本的比重较高，电能需量限额也是决 定企业产能的瓶颈，因而电熔镁生产企业根据销售订单，在保证及时交货的前提下，合理确 定用电需量，按计划组织生产，并对生产过程中实际能耗进行监控、考核，具有重要意义。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提出基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理系 统及方法，在计划层和执行层，传统意义的物料清单（BOM-Bill of Materials)和物料需求 计划（MRP-Material Requirement Planning)只用于具有实物形态的物料需求的计算，考 虑电熔镁生产的独特性，本发明把电能（视为虚拟物料）与其他物料一同建立产品B0M，基 于销售订单的需求数量和交货日期，通过MRP运算，自动生成生产计划、物料采购计划和电 能需求计划；并采集生产实际能耗数据和产量信息，计算电能的实际单耗，与产品B0M中的 标准单耗比较，对生产用电情况进行分析、考核，构建基于ERP/MES/PCS集成应用思想的电 熔镁生产能源管理系统。
[0007] 本发明的技术方案是：
[0008] 基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统，包括销售管理模块、库存管理模 块、采购管理模块、产品B0M模块、MRP运算模块、生产计划模块、电能计划模块、生产调度模 块、电能统计模块和电能监控模块；
[0009] 销售管理模块，用于生成电熔镁销售订单，包括电熔镁的销售订单需求量和电熔 镁的交货日期；
[0010] 库存管理模块，用于生成电熔镁的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息 和石墨电极的可用量信息；
[0011] 采购管理模块，用于根据MRP运算模块生成的原料采购计划生成菱镁矿石和石墨 电极的采购订单；
[0012] 产品B0M模块，根据企业生产工艺规程，设定生产单位产量电熔镁所需菱镁矿石、 石墨电极、电能，即电熔镁B0M ;
[0013] MRP运算模块，根据电熔镁B0M、电熔镁的销售订单需求量、电熔镁的交货日期、电 熔镁的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石墨电极的库存可用量信息进行 MRP运算，生成电能需求计划、原料采购计划和生产计划；
[0014] 生产计划模块，用于根据MRP运算模块生成的生产计划为每台电熔镁炉分配生产 任务，并将各台电熔镁炉的生产任务发送至生产调度模块；
[0015] 电能计划模块，用于根据MRP运算模块生成的电能需求计划，确定满足当月电熔 镁生产的用电量，将电能计划数据传递至电能统计模块，同时根据电能需求计划为每台电 熔镁炉分配电能计划，并将每台电熔镁炉的电能计划发送至生产调度模块；
[0016] 生产调度模块，用于将每台电熔镁炉的生产任务和每台电熔镁炉的电能计划进行 匹配，并将匹配结果下发至电熔镁炉控制系统；
[0017] 电能监控模块，用于对电熔镁炉生产现场实时获取每台电熔镁炉的电流、电压、有 功功率、有功电度量信息，实现电能的实时监控；
[0018] 电能统计模块，用于对电熔镁炉生产现场实际电能消耗和实际电熔镁产量进行统 计，计算实际电能单耗。
[0019] 利用基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统进行电熔镁生产能源管理的 方法，包括以下步骤：
[0020] 步骤1:根据企业生产工艺规程，设定生产单位产量电熔镁所需菱镁矿石、石墨电 极、电能需求量，即电熔镁B0M ;
[0021] 步骤2:生成电熔镁销售订单，包括电熔镁的销售订单需求量和电熔镁的交货日 期；
[0022] 步骤3 :计算生成电熔镁的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石墨 电极的可用量信息；
[0023] 步骤4 :根据电熔镁B0M、电熔镁的销售订单需求量、电熔镁的交货日期、电熔镁 的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石墨电极的库存可用量信息进行MRP运 算，生成电能需求计划、原料采购计划和生产计划；
[0024] 步骤5 :根据生成的原料采购计划生成菱镁矿石和石墨电极的采购订单；
[0025] 步骤6:根据生成的电能需求计划，确定满足当月电熔镁生产的用电量，同时根据 电能需求计划为每台电熔镁炉分配电能计划；
[0026] 步骤7:根据生成的生产计划为每台电熔镁炉分配生产任务；
[0027] 步骤8:将每台电熔镁炉的生产任务和每台电熔镁炉的电能计划进行匹配，并将 匹配结果下发至电熔镁炉控制系统；
[0028] 步骤9:对电熔镁炉生产现场实时获取每台电熔镁炉的电流、电压、有功功率、有 功电度量信息，实现电能的实时监控；
[0029] 步骤10:对电熔镁炉生产现场实际电能消耗和实际电熔镁产量进行统计，计算实 际电能单耗。
[0030]本发明的有益效果是：
[0031] 本发明基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统及方法，可以大大提高电 熔镁企业生产计划、采购计划和电能需求计划制定的效率、准确性和可执行性，并与销售订 单需求相匹配，便于按计划组织生产，保证订单及时交付；同时可为企业能源考核提供依 据，增强全员节能意识，提升节能效果，提高经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1为本发明【具体实施方式】中基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统的 结构框图；
[0033] 图2为本发明【具体实施方式】中基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理方法的 流程图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明【具体实施方式】加以详细的说明。
[0035] 基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统，如图1所示，包括销售管理模 块、库存管理模块、采购管理模块、产品B0M模块、MRP运算模块、生产计划模块、电能计划模 块、生产调度模块、电能统计模块和电能监控模块。
[0036] 在本实施方式中，销售管理模块、库存管理模块、米购管理模块、产品B0M模块和 MRP运算模块在计划层实现；生产计划模块、电能计划模块、电能统计模块、电能监控模块 和生产调度模块在执行层实现；电熔镁炉PLC系统1…电熔镁炉PLC系统n、数据采集模块 在控制层实现。本实施方式中，数据采集模块采集每台电熔镁炉的电流、电压、有功功率、有 功电度量信息。
[0037] 销售管理模块，用于生成电熔镁销售订单，包括电熔镁的销售订单需求量和电熔 镁的交货日期。
[0038] 库存管理模块，用于生成电熔镁的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息 和石墨电极的可用量信息。
[0039] 采购管理模块，用于根据MRP运算模块生成的原料采购计划生成菱镁矿石和石墨 电极的采购订单。
[0040] 产品B0M模块，根据企业生产工艺规程，设定生产单位产量电熔镁所需菱镁矿石、 石墨电极、电能，即电熔镁BOM。
[0041] MRP运算模块，根据电熔镁BOM、电熔镁的销售订单需求量、电熔镁的交货日期、电 熔镁的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石墨电极的库存可用量信息进行 MRP运算，生成电能需求计划、原料采购计划和生产计划。
[0042] 生产计划模块，用于根据MRP运算模块生成的生产计划为每台电熔镁炉分配生产 任务，并将各台电熔镁炉的生产任务发送至生产调度模块。
[0043] 电能计划模块，用于根据MRP运算模块生成的电能需求计划，确定满足当月电熔 镁生产的用电量，将电能计划数据传递至电能统计模块，同时根据电能需求计划为每台电 熔镁炉分配电能计划，并将每台电熔镁炉的电能计划发送至生产调度模块。
[0044] 生产调度模块，用于将每台电熔镁炉的生产任务和每台电熔镁炉的电能计划进行 匹配，并将匹配结果下发至电熔镁炉控制系统。
[0045] 电能监控模块，用于对电熔镁炉生产现场实时获取每台电熔镁炉的电流、电压、有 功功率、有功电度量信息，实现电能的实时监控。
[0046] 电能统计模块，用于对电熔镁炉生产现场实际电能消耗和实际电熔镁产量进行统 计，计算实际电能单耗。
[0047] 电熔镁炉PLC系统1…电熔镁炉PLC系统n，用于根据分配的电熔镁炉的生产任务 和分配的电熔镁炉的电能进行电熔镁炉的生产控制。
[0048] 数据采集模块，用于采集每台电熔镁炉的电流、电压、有功功率、有功电度量信息。
[0049] 利用基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统进行电熔镁生产能源管理的 方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0050] 步骤1 :根据企业生产工艺规程，设定生产单位产量电熔镁所需菱镁矿石、石墨电 极、电能需求量，即电熔镁B0M ;
[0051] 本实施方式中，设定的电熔镁B0M如表1所示：
[0052] 表1设定的熔镁B0M
【权利要求】
1. 基于BOM和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统，其特征在于，包括销售管理模块、 库存管理模块、采购管理模块、产品B0M模块、MRP运算模块、生产计划模块、电能计划模块、 生产调度模块、电能统计模块和电能监控模块； 销售管理模块，用于生成电熔镁销售订单，包括电熔镁的销售订单需求量和电熔镁的 交货日期； 库存管理模块，用于生成电熔镁的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石 墨电极的可用量信息； 采购管理模块，用于根据MRP运算模块生成的原料采购计划生成菱镁矿石和石墨电极 的采购订单； 产品B0M模块，根据企业生产工艺规程，设定生产单位产量电熔镁所需菱镁矿石、石墨 电极、电能，即电熔镁B0M; MRP运算模块，根据电熔镁B0M、电熔镁的销售订单需求量、电熔镁的交货日期、电熔镁 的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石墨电极的库存可用量信息进行MRP运 算，生成电能需求计划、原料采购计划和生产计划； 生产计划模块，用于根据MRP运算模块生成的生产计划为每台电熔镁炉分配生产任 务，并将各台电熔镁炉的生产任务发送至生产调度模块； 电能计划模块，用于根据MRP运算模块生成的电能需求计划，确定满足当月电熔镁生 产的用电量，将电能计划数据传递至电能统计模块，同时根据电能需求计划为每台电熔镁 炉分配电能计划，并将每台电熔镁炉的电能计划发送至生产调度模块； 生产调度模块，用于将每台电熔镁炉的生产任务和每台电熔镁炉的电能计划进行匹 配，并将匹配结果下发至电熔镁炉控制系统； 电能监控模块，用于对电熔镁炉生产现场实时获取每台电熔镁炉的电流、电压、有功功 率、有功电度量信息，实现电能的实时监控； 电能统计模块，用于对电熔镁炉生产现场实际电能消耗和实际电熔镁产量进行统计， 计算实际电能单耗。
2. 利用权利要求1所述的基于B0M和MRP运算的电熔镁生产能源管理系统进行电熔镁 生产能源管理的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :根据企业生产工艺规程，设定生产单位产量电熔镁所需菱镁矿石、石墨电极、 电能需求量，即电熔镁B0M; 步骤2 :生成电熔镁销售订单，包括电熔镁的销售订单需求量和电熔镁的交货日期； 步骤3 :计算生成电熔镁的库存可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石墨电极 的可用量信息； 步骤4 :根据电熔镁B0M、电熔镁的销售订单需求量、电熔镁的交货日期、电熔镁的库存 可用量信息、菱镁矿石的库存可用量信息和石墨电极的库存可用量信息进行MRP运算，生 成电能需求计划、原料采购计划和生产计划； 步骤5 :根据生成的原料采购计划生成菱镁矿石和石墨电极的采购订单； 步骤6:根据生成的电能需求计划，确定满足当月电熔镁生产的用电量，同时根据电能 需求计划为每台电熔镁炉分配电能计划； 步骤7 :根据生成的生产计划为每台电熔镁炉分配生产任务； 步骤8 :将每台电熔镁炉的生产任务和每台电熔镁炉的电能计划进行匹配，并将匹配 结果下发至电熔镁炉控制系统； 步骤9 :对电熔镁炉生产现场实时获取每台电熔镁炉的电流、电压、有功功率、有功电 度量信息，实现电能的实时监控； 步骤10 :对电熔镁炉生产现场实际电能消耗和实际电熔镁产量进行统计，计算实际电 能单耗。
【文档编号】G06Q10/06GK104392325SQ201410713919
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】郜绍辉, 徐泉, 初延刚 申请人:东北大学