仝中偉

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司制造部， 山西 太原 030003）

近年來(lái)鋼鐵企業(yè)的發(fā)展日新月異，不斷規(guī)模擴(kuò)大化、品種多樣化、流程復(fù)雜化、制造智能化、管理扁平化、響應(yīng)快速化。山西太鋼不銹鋼股份有限公司（全文簡(jiǎn)稱太鋼）作為國(guó)內(nèi)特大型特殊鋼企業(yè)，品種、數(shù)量、工藝產(chǎn)線更加復(fù)雜冗長(zhǎng)，為滿足個(gè)性化的市場(chǎng)需求、快速響應(yīng)訂單，提高用戶滿意度，2016 年開(kāi)始借助產(chǎn)銷質(zhì)一體化系統(tǒng)，通過(guò)短期生產(chǎn)計(jì)劃制定和實(shí)施，引用工業(yè)大數(shù)據(jù)和優(yōu)化算法，有效解決了個(gè)性化需求與大規(guī)模生產(chǎn)之間的矛盾，解決了靜態(tài)計(jì)劃與調(diào)度調(diào)整之間的矛盾，運(yùn)用過(guò)程中，不斷符合生產(chǎn)實(shí)際和業(yè)務(wù)變化需求，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線穩(wěn)定有序運(yùn)行。

1 太鋼生產(chǎn)計(jì)劃概述

1.1 太鋼生產(chǎn)計(jì)劃層級(jí)分

太鋼生產(chǎn)計(jì)劃層級(jí)分為年度產(chǎn)能預(yù)算、季度生產(chǎn)預(yù)算、月度生產(chǎn)計(jì)劃、短期計(jì)劃（周計(jì)劃）、機(jī)組作業(yè)計(jì)劃（日、班計(jì)劃）。年度計(jì)劃用于制定下一年度的銷售和生產(chǎn)預(yù)算，季度計(jì)劃用于重新制定當(dāng)期三個(gè)月的滾動(dòng)的銷售和生產(chǎn)計(jì)劃，由計(jì)財(cái)部負(fù)責(zé)編制；月度計(jì)劃用于制定未來(lái)1～2 個(gè)月的銷售和生產(chǎn)計(jì)劃，并提供短期生產(chǎn)計(jì)劃銷售配額作為訂單在線交期應(yīng)答的前提，由制造部負(fù)責(zé)編制；短期計(jì)劃基于月度生產(chǎn)計(jì)劃與機(jī)組作業(yè)計(jì)劃之間，以有限生產(chǎn)能力、庫(kù)存和工藝制程為約束，利用約束規(guī)劃方法，將銷售訂單進(jìn)行工藝路徑的選擇以及有限能力的排產(chǎn)，給出精確到天的各工序計(jì)劃，由制造部負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)維護(hù)和運(yùn)用；機(jī)組作業(yè)計(jì)劃主要分為鋼軋作業(yè)計(jì)劃、冷軋作業(yè)計(jì)劃，其中煉鋼澆次計(jì)劃、熱軋單元計(jì)劃、冷軋長(zhǎng)線機(jī)組計(jì)劃由制造部負(fù)責(zé)編制下發(fā)，其他如修磨、罩式爐、橫切、平整等按工序計(jì)劃下發(fā)由二級(jí)廠執(zhí)行，生產(chǎn)調(diào)度負(fù)責(zé)計(jì)劃執(zhí)行并過(guò)程異常反饋，計(jì)劃員調(diào)整后重新執(zhí)行。

1.2 生產(chǎn)計(jì)劃主要涵蓋工序

生產(chǎn)計(jì)劃主要涵蓋工序：煉鋼一廠碳鋼、不銹鋼、煉鋼二廠南區(qū)、煉鋼二廠北區(qū)；型材廠、不銹線材廠、不銹熱軋廠、熱連軋廠1549 工序、熱連軋廠2250 工序、冷軋硅鋼廠、不銹冷軋廠。各廠供應(yīng)鏈概覽圖如圖1 所示。

圖1 各廠供應(yīng)鏈概覽圖

2 短期計(jì)劃運(yùn)用情況

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

太鋼短期計(jì)劃是近年來(lái)同步于產(chǎn)銷質(zhì)一體化計(jì)劃系統(tǒng)同步上線運(yùn)行的計(jì)劃系統(tǒng)，由坤帝克公司開(kāi)發(fā)實(shí)施，引用工業(yè)大數(shù)據(jù)和優(yōu)化算法，接收產(chǎn)銷系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)訂單（銷售合同和詢單轉(zhuǎn)化）,設(shè)定每日定期運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)訂單初計(jì)劃排程。旨在解決：訂單交貨期、制造周期參差不齊，規(guī)?；c小批量矛盾突出，多工藝制程選擇問(wèn)題；多條煉鋼-熱軋-冷軋產(chǎn)線交叉多，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，碳鋼、硅鋼、不銹鋼多個(gè)品種兼顧，工藝時(shí)間要求高，平衡難度大，人工排產(chǎn)困難問(wèn)題；實(shí)際生產(chǎn)中針對(duì)設(shè)備運(yùn)行，生產(chǎn)集批，工序通過(guò)率變化的及時(shí)應(yīng)對(duì)問(wèn)題；建立基于交期、產(chǎn)能、庫(kù)存等綜合平衡的計(jì)劃協(xié)同平臺(tái)。

最終以訂單的交期、有限產(chǎn)能為原則和月生產(chǎn)計(jì)劃為目標(biāo)，確定每個(gè)訂單在每個(gè)工序的產(chǎn)品產(chǎn)量計(jì)劃及加工日期，為各相關(guān)單位生產(chǎn)準(zhǔn)備提供依據(jù)；同時(shí)預(yù)判后續(xù)訂單和工序產(chǎn)能運(yùn)行結(jié)果，為管理層提供計(jì)劃決策依據(jù)。

2.2 能力平衡策略

太鋼短期計(jì)劃系統(tǒng)能力平衡可按照兩種模式進(jìn)行。

1）ASAP（產(chǎn)能優(yōu)先模式）。不論訂單需求交期多晚，系統(tǒng)將盡量將較早的能力用足，保證近期充分生產(chǎn)，這種模式是以提高產(chǎn)線機(jī)組利用率為目標(biāo)，交貨期次之的排產(chǎn)模式。

2）JIT（即時(shí)生產(chǎn)模式）。當(dāng)訂單需求交期較晚時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)將產(chǎn)能提前占用，而是以訂單交期為目標(biāo)，產(chǎn)線效率次之的排產(chǎn)模式。

2.3 計(jì)劃決策策略

太鋼短期生產(chǎn)計(jì)劃是綜合平衡碳鋼、不銹鋼、硅鋼所有生產(chǎn)訂單，考量上下游工序間提前期、安全庫(kù)存量、預(yù)計(jì)庫(kù)存水平，結(jié)合JIT、ASAP 等生產(chǎn)策略，制定出上下游工序協(xié)同的計(jì)劃，針對(duì)整體訂單且結(jié)合設(shè)備能力限制進(jìn)行自動(dòng)預(yù)排。

2.3.1 有限產(chǎn)能計(jì)劃

通過(guò)靜態(tài)知識(shí)表，將各工序機(jī)組分不同品種維護(hù)機(jī)時(shí)產(chǎn)能，短期系統(tǒng)在有限的機(jī)組產(chǎn)能前提下，綜合考慮所有的約束條件，包括集批約束，訂單優(yōu)先級(jí)，產(chǎn)能約束，生產(chǎn)工藝約束等，對(duì)生產(chǎn)訂單進(jìn)行全局協(xié)同計(jì)劃優(yōu)化。短期計(jì)劃系統(tǒng)訂單計(jì)劃總覽圖見(jiàn)圖2。

圖2 短期計(jì)劃系統(tǒng)訂單計(jì)劃總覽圖

2.3.2 集批計(jì)劃

太鋼根據(jù)自身生產(chǎn)實(shí)際特點(diǎn)，將由于工藝限制或者生產(chǎn)轉(zhuǎn)化（如方板坯切換）等因素影響，只能在特定的時(shí)間在指定的機(jī)組上生產(chǎn)某些產(chǎn)品確定為集批對(duì)象，維護(hù)到系統(tǒng)內(nèi)，每月底通過(guò)計(jì)劃員在短期計(jì)劃中設(shè)置集批計(jì)劃時(shí)間，形成集批計(jì)劃作為有限產(chǎn)能計(jì)劃的輸入信息及約束條件，參與有限產(chǎn)能計(jì)劃。

2.3.3 工藝路徑選擇

基于質(zhì)量設(shè)計(jì)提供的可選制程，綜合考慮交期及各產(chǎn)線產(chǎn)能約束，結(jié)合生產(chǎn)偏好規(guī)則，最優(yōu)化選擇制程，提高總體訂單交付率及工廠總體產(chǎn)量。首先以訂單產(chǎn)品的屬性確定各分廠的優(yōu)先級(jí)，并依此為權(quán)重進(jìn)行工藝路徑選擇，重點(diǎn)確定產(chǎn)品在煉鋼分廠、熱連軋1 549/2 250 兩線的選擇，冷軋內(nèi)部重點(diǎn)確定連軋線與單機(jī)架制程選擇。短期計(jì)劃系統(tǒng)工藝路線選擇圖下頁(yè)見(jiàn)圖3。

2.3.4 煉鋼工序計(jì)劃調(diào)整

在短期計(jì)劃中，考慮了煉鋼工序中異鋼種連澆的要求。即對(duì)于能夠異鋼種連澆的鋼種，在編制中包計(jì)劃時(shí)，安排異鋼種連澆，以保證能夠盡量按照最大經(jīng)濟(jì)中包爐數(shù)組織生產(chǎn)，計(jì)劃員根據(jù)異鋼種連澆規(guī)則，對(duì)有限產(chǎn)能計(jì)劃結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，將可以進(jìn)行異鋼種連澆的訂單，通過(guò)手工方式拖拽到一個(gè)中包中；另外，根據(jù)不銹鋼訂單寬度規(guī)格多，鋼坯寬度從900 mm到2 050 mm 接近連續(xù)變化，短期計(jì)劃考慮了部分鋼種在線調(diào)寬規(guī)則，最大限度中包歸并，便于提高生產(chǎn)效率，完成小批量規(guī)格生產(chǎn)。

2.3.5 熱連軋工序計(jì)劃調(diào)整

為了支持熱連軋工序在每日生產(chǎn)中各軋制單元的結(jié)構(gòu)比例要求，系統(tǒng)考慮了每日下發(fā)到作業(yè)排產(chǎn)計(jì)劃的訂單，其各鋼種在不同厚度范圍內(nèi)的工序計(jì)劃量分布，與全月該鋼種全部訂單，在該厚度范圍上的需求量分布，保持相同或接近的比例。

2.3.6 數(shù)據(jù)導(dǎo)出與展示

短期計(jì)劃具備自動(dòng)運(yùn)行計(jì)劃功能，通過(guò)每日定時(shí)或人工點(diǎn)擊運(yùn)行計(jì)劃面板上的按鈕，計(jì)劃將會(huì)利用多種優(yōu)化算法運(yùn)行并產(chǎn)出每個(gè)計(jì)劃決策的最優(yōu)化計(jì)劃；在短期計(jì)劃運(yùn)行完畢后，系統(tǒng)將根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，將各工序的計(jì)劃開(kāi)始及完成時(shí)間，計(jì)劃量導(dǎo)出給產(chǎn)銷系統(tǒng)及各機(jī)組作業(yè)計(jì)劃系統(tǒng)。

計(jì)劃結(jié)果以圖形化展示，針對(duì)關(guān)注的KPI 指標(biāo)可配置顯示，如訂單按期滿足率、預(yù)計(jì)脫期量、不足整爐訂單量、鉻鋼比等。工序產(chǎn)能平衡見(jiàn)圖4，KPI 指標(biāo)顯示見(jiàn)下頁(yè)圖5。

圖3 短期計(jì)劃系統(tǒng)工藝路線選擇圖

圖4 工序產(chǎn)能平衡

3 運(yùn)用效果

自運(yùn)用以來(lái)，太鋼改變了生產(chǎn)綜合計(jì)劃無(wú)統(tǒng)一平臺(tái)，各計(jì)劃層級(jí)獨(dú)立編制，無(wú)法進(jìn)行全局產(chǎn)線平衡，產(chǎn)線效率得不到整體發(fā)揮最優(yōu)局面；解決了產(chǎn)線選擇復(fù)雜，難以進(jìn)行精細(xì)化計(jì)劃編制狀況；實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)及時(shí)糾偏的基于多種策略考慮的全局最優(yōu)計(jì)劃；實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)平衡的系統(tǒng)化管理，即實(shí)現(xiàn)對(duì)各廠的小平衡在短期計(jì)劃系統(tǒng)中統(tǒng)一考慮、碳鋼與不銹鋼統(tǒng)一考慮的綜合模式；實(shí)現(xiàn)了對(duì)訂單的工序生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃，交期預(yù)判，特別是對(duì)煉鋼工序?qū)崿F(xiàn)按計(jì)劃結(jié)果的管控；建立了基于太鋼實(shí)踐的生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行模式。

4 影響因素及關(guān)注重點(diǎn)

在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，太鋼通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐摸索、結(jié)果校驗(yàn)、數(shù)據(jù)不斷完善更新，過(guò)程糾偏，總結(jié)出了影響短期計(jì)劃準(zhǔn)確運(yùn)行的主要因素和關(guān)注重點(diǎn)：

1）管理規(guī)范。強(qiáng)化系統(tǒng)操作規(guī)范，數(shù)據(jù)維護(hù)及時(shí)準(zhǔn)確，嚴(yán)格計(jì)劃執(zhí)行率；系統(tǒng)知識(shí)表數(shù)據(jù)不斷更新、需設(shè)定的集批、檢修、通過(guò)率、策略、權(quán)重等參數(shù)及時(shí)，系統(tǒng)流程清晰，產(chǎn)銷系統(tǒng)內(nèi)訂單狀態(tài)更新及時(shí)且有效；庫(kù)存狀態(tài)準(zhǔn)確；物料轉(zhuǎn)用充當(dāng)及時(shí)。

圖5 KPI 指標(biāo)顯示

2）質(zhì)量設(shè)備保證。產(chǎn)品命中率、投料系數(shù)穩(wěn)定可靠，從而可避免單筆訂單多次投料；設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，主體設(shè)備故障率低，產(chǎn)能發(fā)揮平穩(wěn)。

3）物流有序可控。物流有序、先進(jìn)先出，避免長(zhǎng)期積壓滯留，造成實(shí)際物流與系統(tǒng)設(shè)定物流速度偏差大；避免紅送熱裝坯料掉隊(duì)造成計(jì)劃分多單元軋制。

5 結(jié)語(yǔ)

太鋼運(yùn)用短期計(jì)劃系統(tǒng)工具，解決了大型鋼鐵企業(yè)復(fù)雜的產(chǎn)線計(jì)劃排程，實(shí)現(xiàn)對(duì)交期實(shí)時(shí)的預(yù)判，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際做出及時(shí)反應(yīng)，監(jiān)控生產(chǎn)變化對(duì)于后續(xù)計(jì)劃的影響，為當(dāng)期計(jì)劃提供決策依據(jù)，在不斷變化的外部數(shù)據(jù)及生產(chǎn)實(shí)績(jī)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了滾動(dòng)的全局最優(yōu)計(jì)劃。