摘要:介紹了基地間物料共享智能化平臺(tái)的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和實(shí)施效果。基地間物料共享智能化平臺(tái)應(yīng)用后更好地將余材分配給有需求的合同,從而降低庫(kù)存余材,降低合同余材,提高物料利用率,對(duì)于鋼鐵企業(yè)的降本增效具有重要的意義。
關(guān)鍵詞:跨基地 余材充當(dāng) 現(xiàn)貨量 智能化
0 引言
隨著鋼鐵產(chǎn)品的不斷升級(jí)和迭代,用戶小批量、多品種的需求日益增多,比較零散的合同在煉鋼生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生余材,如果長(zhǎng)時(shí)間無法對(duì)應(yīng)合同,就形成了庫(kù)存,這部分庫(kù)存大多只能降級(jí)銷售,影響了公司整體的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī),如何提高帶出物料的銷售價(jià)格,盡可能以正式合同的形式消化,是提高企業(yè)整體經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)的重要方面。國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)如寶鋼股份公司、德勝鋼鐵集團(tuán)有限公司,依靠強(qiáng)大的信息系統(tǒng)支撐,實(shí)現(xiàn)了以客戶為導(dǎo)向的業(yè)務(wù)全流程的運(yùn)作,實(shí)現(xiàn)了客戶、質(zhì)量、生產(chǎn)、成本等業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理,取得了良好效益,2021年首鋼股份公司上線了“精準(zhǔn)化物料配置智能管控技術(shù)開發(fā)應(yīng)用平臺(tái)”,在股份公司內(nèi)的煉鋼、熱軋、冷軋工序?qū)崿F(xiàn)了余材與合同的自動(dòng)匹配,經(jīng)過人工確認(rèn)后掛單,比人工掛單匹配不僅提升了效率,還減少了少掛、漏掛的現(xiàn)象。
通過對(duì)行業(yè)現(xiàn)狀的研究,以及股份公司在此領(lǐng)域累計(jì)的實(shí)施經(jīng)驗(yàn),參考國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)實(shí)施案例,圍繞管理統(tǒng)一、資源集中、效率提升等核心指標(biāo),利用互聯(lián)網(wǎng)及先進(jìn)信息技術(shù),進(jìn)行流程優(yōu)化、模式創(chuàng)新,以自主研發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)余材物料智能化管控,融入股份生產(chǎn)管理模式,打造余材物料充當(dāng)新模式,實(shí)現(xiàn)跨地域、多基地、多賬套的一體化物料智能應(yīng)用系統(tǒng),提升物料周轉(zhuǎn)流通利用率,提升基地協(xié)同管理水平,扭轉(zhuǎn)目前鋼鐵企業(yè)所面臨的困境。
由于成本物流、產(chǎn)品認(rèn)證等影響,股份和京唐兩地存在一些同質(zhì)化的產(chǎn)品和合同,但余材充當(dāng)只局限于本基地的合同和物料,跨基地匹配工作量大,對(duì)比成分和質(zhì)量流程繁瑣,所以此項(xiàng)工作開展比較困難。由于兩個(gè)基地的內(nèi)設(shè)計(jì)不統(tǒng)一,所以依靠人工對(duì)比化學(xué)成分和性能,需要人工篩選出無效庫(kù)存和合同,逐一比對(duì)合同和物料的匹配關(guān)系,人工逐一核對(duì)效率低下,因此業(yè)務(wù)亟需系統(tǒng)支撐解決跨基地余材充當(dāng)現(xiàn)狀。
1 方案設(shè)計(jì)
本次項(xiàng)目擬在基地間物料共享方面進(jìn)行研究,并形成相關(guān)解決方案和配套軟件功能。
主要研究?jī)?nèi)容如下圖所示:
基地間物料共享智能化平臺(tái)開發(fā)主要集中于多基地余材充當(dāng)功能的實(shí)現(xiàn),功能主要完成物料跨基地間阻礙實(shí)現(xiàn)信息資源共享與降本增效,提升庫(kù)存物料流轉(zhuǎn)率,降低無效庫(kù)存比例,實(shí)現(xiàn)基地間互利共贏的合作新局面。
基地間物料共享智能化平臺(tái)應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)在于:
1、在基地物料不同的“三對(duì)一”制造工藝對(duì)應(yīng)關(guān)系下,如何科學(xué)規(guī)范地建立基地間物料的充當(dāng)規(guī)則,通過規(guī)則校驗(yàn)約束確認(rèn)充當(dāng)跨基地合同是否可行;
2、余材匹配推薦出合同結(jié)果信息,如何將可充當(dāng)物料掛單至不同賬套下合同,實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)合同變更,減少物料周轉(zhuǎn)倒運(yùn)是關(guān)鍵業(yè)務(wù)提升點(diǎn)。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
針對(duì)首鋼一業(yè)多地的余材與不同基地的合同匹配問題,充分分析余材類型和特點(diǎn),建立完善的匹配規(guī)則,克服基地間物料出鋼標(biāo)記、成分體系、質(zhì)量設(shè)計(jì)、工藝要求等異常因素的影響,實(shí)現(xiàn)余材物料多基地、智能化充當(dāng),提升余材利用率。
2.1 主要內(nèi)容
(1)建立規(guī)則匹配基表:完成基地間物料匹配關(guān)系對(duì)照基表,為基地間的物流匹配提供依據(jù)。
(2)材料查詢:查詢不同基地間所有可用余材明細(xì)信息數(shù)據(jù),將查詢結(jié)果顯示在充當(dāng)結(jié)果推薦界面。
(3)合同查詢:查詢所有允許掛單合同明細(xì)信息數(shù)據(jù),將查詢結(jié)果顯示在充當(dāng)結(jié)果推薦界面。
(4)推薦結(jié)果:根據(jù)充當(dāng)推薦規(guī)則,后臺(tái)將滿足規(guī)則的合同與物料篩選出來。
(5)充當(dāng)執(zhí)行:根據(jù)推薦結(jié)果,結(jié)合庫(kù)存實(shí)際,人工確認(rèn)無誤后,進(jìn)行充當(dāng)操作。
(6)進(jìn)程終止:將匹配算法運(yùn)行進(jìn)程結(jié)束。
2.2 模型構(gòu)建
考慮余材充當(dāng)?shù)暮贤?jì)劃編制概述如下:假設(shè)計(jì)劃展望期T內(nèi)有N個(gè)合同需要交貨,共有J道工序、K種鋼級(jí)的余材,每個(gè)合同的重量、交貨期及其生產(chǎn)路徑、材質(zhì)規(guī)格已知,每個(gè)生產(chǎn)合同通過的工序確定,每道工序的能力一定,在滿足能力約束和前序關(guān)系的前提下,安排合同進(jìn)行庫(kù)存匹配(每個(gè)合同只能匹配一種庫(kù)存余材)或生產(chǎn)(在每道工序通過的時(shí)間),使所有合同的總懲罰最小(假設(shè)每個(gè)合同在同一時(shí)間段最多只可完成兩道工序)。每個(gè)合同可以有庫(kù)存匹配、生產(chǎn)、合同取消三種選擇。
(1)模型的構(gòu)建
1)模型相關(guān)變量
ωi—合同i的需求量;Qk—余材k的期初庫(kù)存數(shù)量;Ejt—工序j在時(shí)段t的產(chǎn)能;[ai,bi]—合同i的交貨期窗口;α—單位產(chǎn)成品拖期懲罰系數(shù);γ—單位產(chǎn)成品提前懲罰系數(shù);ξ—單位產(chǎn)成品取消懲罰系數(shù);λs—單位半成品庫(kù)存成本;λg—單位產(chǎn)成品庫(kù)存成本;μ—期望最低負(fù)荷率系數(shù),為(0,1)之間的值;υ—產(chǎn)能未充分發(fā)揮的懲罰系數(shù);Ijo—第j道工序的期初庫(kù)存量;Ij max—第j道工序的最大庫(kù)存量;J′—該工序完成后產(chǎn)品形態(tài)為半成品,I≤J′<J;Ji—合同i的最后一道加工工序,對(duì)于半成品合同,Ji= J′;對(duì)于成品合同,Ji = J。
2)決策變量
(1)
(2)
(3)
其中i=1,2,…,N,表示合同號(hào);j=1,2,…,J,表示工序號(hào);t=1,2,…,T,表示時(shí)間段。
設(shè)每個(gè)合同最多只能和一種庫(kù)存余材匹配,合同i所要求的鋼級(jí)為k’,實(shí)際匹配余材的鋼級(jí)為k,匹配費(fèi)用定義如下:
(4)
其中,gkk′表示以好充次的單位費(fèi)用,hik表示合同i和鋼級(jí)為k的余材的匹配量。
3)目標(biāo)函數(shù)
①提前拖期懲罰
(5)
②取消懲罰—保持完整性
(6)
③“以優(yōu)充次”成本
(7)
④庫(kù)存成本
(8)
⑤生產(chǎn)能力未充分使用懲罰
(9)
將上面5個(gè)函數(shù)相加得總目標(biāo)函數(shù):
(10)
s.t.
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
(23)
其中,約束(11)表示半成品庫(kù)存匹配的數(shù)量限制;約束(12)表示合同不能既匹配又完全生產(chǎn),且每個(gè)合同最多只能匹配一種板坯;約束(13)表示工序的產(chǎn)能約束;約束(14)和(15)表示半成品合同生產(chǎn)工序的時(shí)間一致性和前序關(guān)系;約束(16)表示完成庫(kù)存匹配后的成品合同,必須經(jīng)過后續(xù)所有工序;約束(17)表示對(duì)于完成庫(kù)存匹配后的成品合同,進(jìn)行后續(xù)工序加工的前序關(guān)系;約束(18)和(19)表示對(duì)于不進(jìn)行庫(kù)存匹配的成品合同,各工序加工的時(shí)間一致性和前序關(guān)系;約束(20)表示半成品合同加工不經(jīng)過后續(xù)工序;約束(21)表示匹配后的成品合同不經(jīng)過前半部分工序;約束(22)表示每個(gè)合同在同一時(shí)間段最多只可完成兩道工序;約束(23)表示各工序在各時(shí)間段內(nèi)的在制品庫(kù)存不能超過庫(kù)存限制。
2.3 系統(tǒng)管理
(1)權(quán)限管理:根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)置的安全規(guī)則,用戶被指定不同的用戶角色,只能訪問自己被授權(quán)的資源。在系統(tǒng)層面上區(qū)分出功能權(quán)限與數(shù)據(jù)權(quán)限。功能權(quán)限,只能訪問被賦予權(quán)限的內(nèi)容,包括頁(yè)面及功能按鈕等;數(shù)據(jù)權(quán)限,每個(gè)用戶同樣也只能訪問被賦予權(quán)限的數(shù)據(jù)而不能訪問其余的數(shù)據(jù)。權(quán)限管理能夠保證系統(tǒng)功能及數(shù)據(jù)的穩(wěn)定運(yùn)行。
(2)安全管理:通過對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)、用戶訪問進(jìn)行跟蹤記錄保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定,避免數(shù)據(jù)崩潰。對(duì)于外部網(wǎng)絡(luò)用戶的訪問要及時(shí)跟蹤,發(fā)現(xiàn)問題能夠準(zhǔn)確定位。
(3)任務(wù)管理:為了能夠最大限度增強(qiáng)用戶體驗(yàn)感,系統(tǒng)設(shè)置消息推送來通知發(fā)布的內(nèi)容,保證客戶能夠第一時(shí)間掌握行情的動(dòng)態(tài)及合同執(zhí)行情況。
(4)數(shù)據(jù)同步管理:建立完善的數(shù)據(jù)驗(yàn)證、傳輸設(shè)備的監(jiān)控體制,多系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)如出現(xiàn)不一致的情況通過郵件報(bào)警或明細(xì)報(bào)表的形式進(jìn)行展示。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3.1 技術(shù)路線
“業(yè)務(wù)問題分析及基地間物料共享智能化平臺(tái)開發(fā)和應(yīng)用規(guī)則制定->應(yīng)用平臺(tái)規(guī)則模型建立及軟件功能實(shí)現(xiàn)->針對(duì)業(yè)務(wù)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)可配置軟件功能->整體解決方案”相結(jié)合的技術(shù)路線,堅(jiān)持以創(chuàng)新為核心的基本原則,把軟件的可配置業(yè)務(wù)分析功能與企業(yè)的實(shí)際需求緊密結(jié)合,以技術(shù)的實(shí)用性和先進(jìn)性為出發(fā)點(diǎn),切實(shí)解決基地間在余材匹配至合同,人工確認(rèn)掛合同實(shí)現(xiàn)充當(dāng)過程中遇到的多方面的實(shí)際問題。
3.2 系統(tǒng)功能
針對(duì)首鋼一業(yè)多地的余材與不同基地的合同匹配問題,充分分析余材類型和特點(diǎn),建立完善的匹配規(guī)則,克服基地間物料出鋼標(biāo)記、成分體系、質(zhì)量設(shè)計(jì)、工藝要求等異常因素的影響,實(shí)現(xiàn)余材物料多基地、智能化充當(dāng),提升余材利用率。
(1)充當(dāng)規(guī)則校驗(yàn):京唐物料數(shù)據(jù)已通過遷鋼制造管理系統(tǒng)中在制品或成品匹配規(guī)則檢驗(yàn),包括材料規(guī)格和成分表等信息,確保具備掛至遷鋼合同的條件。
(2)材料查詢:查詢不同基地間所有可用余材明細(xì)信息數(shù)據(jù),將查詢結(jié)果顯示在充當(dāng)結(jié)果推薦界面。
(3)合同查詢:查詢所有允許掛單合同明細(xì)信息數(shù)據(jù),將查詢結(jié)果顯示在充當(dāng)結(jié)果推薦界面。
(4)推薦結(jié)果:根據(jù)自定義的充當(dāng)推薦規(guī)則,后臺(tái)將滿足規(guī)則的合同與物料篩選出來,顯示物料與合同匹配結(jié)果。
(5)自動(dòng)充當(dāng)執(zhí)行:根據(jù)推薦結(jié)果,結(jié)合庫(kù)存實(shí)際,人工確認(rèn)無誤后,進(jìn)行充當(dāng)操作,待規(guī)則準(zhǔn)確無誤后,自動(dòng)充當(dāng)執(zhí)行推薦結(jié)果,將獲取到的京唐物料自動(dòng)匹配出滿足充當(dāng)條件的遷鋼合同號(hào)。
3.3 系統(tǒng)接口
(1)物料與合同數(shù)據(jù)接口:該系統(tǒng)需要從遷鋼股份公司信息系統(tǒng)獲取需要優(yōu)化配置的跨基地物料明細(xì)數(shù)據(jù)(板坯、鋼卷、鋼板等)和合同明細(xì)數(shù)據(jù)(包括折算到各個(gè)工序的產(chǎn)品規(guī)格數(shù)據(jù))。
(2)匹配規(guī)則參數(shù)接口:匹配規(guī)則中涉及大量的與生產(chǎn)過程相關(guān)的參數(shù),用于表明物料與合同的適配條件。這些參數(shù)需要通過人機(jī)交互方式進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整,并以數(shù)據(jù)表形式存儲(chǔ)于股份公司信息系統(tǒng)服務(wù)器。基地間物料共享智能化平臺(tái)需有權(quán)限隨時(shí)對(duì)服務(wù)器中的參數(shù)表進(jìn)行讀寫操作。
(3)系統(tǒng)接口:因基地間物料共享智能化平臺(tái)開發(fā)和應(yīng)用項(xiàng)目在制造管理系統(tǒng)開發(fā),與京唐制造管理系統(tǒng)交互通過數(shù)據(jù)庫(kù)xjob方式推送物料數(shù)據(jù)信息,無需建立新的外部接口通訊。
4 實(shí)施效果
2021年現(xiàn)貨發(fā)生率9.54%,2022年系統(tǒng)上線初期現(xiàn)貨發(fā)生率8.76%,月均現(xiàn)貨量5.75萬噸,2023年上半年月均現(xiàn)貨量5.46萬噸,降幅5.04%,目前月現(xiàn)貨發(fā)生率綜合降至7.93%,目標(biāo)降至7.5%,應(yīng)用效果顯著。
5 結(jié)語(yǔ)
大量余材對(duì)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成了諸多不良影響,如成本升高、物流成為瓶頸、生產(chǎn)周期延長(zhǎng)等。目前處理余材的一個(gè)簡(jiǎn)單可行的方法就是將其充當(dāng)給有需求的合同,一方面能夠避免重復(fù)煉鋼、消化余材,提高資源利用率;另一方面,能夠縮短合同的生產(chǎn)周期。綜上所述,如何更好地將余材分配給有需求的合同,從而降低庫(kù)存余材,降低合同余材,提高物料利用率,對(duì)于鋼鐵企業(yè)的降本增效具有重要的意義。