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    太鋼生產(chǎn)短期計劃的功能設(shè)計與運用

    2020-06-11 02:00:52仝中偉
    山西冶金 2020年2期
    關(guān)鍵詞:太鋼鋼種產(chǎn)線

    仝中偉

    (山西太鋼不銹鋼股份有限公司制造部, 山西 太原 030003)

    近年來鋼鐵企業(yè)的發(fā)展日新月異,不斷規(guī)模擴大化、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(全文簡稱太鋼)作為國內(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,為滿足個性化的市場需求、快速響應(yīng)訂單,提高用戶滿意度,2016 年開始借助產(chǎn)銷質(zhì)一體化系統(tǒng),通過短期生產(chǎn)計劃制定和實施,引用工業(yè)大數(shù)據(jù)和優(yōu)化算法,有效解決了個性化需求與大規(guī)模生產(chǎn)之間的矛盾,解決了靜態(tài)計劃與調(diào)度調(diào)整之間的矛盾,運用過程中,不斷符合生產(chǎn)實際和業(yè)務(wù)變化需求,實現(xiàn)了產(chǎn)線穩(wěn)定有序運行。

    1 太鋼生產(chǎn)計劃概述

    1.1 太鋼生產(chǎn)計劃層級分

    太鋼生產(chǎn)計劃層級分為年度產(chǎn)能預(yù)算、季度生產(chǎn)預(yù)算、月度生產(chǎn)計劃、短期計劃(周計劃)、機組作業(yè)計劃(日、班計劃)。年度計劃用于制定下一年度的銷售和生產(chǎn)預(yù)算,季度計劃用于重新制定當(dāng)期三個月的滾動的銷售和生產(chǎn)計劃,由計財部負責(zé)編制;月度計劃用于制定未來1~2 個月的銷售和生產(chǎn)計劃,并提供短期生產(chǎn)計劃銷售配額作為訂單在線交期應(yīng)答的前提,由制造部負責(zé)編制;短期計劃基于月度生產(chǎn)計劃與機組作業(yè)計劃之間,以有限生產(chǎn)能力、庫存和工藝制程為約束,利用約束規(guī)劃方法,將銷售訂單進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劃,由制造部負責(zé)數(shù)據(jù)維護和運用;機組作業(yè)計劃主要分為鋼軋作業(yè)計劃、冷軋作業(yè)計劃,其中煉鋼澆次計劃、熱軋單元計劃、冷軋長線機組計劃由制造部負責(zé)編制下發(fā),其他如修磨、罩式爐、橫切、平整等按工序計劃下發(fā)由二級廠執(zhí)行,生產(chǎn)調(diào)度負責(zé)計劃執(zhí)行并過程異常反饋,計劃員調(diào)整后重新執(zhí)行。

    1.2 生產(chǎn)計劃主要涵蓋工序

    生產(chǎn)計劃主要涵蓋工序: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 短期計劃運用情況

    2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計

    太鋼短期計劃是近年來同步于產(chǎn)銷質(zhì)一體化計劃系統(tǒng)同步上線運行的計劃系統(tǒng),由坤帝克公司開發(fā)實施,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)定每日定期運行,實現(xiàn)訂單初計劃排程。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,多工藝制程選擇問題;多條煉鋼-熱軋-冷軋產(chǎn)線交叉多,生產(chǎn)流程長,碳鋼、硅鋼、不銹鋼多個品種兼顧,工藝時間要求高,平衡難度大,人工排產(chǎn)困難問題;實際生產(chǎn)中針對設(shè)備運行,生產(chǎn)集批,工序通過率變化的及時應(yīng)對問題;建立基于交期、產(chǎn)能、庫存等綜合平衡的計劃協(xié)同平臺。

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

    2.2 能力平衡策略

    太鋼短期計劃系統(tǒng)能力平衡可按照兩種模式進行。

    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)線機組利用率為目標(biāo),交貨期次之的排產(chǎn)模式。

    2)JIT(即時生產(chǎn)模式)。當(dāng)訂單需求交期較晚時,系統(tǒng)不會將產(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 計劃決策策略

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

    2.3.1 有限產(chǎn)能計劃

    通過靜態(tài)知識表,將各工序機組分不同品種維護機時產(chǎn)能,短期系統(tǒng)在有限的機組產(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,產(chǎn)能約束,生產(chǎn)工藝約束等,對生產(chǎn)訂單進行全局協(xié)同計劃優(yōu)化。短期計劃系統(tǒng)訂單計劃總覽圖見圖2。

    圖2 短期計劃系統(tǒng)訂單計劃總覽圖

    2.3.2 集批計劃

    太鋼根據(jù)自身生產(chǎn)實際特點,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,只能在特定的時間在指定的機組上生產(chǎn)某些產(chǎn)品確定為集批對象,維護到系統(tǒng)內(nèi),每月底通過計劃員在短期計劃中設(shè)置集批計劃時間,形成集批計劃作為有限產(chǎn)能計劃的輸入信息及約束條件,參與有限產(chǎn)能計劃。

    2.3.3 工藝路徑選擇

    基于質(zhì)量設(shè)計提供的可選制程,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,并依此為權(quán)重進行工藝路徑選擇,重點確定產(chǎn)品在煉鋼分廠、熱連軋1 549/2 250 兩線的選擇,冷軋內(nèi)部重點確定連軋線與單機架制程選擇。短期計劃系統(tǒng)工藝路線選擇圖下頁見圖3。

    2.3.4 煉鋼工序計劃調(diào)整

    在短期計劃中,考慮了煉鋼工序中異鋼種連澆的要求。即對于能夠異鋼種連澆的鋼種,在編制中包計劃時,安排異鋼種連澆,以保證能夠盡量按照最大經(jīng)濟中包爐數(shù)組織生產(chǎn),計劃員根據(jù)異鋼種連澆規(guī)則,對有限產(chǎn)能計劃結(jié)果進行調(diào)整,將可以進行異鋼種連澆的訂單,通過手工方式拖拽到一個中包中;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)計劃的訂單,其各鋼種在不同厚度范圍內(nèi)的工序計劃量分布,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

    短期計劃具備自動運行計劃功能,通過每日定時或人工點擊運行計劃面板上的按鈕,計劃將會利用多種優(yōu)化算法運行并產(chǎn)出每個計劃決策的最優(yōu)化計劃;在短期計劃運行完畢后,系統(tǒng)將根據(jù)運行結(jié)果,將各工序的計劃開始及完成時間,計劃量導(dǎo)出給產(chǎn)銷系統(tǒng)及各機組作業(yè)計劃系統(tǒng)。

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

    圖3 短期計劃系統(tǒng)工藝路線選擇圖

    圖4 工序產(chǎn)能平衡

    3 運用效果

    自運用以來,太鋼改變了生產(chǎn)綜合計劃無統(tǒng)一平臺,各計劃層級獨立編制,無法進行全局產(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,難以進行精細化計劃編制狀況;實現(xiàn)了動態(tài)及時糾偏的基于多種策略考慮的全局最優(yōu)計劃;實現(xiàn)了生產(chǎn)平衡的系統(tǒng)化管理,即實現(xiàn)對各廠的小平衡在短期計劃系統(tǒng)中統(tǒng)一考慮、碳鋼與不銹鋼統(tǒng)一考慮的綜合模式;實現(xiàn)了對訂單的工序生產(chǎn)時間計劃,交期預(yù)判,特別是對煉鋼工序?qū)崿F(xiàn)按計劃結(jié)果的管控;建立了基于太鋼實踐的生產(chǎn)計劃執(zhí)行模式。

    4 影響因素及關(guān)注重點

    在實際運行過程中,太鋼通過長期實踐摸索、結(jié)果校驗、數(shù)據(jù)不斷完善更新,過程糾偏,總結(jié)出了影響短期計劃準(zhǔn)確運行的主要因素和關(guān)注重點:

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

    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、先進先出,避免長期積壓滯留,造成實際物流與系統(tǒng)設(shè)定物流速度偏差大;避免紅送熱裝坯料掉隊造成計劃分多單元軋制。

    5 結(jié)語

    太鋼運用短期計劃系統(tǒng)工具,解決了大型鋼鐵企業(yè)復(fù)雜的產(chǎn)線計劃排程,實現(xiàn)對交期實時的預(yù)判,應(yīng)對生產(chǎn)實際做出及時反應(yīng),監(jiān)控生產(chǎn)變化對于后續(xù)計劃的影響,為當(dāng)期計劃提供決策依據(jù),在不斷變化的外部數(shù)據(jù)及生產(chǎn)實績基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了滾動的全局最優(yōu)計劃。

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