鋼鐵企業基于高級排程系統兩化融合管理應用

趙維娜

（河鋼唐鋼公司信息自動化部，河北唐山 063000）

鋼鐵企業基于高級排程系統兩化融合管理應用

趙維娜

（河鋼唐鋼公司信息自動化部，河北唐山 063000）

面對產能過剩、市場競爭激烈的鋼鐵行業，實現成本可控、產品按期交付是企業生存的必備能力。公司通過高級排程系統（APS）將訂單信息、機器設備、工序待時、運輸耗時、存貨數量和人工成本等生產要素進行有機整合、整體規劃，形成了生產定制化、要素柔性化、交付精確化的生產一體化協同能力，滿足了客戶“快、短、少”的個性化需求。通過整合高級排程系統及其他信息化系統，持續提升公司的生產成本控制和資金快速流轉能力，打造可持續競爭優勢，為實現公司智能制造戰略構建堅實的基礎。

銷產轉換 兩化融合 余材充當

鋼鐵工業是國民經濟的基礎產業，是技術、經濟、資源、勞動力密集型產業，但同時也是產能過剩最嚴重的行業之一。2014年，鋼鐵行業化解產能過剩初見成效，企業效益有所好轉，節能減排取得新進展。同時，由于下游需求減弱，鋼材價格大幅下跌，企業資金緊張凸顯等，全行業仍處于轉型升級的瓶頸期。2016年初，世界經濟復蘇緩慢，國內經濟發展繼續承受下行壓力。受需求下降影響，國內鋼材市場供大于求矛盾突顯，價格競爭日趨激烈；進口鐵礦石價格壟斷進一步上升，環保壓力也有所加大，鋼鐵行業困難更加明顯。從總體鋼鐵行業發展情況看，2016年鋼鐵行業面臨的形勢仍然嚴峻。

公司充分意識到產銷一體化是整合企業整體資源改善運營業績的重要手段，而高級排程系統是協同各個分廠計劃及運營質量的關鍵核心。公司通過APS對各個分廠及整體產銷的協調，致力于穩步提升訂單承諾精度（從“月”提升至“周”）及提高訂單按時交付水平。從而提高對客戶的服務水平，為客戶創造價值，來提升銷售業績及內部生產效率，從而實現唐鋼整體業績的進一步提升。

1 產銷一體化協同發展，精益求精

公司立足發展的高度全面構建全流程一貫制質量管理體系，通過產銷業務流程再造，促成整體質量管理的健康運轉，改造傳統質量管理模式，引導全員樹立質量管理新理念，促使產品和質量管理實現新的突破，徹底解決用戶最關心的"質量"、"按合同交貨"、"售前售后服務"三個問題，進一步提升集團公司產品的核心競爭力，創造良好企業信譽。

在原有ERP、MES等系統之上，公司集成了全新的高級排程APS系統、全過程質量管理QMS系統、支持冶金規范落地和質量設計的ODS系統、鋼區動態排程MSCC系統，實現了與市場和用戶的無縫銜接、快速反應，全面提升公司生產組織能力和質量管理水平，為公司的可持續發展提供堅實保障。

圖1

通過APS系統搭建整個信息化系統架構，實現企業信息化與工業化的兩化融合。APS系統以市場為導向，以客戶為中心，按精益生產管理理念設計產銷一體化平臺，實現從銷售訂單評審、銷售訂單接收、銷產轉換、公司及各分廠生產計劃充分協同的一貫制計劃優化建議與管理，對銷售合同及生產訂單的未來計劃情況進行實時動態跟蹤。

APS系統對于公司的整體方案由三個子系統方案組成，分別為全局計劃系統、鋼軋件次系統和冷軋作業系統，三個系統的有機結合成為產銷一體化計劃平臺。其中，全局計劃系統總管公司全局，一覽當前所有的庫存情況以及全部銷售訂單當前執行狀況，以此制定未來生產計劃，為鋼軋作業系統和冷軋作業系統提供件次級別的機組排程數據。鋼軋作業系統和冷軋作業系統分別分管熱軋以及冷軋部分的機組排程，在接收到全局計劃系統的件次排程要求后，具體為各個件次工序任務分配加工機組和確定加工時間。

2 APS系統與外部系統數據通訊及內部流程處理

如圖1所示。

APS系統作為整個產銷一體化的核心內容，將負責從接收客戶訂單或詢單開始，直至最終現場生產完畢、包裝入庫前的整個計劃協同流程，其業務流程需跨越從ERP到MES的生產信息化系統。它主要負責接收由SAP系統發出的訂單信息，并依照ODS系統的設計數據，結合當前的產能負荷，給出詢單應答；同時針對實際銷售訂單通過自動與手工結合的方式進行銷產轉換，創建主生產計劃，并以此下發給件次作業排產系統，待計劃員精細調整后下發給MES執行。

當系統從ODS接收到銷售訂單及工藝路徑組信息后，計劃員可以通過系統中的物料計劃模塊，根據當前系統中收到的MES系統發送的物料信息，進行成品余才充當操作。將庫存物料中滿足訂單需求的成品直接做發貨指令來滿足訂單需求。當成品不能完全滿足該訂單需求時，計劃員在庫存物料中選擇物料可以進行下一步加工來滿足訂單需求，即半成品余才充當。這樣做可以最大化地降低庫存物料，也可以及時滿足訂單的交貨期需求。當余才充當完畢后訂單還有凈需求的時候，進行計劃銷產轉換，創建計劃制造訂單。制造訂單創建完成后進行拆解，并下發給熱軋和冷軋件次系統，由件次系統進行件次計劃在工序機組上的細致排序，形成件次生產計劃下發給MES生產執行系統。其中連鑄計劃有所不同，是由鋼軋件次系統下發給鋼區動態排程系統（MSCC）。當生產完成后，件次計劃的完成情況會由MES系統反饋給APS的全局計劃系統，便于APS系統進行訂單的跟蹤和管理。

當出現緊急訂單或者訂單信息調整時，相關運維人員會通過SAP對應的接口信息發送給APS全局計劃系統，便于計劃員進行生產計劃的調整。當公司進行定修時也會通過SAP系統將定修計劃發送給APS系統，便于APS系統進行產能的計算。當現場出現生產問題或者需要拒絕APS生產計劃時，會通過MES給APS的計劃反饋接口將信息傳遞給APS系統，便于APS系統進行相應的計劃調整。

3 信息化與工業化的兩化融合，進一步提升公司服務水平

通過近兩年的實施與積累，APS系統配合SAP、ODS、QMS、MES構成的冶金規范體系，公司實現了對銷售合同、銷售訂單、生產訂單、生產計劃、作業計劃、合同跟蹤的全過程一體化計劃管控，達到了很好的使用效果。

公司提高計劃管理精度、提升生產管控水平。APS系統通過業務知識庫的管理和維護，把不同計劃層次計劃中需考慮的約束、規則自動應用到了相關的用戶功能中，防止手工編制的不必要錯誤。同時在復雜的計劃決策上，系統提供自動或者半自動的功能，幫助用戶解決手工難以計算的復雜難題，真正達到對計劃與生產的精細管控。

同時，通過APS系統公司提高了協同計劃能力，增加了工廠有效產出。全局計劃系統通過考慮銷售訂單完整供應鏈，協調上下游的生產步調，避免真正瓶頸資源的產能浪費。同時借助APS計劃優化算法引擎，系統可以自動優化選取工藝路徑，配平工廠的能力，從而平衡設備負荷，提高工廠產出。而在一體化排產中，系統充分考慮工序與設備的聯動，最大化保證需要連續生產的工序間協同（例如出坯與熱軋）；此外通過對大量異質化工序的自動歸并，提高了設備的批量通過能力，提高工廠的實際產出。

此外，公司借助APS計劃平臺，縮短了生產周期、降低在制品庫存，優化了煉鋼、熱軋、冷軋等內部生產工藝之間協同，減少瓶頸現象以降低不必要的在制品庫存。特別對應熱軋計劃中的外賣與供下游的熱軋物料平衡，借助優化算法引擎，系統能自動平衡外賣與供下游物料的平衡，避免下游冷軋廠斷料或積壓，從而加速整個生產供應鏈上庫存流動速度，降低在制品庫存及生產周期。

4 結語

信息化與工業化的融合是現階段鋼鐵行業改革創新的趨勢，而APS作為信息化現代工廠的必備條件，能夠極大地提升企業的生產效率和管控水平。通過結合先進的多目標約束優化算法，APS能夠面向訂單，排定出更加貼近工廠實際能力的有限產能計劃，并以此為基礎，跟蹤指導全流程的生產活動，以達到生產制造與市場需求的平衡，幫助企業在新一輪的競爭中贏得市場與先機。

趙維娜（1985—），女，河北廊坊人，程師，大學科，研究方向：冶金自動化工。