萊鋼煉鐵廠關(guān)鍵參數(shù)模糊控制模型的實(shí)踐

徐春玲 呂宏偉 李秀海 李 琳 李 娜

1.前言

由于行業(yè)機(jī)構(gòu)重組、企業(yè)兼并、人員整合，有時(shí)會(huì)發(fā)生由于一個(gè)優(yōu)秀管理層人員的調(diào)動(dòng)，造成一個(gè)團(tuán)隊(duì)績效的瞬間轉(zhuǎn)變，甚至帶來區(qū)域績效下滑。這種情況形成的階段性管理混亂，即潛伏了管理斷層，也必定會(huì)影響企業(yè)整體效益。

精益管理與模糊控制是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的兩大助力。鋼鐵企業(yè)由于生產(chǎn)工藝線路配置復(fù)雜、個(gè)體獨(dú)立性較強(qiáng)，適于區(qū)域化管理，而整體匹配性較高的要求適于扁平化管理，因此，設(shè)立關(guān)鍵參數(shù)可明確區(qū)域化管理績效目標(biāo)，設(shè)立模糊區(qū)間可理順扁平化控制閾值，二者相輔相成，更能有效固化既得管理利益。

山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鐵廠，擁有6座1080m3高爐、3臺105m2燒結(jié)機(jī)、1臺265m2燒結(jié)機(jī)、1座60萬噸鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯，老區(qū)原料系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)四座高爐、三臺105m2燒結(jié)機(jī)的原料供應(yīng)，二區(qū)原料系統(tǒng)為一臺265m2燒結(jié)機(jī)供料并與老區(qū)原料場相連，產(chǎn)線龐雜，且其中的每一個(gè)體都有各自的特點(diǎn)，個(gè)體與整體的匹配運(yùn)行是整體生產(chǎn)線高效運(yùn)行的基礎(chǔ)性條件。

2.關(guān)鍵參數(shù)模糊控制模型的創(chuàng)建思路

按照“從上往下”的原則，逐級分解關(guān)鍵績效指標(biāo)到基層（個(gè)體），確定關(guān)鍵參數(shù)；按照“從下往上”的原則，逐級歸納整合關(guān)鍵參數(shù)最佳控制區(qū)間，明確控制區(qū)間；按照“專家審核、數(shù)據(jù)支撐”的原則，通過科學(xué)、系統(tǒng)的系列函數(shù)公式，審核整體匹配性、理順關(guān)鍵參數(shù)控制閾值；明確建立關(guān)鍵參數(shù)模糊控制模型，個(gè)體推行區(qū)域自主管理，整體推行扁平閾值管理，通過科學(xué)調(diào)控關(guān)鍵參數(shù)，精準(zhǔn)預(yù)測關(guān)鍵績效指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)產(chǎn)。

按照“從下往上”的原則，逐級歸納整合關(guān)鍵參數(shù)最佳控制區(qū)間，明確控制區(qū)間。

3.實(shí)施步驟

3.1 按照“從上往下”的原則，確定關(guān)鍵參數(shù)

最上層關(guān)鍵績效指標(biāo)，要能夠代表企業(yè)整體最大化效益，對該管理層崗位人員績效有衡量作用，有較強(qiáng)的可測算性，能夠有效控制，否則會(huì)造成整體管理走偏或缺失；下層的關(guān)鍵績效指標(biāo)匯總能夠代表上一層關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo)，分解后最下層關(guān)鍵績效指標(biāo)即為關(guān)鍵參數(shù)，運(yùn)用分類法對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整理，確定權(quán)重關(guān)系，明確責(zé)任人。考慮到企業(yè)“原料→燒結(jié)→高爐、球團(tuán)→高爐”的主體生產(chǎn)工藝配置特點(diǎn)，重點(diǎn)對各主體生產(chǎn)車間進(jìn)行了關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定：首先，由廠職能科室承接公司指標(biāo)要求，確定廠級關(guān)鍵績效指標(biāo)，并分解到高爐車間級關(guān)鍵績效指標(biāo)；第二步，由廠職能科室牽頭，協(xié)調(diào)兩區(qū)高爐車間研討，確定燒結(jié)關(guān)鍵績效指標(biāo)、球團(tuán)關(guān)鍵績效指標(biāo)；第三步，由廠職能科室牽頭，協(xié)調(diào)兩區(qū)燒結(jié)車間研討，確定原料關(guān)鍵績效指標(biāo)；第四步，由各車間承接廠級相關(guān)指標(biāo)要求，確定車間級關(guān)鍵績效指標(biāo)，并分解到崗位關(guān)鍵參數(shù)。具體實(shí)施步驟如下：

首先，由廠技術(shù)科承接公司指標(biāo)要求，運(yùn)用CE矩陣法，組織骨干技術(shù)人員，對“硅含量、錳含量、磷含量、硫含量、鈦含量、砷含量、銅含量”進(jìn)行權(quán)重打分（見表1），按照“二八原則（見圖1）”，確定硅含量、硫含量為關(guān)鍵績效指標(biāo)；結(jié)合實(shí)際情況，實(shí)際確定廠控一級KPI指標(biāo)為硅含量、一類品率和三類品率；根據(jù)客戶需求，增加磷含量、砷含量為廠控一級KPI指標(biāo)。

圖1 權(quán)重打分柏拉圖

第二步，由廠技術(shù)科牽頭，協(xié)調(diào)兩區(qū)高爐車間研討，確定燒結(jié)關(guān)鍵績效指標(biāo)為“堿度、FeO”；確定球團(tuán)關(guān)鍵績效指標(biāo)為“TFe、轉(zhuǎn)鼓、篩分”（方法同上）。

第三步，由廠技術(shù)科牽頭，協(xié)調(diào)兩區(qū)燒結(jié)車間研討，確定原料關(guān)鍵績效指標(biāo)為：“TFe、SiO2”（方法同上）。

第四步，由各車間承接廠級相關(guān)指標(biāo)要求，確定車間級關(guān)鍵績效指標(biāo)，并分解到崗位關(guān)鍵參數(shù)。其中，以高爐車間為例，高爐車間承接廠級相關(guān)指標(biāo)要求，確定車間級關(guān)鍵績效指標(biāo)為“硅含量、一類品率和三類品率”，結(jié)合高爐工藝流程分析（見表2），對流程圖選出的21個(gè)輸入因子進(jìn)行打分（見表3），篩選關(guān)鍵因子15個(gè)（見圖2），其中過程績效類4個(gè)，補(bǔ)充確定“配料堿度、硫負(fù)荷、鼓風(fēng)動(dòng)能、理論燃燒溫度”為廠級KPI指標(biāo)體系的三級指標(biāo)，過程控制類（關(guān)鍵參數(shù)）11個(gè)納入車間重點(diǎn)管控體系，分解到崗到人。

圖2 權(quán)重打分柏拉圖（2）

3.2 按照“從下往上”的原則，明確控制區(qū)間

以高爐車間關(guān)鍵參數(shù)“風(fēng)量、風(fēng)溫”為例：

第一步，收集數(shù)據(jù)。充分挖掘現(xiàn)有技術(shù)資源潛力，加裝自動(dòng)程序，采集“風(fēng)量、風(fēng)溫”并生成“折線圖”，建議采點(diǎn)頻率1個(gè)或每組/15分鐘（確保每班30個(gè)或組以上），自動(dòng)計(jì)算每班Cpk或Ppk，儲存更新期為一個(gè)月。

第二步，數(shù)據(jù)分析。在Mintab程序中，制作控制圖：“統(tǒng)計(jì)-控制圖-單值的變量控制圖-I-MR”；光標(biāo)移到“變量”欄單擊，激活選擇左側(cè)變量數(shù)據(jù)，單擊“確定”。

在Mintab程序中，計(jì)算過程能力：“統(tǒng)計(jì)-質(zhì)量工具-能力分析-正態(tài)”；光標(biāo)移到“單列”欄單擊，激活選擇左側(cè)變量數(shù)據(jù)；“子組大小”輸入“1”；“規(guī)格下限”、“ 規(guī)格上限” 輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)；單擊“確定”。

第三步，合理區(qū)間。累計(jì)1-3個(gè)月的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，如工藝技術(shù)規(guī)程明確規(guī)定：正常情況下標(biāo)態(tài)風(fēng)量：2300m3/min-2600m3/min、高爐全用最高風(fēng)溫等，分析計(jì)算各參數(shù)的平均控制區(qū)間為合理區(qū)間（見圖3）。

表1 權(quán)重打分表

圖3 1#高爐基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析圖

結(jié)論確定：關(guān)鍵參數(shù)“風(fēng)溫”合理區(qū)間為1150℃-1250℃，關(guān)鍵參數(shù)“風(fēng)量”合理區(qū)間為1#高爐2300m3/min -2600m3/min、2#-4#高爐1800m3/min-2100m3/min、5#-6#高爐2200m3/min-2500m3/min。

3.3 專家匹配審核

組織骨干技術(shù)人員，對關(guān)鍵績效指標(biāo)、關(guān)鍵參數(shù)等相關(guān)支撐數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核；復(fù)核無誤后，組織相關(guān)行業(yè)專家技術(shù)人員，從專業(yè)理論知識、計(jì)算依據(jù)公式等方面，審核整體匹配性；審核匹配后，組織管理決策人員逐級理順關(guān)鍵參數(shù)控制閾值。以原料車間為例，實(shí)施步驟如下。

首先，復(fù)核支撐數(shù)據(jù)。原料車間承接廠級相關(guān)指標(biāo)要求，確定車間級關(guān)鍵績效指標(biāo)為“TFe、SiO2”，對20個(gè)流程輸入因子打分，篩選關(guān)鍵因子8個(gè)，其中關(guān)鍵參數(shù)6個(gè)、績效指標(biāo)2個(gè)。骨干技術(shù)人員復(fù)核確定“料種準(zhǔn)確率”數(shù)據(jù)類別不一致，不當(dāng)合并，建議為“卸料準(zhǔn)確率、堆料準(zhǔn)確率、供料準(zhǔn)確率”。

其次，審核整體匹配性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，混勻料SiO2波動(dòng)是制約燒結(jié)堿度的要因（燒結(jié)關(guān)鍵績效指標(biāo)為堿度、FeO），Tfe波動(dòng)每降低0.1%，燒結(jié)礦產(chǎn)量提升0.28%，固體燃耗降低1.2%，高爐產(chǎn)量提升0.56%。結(jié)合原料工藝配置，因此審核結(jié)論為：原料車間整體匹配性基本達(dá)標(biāo)，主要問題是部分非關(guān)鍵控制參數(shù)未列入流程圖。如：布料層數(shù)、配比料種數(shù)等，需在實(shí)際工作中進(jìn)一步完善。

表2 產(chǎn)品過程流程圖

表3 權(quán)重打分表

最后，逐級理順關(guān)鍵參數(shù)控制閾值。控制閾值原則：望目型指標(biāo)，確定允許波動(dòng)區(qū)間；望小型指標(biāo)，確定允許最大值；望大型指標(biāo)，確定允許最小值。按照“從上到下為主、從下到上為輔”的原則（可有效杜絕畏難推諉等現(xiàn)象），結(jié)合行業(yè)對標(biāo)情況，針對既定“關(guān)鍵參數(shù)、控制區(qū)間”，逐級理順關(guān)鍵參數(shù)控制閾值（如混勻料SiO2允許波動(dòng)±0.3%），策劃CE矩陣表，組織管理決策人員進(jìn)行賦值打分，平均分值均在合格區(qū)域內(nèi)，可納入關(guān)鍵參數(shù)模糊控制管理。

3.4 推行關(guān)鍵參數(shù)模糊控制管理

關(guān)鍵參數(shù)模糊控制管理，就是在個(gè)體內(nèi)要強(qiáng)化推行區(qū)域自主管理，在整體上要強(qiáng)化推行扁平閾值管理，通過科學(xué)調(diào)控關(guān)鍵參數(shù)，精準(zhǔn)預(yù)測關(guān)鍵績效指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)產(chǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，受各種因素（必然系統(tǒng)性的、偶然突發(fā)性的等）影響，各種關(guān)鍵過程控制參數(shù)或多或少都存在一定的波動(dòng)，傳統(tǒng)允許范圍控制波動(dòng)屬于絕對平均類控制，便于微觀精確控制，但容易忽略其實(shí)際波動(dòng)對整體效果的影響。為便于統(tǒng)籌管理，在相對獨(dú)立的“原料、燒結(jié)、球團(tuán)、噴煤、高爐”工序之間設(shè)定質(zhì)量控制門，明確質(zhì)量門管控關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)和控制標(biāo)準(zhǔn)。

4.推行效果

4.1 有效提高了過程質(zhì)量管控水平

分析燒結(jié)關(guān)鍵績效指標(biāo)FeO、老區(qū)原料關(guān)鍵績效指標(biāo)TFe、SiO2，過程質(zhì)量管控水平均得到顯著提高。以燒結(jié)關(guān)鍵績效指標(biāo)FeO為例，過程西格瑪水平改善前0.93，改善后1.90；Cpk、Ppk改善后0.91、0.68，改善前0.47、0.35。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益顯著

據(jù)計(jì)算，煉鐵節(jié)焦效益約196.87萬元/年，燒結(jié)節(jié)焦效益約182萬元/年，降低返礦減少二次加工成本約94.5萬元/年。

4.3 探索了一條企業(yè)管理新途徑

通過明確設(shè)立關(guān)鍵參數(shù)、合理區(qū)間控制、宏觀閾值管控，不僅便于精準(zhǔn)預(yù)測關(guān)鍵績效指標(biāo)，也及時(shí)固化了先進(jìn)管理思路、措施，進(jìn)而有效杜絕因管理人才流動(dòng)造成的階段混亂、管理斷層等亂象發(fā)生。

5.結(jié)語

按照“從上往下”的原則，逐級分解關(guān)鍵績效指標(biāo)到基層（個(gè)體），杜絕畏難推諉，確定關(guān)鍵參數(shù)；按照“從下往上”的原則，逐級歸納整合關(guān)鍵參數(shù)最佳控制區(qū)間，杜絕形式主義，明確控制區(qū)間；按照“專家審核、數(shù)據(jù)支撐”的原則，理順關(guān)鍵參數(shù)宏觀控制閾值，創(chuàng)建并推行關(guān)鍵參數(shù)模糊控制模型，通過科學(xué)調(diào)控關(guān)鍵參數(shù)，精準(zhǔn)預(yù)測關(guān)鍵績效指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)產(chǎn)。系列改善，使生產(chǎn)過程質(zhì)量管控水平得到顯著提高，固體燃料消耗量有效下降，不僅減少了生產(chǎn)成本，尤其在當(dāng)前環(huán)保壓力越來越大的形勢下，更有極大的社會(huì)效益。因此，關(guān)鍵參數(shù)模糊控制模型具有較高的推廣價(jià)值。