智能生產物流模式在鋼鐵企業的創新與實踐

1.背景

傳統鋼鐵企業生產物流環節的裝卸車、庫內貨物倒運等作業基本都要依靠天車完成，天車的作業效率直接影響物流的工作效率。傳統模式依然是依靠司機駕駛、手柄操作、地面指揮、吊裝工配合，效率低，安全可靠性差；另外作業過程中的收發存貨、理貨、盤庫等作業環節全部以人工操作為主，在與上下游工序之間的銜接上，也主要依靠人工信息溝通實現。存在人力資源浪費、勞效低、庫存數據不能實時更新、作業環境安全系數低、吊運期間易損壞產品質量等問題不斷出現，這種生產物流模式已不能滿足現代化工業生產要求。

隨著中國實施制造強國戰略的第一個十年行動綱領《中國制造2025》的發布，冶金行業作為國民經濟的支柱產業之一，是《中國制造2025》提出的重點發展十大領域的基礎之一，戰略地位突顯，其中智能生產、智能裝備和智能服務都和冶金企業密切相關。根據《中國制造2025》戰略的部署，河鋼唐鋼將推進智能工廠和智能物流建設列入重點工作[1]。

河鋼唐鋼智能生產物流架構運行之初，各子系統在接口銜接、信息傳輸、設備狀態、功能和人員經驗方面存在一些漏洞、缺失和不足之處，倉儲發運作業無法實現全流程、全天候的信息化、自動化，無法實現真正意義上的智能生產物流模式，為了解決上述問題，河鋼唐鋼物流分公司從“科學實用”和“規范管理”角度出發，對影響智能生產物流正常運行的因素進行分析，結合現場作業實際情況，以解決問題，保證各系統協同穩定運行，不斷提升其科學性、實用性為目標，開展智能生產物流模式創新與實踐活動。

2.鋼鐵企業智能生產物流模式的建立

鋼鐵企業智能生產物流模式以智能天車系統為核心，將信息化系統和自動化控制等先進技術應用于整個生產物流過程，實現全過程、全天候的實物流自動吊運，信息流自動傳輸的新模式，并對整個作業流程進行監控、數據采集，便于進行數據分析，形成具有感知、分析、推理、決策、執行、自主學習及維護等自組織、自適應功能的綜合系統體系[2]。但智能生產物流模式應用在鋼鐵企業尚沒有成熟的管理經驗、方法和制度體系做支撐，河鋼唐鋼物流公司結合工作實際，從人、機、料、法、環五方面綜合分析，查找問題原因，綜合運用現代化管理方法，有針對性的制定解決方案。見圖1。

2.1 以人為本，打造專業高效的員工隊伍

圖1 智能生產物流模式架構

倉儲物流智能化，需要智能天車、MES、物流管控平臺等多個系統協調聯動，運用機械、電氣、自動化、信息化等多項專業知識。操作內容方面，由原來的天車駕駛室手柄操作，地面手工記錄配合作業，變成車下操作室內的HMI畫面操作，操作模式上由原來的天車工和精整工配合完成一項作業變成主操工一人完成多項作業。傳統單一人工模式下的操作人員已不適合新技術、新系統的要求，需要減少低級崗位，增加高級崗位，打造高技能和高素質的員工隊伍。

2.1.1 多形式開展業務與理論知識培訓，提高崗位人員的業務水平

通過集中理論學習，開展機械、電氣、自動化、信息化等專業知識培訓；通過現場操作講解、與設計開發人員面對面交流等多種形式，開展智能天車、MES、物流管控平臺等多個系統的工作原理和業務知識培訓，提高崗位人員的業務素質。

2.1.2 能中選優，配合系統設計開發人員開展系統優化攻關

在每個生產班組抽調1名骨干，組成臨時小組，專門配合系統設計開發人員開展系統優化攻關，一方面，使這些骨干成員全方位接觸系統開發過程，深入了解系統內部工作原理，掌握出現異常情況后處理方法；另一方面，以點帶面，通過他們帶動本班組其他人員，實現共同提高。

2.2 制度為綱，建立完善規程制度體系

河鋼唐鋼物流分公司結合現代化管理方法、倉儲物流運行實際以及物流管控平臺、MES、智能天車等系統本身的功能特點，本著“人員適應系統，系統約束人的不良行為”的原則，建立完善規程制度體系，編制崗位規程，制定標準化作業流程，規范崗位人員的日常操作，杜絕了 一些“蠻干”“返工”“連續性差”的現象，實現標準化作業，操作人員工作量顯著降低、定員大幅減少、作業效率明顯提高；另外，以經濟責任制為抓手，建立完善崗位績效和個人績效，提高崗位操作人員的工作積極性，最終，實現制度為綱，提升系統運行效率和效果。

2.3 開展全員設備管理，提高設備綜合效率

2.3.1 提高設備功能精度管理

設備功能精度管理是設備管理的重要組成部分，是預防性維護體系的重要內容之一，設備功能投入與精度保持與否對產品各項指標完成產生較大的不可預測影響，因此，必須確定設備功能精度管理項目，對其實施重點管理。

在智能天車系統上線初期，因設備功能精度問題造成整個系統無法正常運行的現象每天多次發生，現場技管人員與系統開發人員一起，開展提高設備功能精度管理攻關，對一段時間內出現的故障報警進行統計分析評價，從兩方面開展工作，解決影響設備功能精度的問題。

（1）對設備機械部分進行改造。智能天車系統識別吊物，一方面來自信息化系統傳遞的數據信息，另一方面依靠吊具上的傳感器檢測吊具上機械傳動機構接觸到吊物后的位置變化完成。作業期間，機械傳動機構卡阻，無法到達傳感器檢測范圍，進而引起智能天車系統出現報警，作業中斷。通過改造機械傳動機構，使上述問題得到根本解決。

（2）定期對吊具進行標定。通過統計數據發現，吊具在使用一段時間后，因累積誤差，造成高度、寬度和角度的實際值和反饋給系統的數據出現偏差，引發故障報警，造成作業中斷。結合工作實際，規定生產班組在作業前必須對吊具的高度、寬度和角度重新標定，從而消除吊具作業過程中產生的累積誤差，保證設備功能精度。

2.3.2 建立完整的維修體制，實行目標管理

智能生產物流模式下的設備管理也需要以點檢定修為核心，由于智能天車的特殊性，點檢范圍增加，同時天車的無人化，人員配置的減少，對點檢和定修提出新的要求，點檢需要有層次、有重點的進行點檢，根據生產需求和天車的布置，經過一段時間對點檢結果的統計，劃分出重點設備和設備的重點部位，制定出合理的點檢周期，保證點檢工作的“低耗高效”。定修方面，智能天車消除了傳統人工操作中出現的“違章作業”和“過激操作”，避免了設備由于人為因素造成的損傷，降低了天車機械方面的故障率，結合點檢得出的結果，制定合理的定修計劃，避免設備的過修和欠修，保證設備良性運轉。

2.3.3 采用操檢合一模式，做好設備的日常自檢自修

作為智能生產物流模式下的核心設備，智能天車設備的傳感器主要集中在夾鉗部分，使用過程的故障報錯也是集中在此。將夾鉗納入自檢自修的范圍，通過實踐、培訓不斷提高職工的素質，通過開展“自主管理”“技術比武”等活動，激勵職工自檢自修的積極性，最終達到“操檢合一”，該工作不但有利于提升職工能力水平，并且也能提高異常處理的響應速度，提高天車整體運行效率。

2.4 借助看板管理方法，實現庫區定制管理

庫區定制管理是根據物流運動的規律性，按照人的生理、心理、效率、安全的需求，科學地確定物品在工作場所的位置，以達到物與場所的有效地結合，縮短人取物的時間，消除人的重復動作，促進人與物的有效結合，實現人與物的最佳結合的管理方法。在智能生產物流模式下的庫區管理里尤為適用。智能天車系統在進料、上料、倒運、下線、儲存、發貨等多環節的作業過程全部自動完成[3]，結合高強汽車板庫區實際，分別對原料庫和成品庫兩個庫區進行定制規劃管理，除了按傳統定制管理方法對每個位置進行“區列行層”的定義外，還在原料庫內設置卸料區、備料區、上料區和問題卷區；在成品庫內設置下線區、三級品區、積壓品區、應急區、大卷區、冷硬卷區、鍍鋅卷區和連退卷區等，另外，結合智能天車系統可識別鋼卷信息，并具備跟蹤管理的功能，還對每個庫區存放的貨物規格進行定制。

2.5 優化系統銜接，完善系統功能，提升系統運行的安全性及實用性

2.5.1 優化天車間避讓策略，減少避讓等待時間，提高運行效率

天車避讓問題是阻礙整體運行效率提升的關鍵，也是真正實現無人天車“智能調度”的前提，天車作業由于空間和時間的隨機性，多部天車作業之間難免會出現沖突，智能天車不會像人工作業時能夠默契的配合，而是接收指令后單純的執行，智能天車應用之初，需要人使用遙控器或者暫停執行等手段，兩部天車之間“被動”相讓，導致多部天車同時協作時效率極低，想要實現天車“智能調度”自動避讓，需要結合實際生產制定天車運行的邏輯。首先根據作業項目的輕重緩急劃分優先等級，以對接產線的上下線保產作業為第一優先級，其次不同天車進行相同作業時，根據操作人員工單指令下達的先后順序，確定優先級，再次根據工單指令分解后，天車運行動作的先后順序，確定優先級，通過優先級達到天車的自動避讓，消除了以往天車避讓期間的“假死”現象，提高多部天車協作的運行效率。

2.5.2 開發雙車下線程序，提高單一項目作業效率

高強汽車板成品庫是“生產庫”和“銷售庫”合二為一的庫區，庫區直接連接產線，天車下線速度必須和生產線生產速度匹配，原有的“單車下線”無法達到保產要求，為此研發“雙車下線”策略，實現兩部天車同時完成一項作業，基本解決“單車下線”無法保產問題。

2.5.3 調整吊物通道，提升運行安全性

智能天車運行路線均為提前程序設定，無法主動避讓地面人員，為此，為天車吊物定制固定路線，避開人員行走的安全通道，保證天車運行期間的人員安全。

2.5.4 開發貨物碼放策略程序，保證產品倉儲質量，提高庫區使用效率

倉儲管理重要的核心部分，產品合規碼放，不但保證倉儲質量，而且減少調倒，提高庫區倉儲的使用效率和天車的作業效率。利用智能天車系統的優勢，將庫區碼放的原則寫入系統程序中，通過系統篩選，自動提供出合適的鋼卷或者合適的位置，減少人員工作強度、避免人為失誤，同時也實現智能的倉儲碼放。

4.實施效果

4.1 打通信息流瓶頸，生產物流實現全流程信息化

通過項目實施，達到生產信息與物流信息實時交互、同步、不落地；貫通進料、上料、生產、下線、儲存、發貨等多環節信息流瓶頸，生產物流實現全流程信息化。

4.2 完善自動化功能，生產物流實現全流程自動化

通過優化完善自動定位產品存放位置、自動定位天車行駛位置、預設后自動避讓障礙物、運行過程中防碰撞、雙車下線、自動備料上料等技術，提升物流作業期間的安全系數和工作效率，生產物流實現全流程自動化。

4.3 滿足現代化鋼鐵企業生產需求

項目實施期間，河鋼唐鋼高強汽車板公司生產量大幅提升，項目實施后，各系統穩定高效運行，2018年累計完成原料入庫、上料158萬噸左右，成品下線、發貨140萬噸左右，生產物流各環節均能滿足生產要求。

4.4 探索出適合鋼鐵企業的智能生產物流新模式

通過優化崗位人員配置，提高設備運行穩定性，完善系統功能，加強基礎管理等管理方法，縱向優化庫房管理和物流工藝流程，形成具有感知、分析、推理、決策、執行、自主學習及維護等自組織、自適應功能的智能物流系統，實現物流設備網絡化、物流數據可視化、物流過程透明化和物流現場無人化，摸索出適合鋼鐵企業的具有高價值、高品質、高效率、低能耗、低污染的新型智能生產物流管理新模式。