面向智能制造的鋼鐵工業(yè)物流管控系統(tǒng)

張巖 ，王軍生 ，丁智 ，孫瑞琪 ，陳百紅

（1.鞍鋼集團(tuán)北京研究院有限公司，北京 102211；2.鞍鋼集團(tuán)自動(dòng)化有限公司，遼寧 鞍山 114001）

鋼鐵生產(chǎn)是一個(gè)混合生產(chǎn)過程，既包括連續(xù)生產(chǎn)，又包括離散制造，具有設(shè)備種類多、工序耦合高、生產(chǎn)流程長(zhǎng)等特點(diǎn)。系統(tǒng)中多工序串聯(lián)并集成運(yùn)行，不同功能相互支持、相互聯(lián)系、相互制約，整體結(jié)構(gòu)紛繁復(fù)雜［1］。鋼鐵生產(chǎn)的原材料、半成品等按照工藝流程在各個(gè)生產(chǎn)工序之間移動(dòng)，形成了生產(chǎn)物流。整個(gè)過程在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中表現(xiàn)為多個(gè)階段，具有多樣性、復(fù)雜性特征。因此，在微觀和宏觀兩個(gè)不同層面上，鋼鐵生產(chǎn)物流系統(tǒng)分別呈現(xiàn)為混合連續(xù)與離散過程的時(shí)間序列網(wǎng)絡(luò)和多生產(chǎn)過程的串并聯(lián)物流網(wǎng)絡(luò)［2］。

從數(shù)量來看，鋼鐵企業(yè)的物流量巨大。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《鋼鐵物流行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)鋼鐵行業(yè)物流量規(guī)模龐大。按照鋼鐵企業(yè)每生產(chǎn)1 t粗鋼，外部產(chǎn)生4～5倍的物流量計(jì)算，2021年全國(guó)粗鋼產(chǎn)量10.3億t，輸入和輸出各種原燃料、輔料、成品鋼材和固體廢棄物等的物流量是37.92 億～46.4 億 t［3］。 因此，生產(chǎn)物流的有效管理能夠優(yōu)化生產(chǎn)過程中物料等待時(shí)間，進(jìn)而縮短鋼鐵生產(chǎn)的周期，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，從而達(dá)到降低物資供應(yīng)成本和生產(chǎn)成本的目的。從研究對(duì)象來看，鋼鐵企業(yè)的物流管控是典型的有序動(dòng)態(tài)運(yùn)行的過程，需要充分考慮鋼鐵生產(chǎn)過程狀況和控制系統(tǒng)特點(diǎn)。隨著市場(chǎng)與客戶的需求逐漸變?yōu)槎嗥贩N、小批量、定制化，企業(yè)現(xiàn)有的物流信息管理系統(tǒng)和生產(chǎn)線之間的聯(lián)系不夠緊密，無法滿足對(duì)生產(chǎn)跟蹤管控的精細(xì)化管理需要［4］。

在倉儲(chǔ)物流管理中，鋼鐵企業(yè)對(duì)市場(chǎng)沒有充足的預(yù)見性，不具備科學(xué)的規(guī)劃，對(duì)物資的儲(chǔ)存準(zhǔn)備不合理，不能動(dòng)態(tài)跟蹤相關(guān)需求的變化。在車輛管理方面，傳統(tǒng)調(diào)度方法效率較低、成本較高，缺乏對(duì)車輛入庫順序和入庫時(shí)間等方面的優(yōu)化分析。在鋼鐵生產(chǎn)過程中，動(dòng)態(tài)優(yōu)化決策問題是一個(gè)世界性科學(xué)難題，具有多目標(biāo)、多約束、多尺度的特點(diǎn)，仍然由知識(shí)型工作者根據(jù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來制定經(jīng)營(yíng)和制造過程中的決策方案［5］。決策者不能夠及時(shí)準(zhǔn)確的根據(jù)生產(chǎn)條件的變化做出準(zhǔn)確的決策，導(dǎo)致資源的綜合利用率和產(chǎn)品質(zhì)量較低，能源消耗較大，企業(yè)的生產(chǎn)成本居高不下。從整體來說，鋼鐵物流行業(yè)沒有全國(guó)性的物流體系，缺乏整體規(guī)劃，并且其自身的管理模式不明確，沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，造成物流系統(tǒng)運(yùn)行效率低下、成本高［6］。因此，在鋼鐵企業(yè)中，如何有效利用日漸成熟的現(xiàn)代信息技術(shù)，解決鋼鐵物流管控在調(diào)度決策、運(yùn)行管理以及高效環(huán)保方面存在的難題至關(guān)重要。

1 鋼鐵物流的智能制造管理模式

只有深刻解析異質(zhì)異構(gòu)的子系統(tǒng)之間感知、辨識(shí)、協(xié)同的相互關(guān)系，在數(shù)字物理系統(tǒng)中刻畫成優(yōu)化的“嵌入”件，才能促進(jìn)生產(chǎn)物流全流程的協(xié)同與優(yōu)化決策。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)基于信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems，CPS）的集成優(yōu)化［7-8］。然而，在新一代智能制造的推動(dòng)下，大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)知識(shí)學(xué)習(xí)、跨媒體協(xié)同處理、人機(jī)協(xié)同增強(qiáng)智能、群體集成智能正在成為發(fā)展重點(diǎn)，進(jìn)一步突出了人的中心地位，通過“人”統(tǒng)籌協(xié)調(diào)“信息系統(tǒng)”和“物理系統(tǒng)”，建立綜合集成大系統(tǒng)［9］。 在人-信息-物理系統(tǒng) （Human-Cyber-Physical Systems，HCPS）中，人類智慧的潛能將充分發(fā)揮作用，使其信息系統(tǒng)擴(kuò)充了學(xué)習(xí)認(rèn)知功能，使系統(tǒng)不僅具有強(qiáng)大的感知、計(jì)算分析與控制能力，更具有學(xué)習(xí)提升、產(chǎn)生知識(shí)的能力。

將智能制造的理念融入鋼鐵企業(yè)物流管理中，提出基于HCPS的鋼鐵物流管理架構(gòu)，見圖1。

圖1 基于HCPS的鋼鐵物流管理架構(gòu)Fig.1 Iron and Steel Logistics Control Framework Based on HCPS

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)的支撐下，人、信息系統(tǒng)、物理系統(tǒng)三者有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全流程物流管理的協(xié)同和集成。在系統(tǒng)中，“知識(shí)庫”融合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能系統(tǒng)學(xué)習(xí)的知識(shí)規(guī)律和生產(chǎn)物流管控者的各種經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，并且具有自我更新和學(xué)習(xí)能力，在動(dòng)態(tài)的環(huán)境中不斷完善和優(yōu)化，達(dá)到人機(jī)有效協(xié)同，這也是HCPS的關(guān)鍵核心技術(shù)。

基于HCPS的鋼鐵物流管理通過引入大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對(duì)鋼鐵全流程物流進(jìn)行跟蹤和管理，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品生產(chǎn)到營(yíng)銷的信息共享與集成優(yōu)化，提高企業(yè)物流的效率和智能化水平。HCPS是基于新一代信息技術(shù)的高度集成化系統(tǒng)，在該架構(gòu)下鋼鐵企業(yè)物流管控系統(tǒng)將具備 “智能感知-分析調(diào)度優(yōu)化-決策執(zhí)行”的閉環(huán)特征。首先，通過面向鋼鐵制造流程的全面智能感知，系統(tǒng)將獲得廣泛的物流相關(guān)數(shù)據(jù)，為基于數(shù)據(jù)的分析、優(yōu)化和決策奠定研究基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全流程的物流協(xié)同優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，基于先進(jìn)的建模和優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)面向生產(chǎn)過程的優(yōu)化調(diào)度，達(dá)到降低庫存成本、節(jié)省物流費(fèi)用和優(yōu)化產(chǎn)能分配的目的，為物流系統(tǒng)建立廣泛的智能化應(yīng)用。最后，建立面向整個(gè)鋼鐵供應(yīng)鏈的決策優(yōu)化系統(tǒng)，充分發(fā)揮信息共享和智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)鋼鐵物流管控的全面升級(jí)。

2 智能化感知-鋼鐵物流跟蹤管理

典型的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程涉及的工序多、產(chǎn)線長(zhǎng)，從大的方面看可分為原料處理、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼以及軋制等生產(chǎn)階段，因此物流信息涉及面較廣，信息獲取存在一定的難度。此外，多品種、小批量的生產(chǎn)模式逐漸成為鋼鐵企業(yè)的主流模式，產(chǎn)品品種規(guī)格多樣、物料清單結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜多變［10］，但是，鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)物流管控和計(jì)劃安排任務(wù)由人工制定，無法動(dòng)態(tài)跟蹤物料狀態(tài)、物流實(shí)施進(jìn)度、設(shè)備狀態(tài)等信息。另一方面，在不同物流系統(tǒng)中，底層設(shè)備的數(shù)字化和自動(dòng)化程度具有很大不同，在此生產(chǎn)模式下，生產(chǎn)物流管理變得更加復(fù)雜。隨著數(shù)字孿生、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的出現(xiàn)，加強(qiáng)信息建模方法研究，建立物流跟蹤數(shù)據(jù)平臺(tái)，成為實(shí)現(xiàn)鋼鐵物流智能化的有效手段。通過建立鋼鐵物流信息智能感知平臺(tái)，對(duì)生產(chǎn)全過程進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)從原料投入到產(chǎn)品成型全過程的物流跟蹤，進(jìn)而達(dá)到提高物流效率、控制成本的目的［11］。

2.1 鋼鐵物流數(shù)字孿生系統(tǒng)

鋼鐵物流數(shù)字孿生系統(tǒng)是以數(shù)字化方式在信息空間創(chuàng)建鋼鐵物流的虛擬模型，借助數(shù)據(jù)模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的物流行為，利用數(shù)據(jù)融合、虛實(shí)交互、智能分析、優(yōu)化決策等方法，為鋼鐵企業(yè)中的物流活動(dòng)提供全面的感知和模擬。

數(shù)字孿生集成多學(xué)科技術(shù)，能夠有效融合數(shù)據(jù)、模型和智能的優(yōu)勢(shì)，可以重現(xiàn)不同物理過程來模擬大量的科學(xué)問題，通過調(diào)整物理參數(shù)模擬多時(shí)間尺度的基本過程，提升多尺度多領(lǐng)域融合模型的精度［12］。鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流數(shù)字孿生系統(tǒng)利用系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)和運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，在傳統(tǒng)物流模型的基礎(chǔ)上，協(xié)同運(yùn)行數(shù)據(jù)和機(jī)理特性，精細(xì)化監(jiān)控和評(píng)估生產(chǎn)物流的實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過物流數(shù)字孿生系統(tǒng)充分連接物理世界和信息世界，能夠?qū)︿撹F企業(yè)任意歷史時(shí)刻生產(chǎn)物流活動(dòng)進(jìn)行回顧分析和智能解析，提供新物流活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和優(yōu)化調(diào)度決策［13］。

基于數(shù)字孿生技術(shù)的鋼鐵物流模型將成為未來鋼鐵企業(yè)物流管理的核心支柱。鋼鐵物流數(shù)字孿生結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

圖2 鋼鐵物流數(shù)字孿生結(jié)構(gòu)模型Fig.2 Structural Model for Digital Twin on Logistics for Iron and Steel

數(shù)字孿生技術(shù)是由數(shù)據(jù)和模型作為核心元素構(gòu)建的。實(shí)際物理對(duì)象中的海量物流數(shù)據(jù)是構(gòu)建和驅(qū)動(dòng)多維虛擬模型的基礎(chǔ)，而多維虛擬模型的運(yùn)行又為生產(chǎn)物流的管控提供風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和優(yōu)化決策的支持。

2.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合是實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)物流信息跟蹤的基礎(chǔ)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正是有效連接設(shè)備、人和數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的帶動(dòng)下，利用各種傳感技術(shù)生產(chǎn)物流管理可以實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別、定位、跟蹤和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流的透明、高效、規(guī)范、安全的管理效果。通過分析收集的海量數(shù)據(jù)全面感知物流狀態(tài)，基于預(yù)測(cè)給出預(yù)警，并協(xié)同全流程各生產(chǎn)工序，做出最優(yōu)化決策。使得工廠的運(yùn)營(yíng)管理更加動(dòng)態(tài)化和精細(xì)化，促進(jìn)生產(chǎn)制造和商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式水平的提升［14］。本文基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)建立了生產(chǎn)物流管理新模式，其管理架構(gòu)主要分為四個(gè)層次：數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、傳輸層和感知層?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵物流管理結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵物流管理結(jié)構(gòu)Fig.3 Iron and Steel Logistics Control Structure Based on Industrial Internet

在數(shù)據(jù)傳輸方面，有線傳輸仍然是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)采用的主要方式，然而生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的變化更需要無線傳輸模式。不斷發(fā)展的傳感器技術(shù)促進(jìn)了無線傳輸模型的進(jìn)一步發(fā)展，5G新技術(shù)也大大推進(jìn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的部署進(jìn)展和發(fā)展速度，為數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院偷脱訒r(shí)奠定了基礎(chǔ)。此外，擁有海量、隨機(jī)、全面和低功耗等智能連接能力的5G系統(tǒng)是構(gòu)建同異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)和萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性交互綜合系統(tǒng)［15］。5G系統(tǒng)能夠容納更多的終端設(shè)備和用戶，為生產(chǎn)物流統(tǒng)籌管理提供更廣泛的數(shù)據(jù)來源。

3 智能化應(yīng)用-全流程優(yōu)化調(diào)度

鋼鐵生產(chǎn)全過程周期長(zhǎng)，工序繁多，在每道工序中蘊(yùn)含許多不同的單元，需要大量的資源，物料在工序與工序之間的流動(dòng)非常復(fù)雜，在大時(shí)間尺度上物資需求具有波動(dòng)性。為確保連續(xù)的鋼鐵生產(chǎn)，在制定各工序相關(guān)的物流計(jì)劃時(shí)，必須考慮庫存、機(jī)組產(chǎn)能等約束。因此，本文的物流優(yōu)化從鋼鐵生產(chǎn)全流程角度詳細(xì)分析各流程之間的物流關(guān)系并給出優(yōu)化配置策略，從而有效降低鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)能損失、庫存成本和物流成本。

3.1 多尺度多目標(biāo)物流統(tǒng)籌優(yōu)化管控

從鋼鐵企業(yè)物流的特征和資源成本的角度，不同時(shí)間尺度上的調(diào)度管控和資源配置問題具有不同的特點(diǎn)，采用基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真技術(shù)進(jìn)行研究是一種有效的思路。但是，在鋼鐵企業(yè)中，一般將物流問題當(dāng)作孤立的事件，很難從歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化分析，并且缺乏各單元、各站點(diǎn)及其相互耦合關(guān)系對(duì)產(chǎn)品影響的考慮，因此需要采用合適的方法對(duì)多尺度多目標(biāo)下的物流進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化管控。多尺度研究是對(duì)鋼鐵物流過程本質(zhì)進(jìn)行科學(xué)描述，挖掘出不同尺度內(nèi)的客觀自然規(guī)律，建立其數(shù)據(jù)模型和評(píng)估模型［16］。深度融合多尺度資源分配和生產(chǎn)調(diào)度，在滿足生產(chǎn)流程工藝約束下，合理安排每組生產(chǎn)活動(dòng)的時(shí)間，得出相應(yīng)的資源多尺度分配策略，是解決鋼鐵企業(yè)物流優(yōu)化管控的有效方法。本文從實(shí)時(shí)生產(chǎn)、作業(yè)計(jì)劃、產(chǎn)品制造及合同等方面，設(shè)計(jì)了多尺度多目標(biāo)物料統(tǒng)籌管控模型，多尺度多目標(biāo)物料統(tǒng)籌優(yōu)化見圖4。

為了給生產(chǎn)的實(shí)施提供充足的資源，達(dá)到最小化資源成本的目的，鋼鐵企業(yè)需要在生產(chǎn)計(jì)劃的整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)，對(duì)短、中、長(zhǎng)期按照不同時(shí)間尺度進(jìn)行資源優(yōu)化配置，即進(jìn)行多尺度資源配置。與時(shí)間維度一般意義上多個(gè)階段的劃分不同，重點(diǎn)在于時(shí)間維度上的多尺度特征，既在大尺度上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)層的長(zhǎng)期決策，又在小尺度上滿足局部策略的需求，對(duì)資源進(jìn)行靈活配置，大大降低資源浪費(fèi)，提升資源的利用效率。另外，該模型同時(shí)考慮市場(chǎng)資源供給和成本的動(dòng)態(tài)性和不確定性條件，細(xì)化資源配置操作和資源成本結(jié)構(gòu)，合理進(jìn)行資源調(diào)配。

3.2 生產(chǎn)-物流全過程協(xié)同優(yōu)化

鋼鐵企業(yè)廠區(qū)參與物流運(yùn)輸管理的單位較多、共享資源困難，存在諸多弊端，物流運(yùn)輸操作的智能優(yōu)化以及合理計(jì)劃是生產(chǎn)物流管理和調(diào)度的重中之重。另外，客戶需求隨著鋼鐵行業(yè)的逐步全球化，也從過去的大批量、單品種轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨俊⒍嗥贩N、個(gè)性化。鋼鐵企業(yè)為了占領(lǐng)更大的市場(chǎng)份額，必須按合同組織材料、靈活生產(chǎn)［17］，但是物料運(yùn)輸變得更加復(fù)雜，并且和鋼鐵生產(chǎn)工藝流程的復(fù)雜性與生產(chǎn)的大規(guī)模性產(chǎn)生了尖銳的矛盾，常常在部分工序出現(xiàn)產(chǎn)量超出合同定量的情況。隨著鋼鐵企業(yè)信息化水平的飛速發(fā)展，在全面的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、信息化技術(shù)的支撐下，對(duì)生產(chǎn)、物流的全過程進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化將對(duì)企業(yè)整體效益的提升做出巨大貢獻(xiàn)。在鋼鐵生產(chǎn)與制造的過程中，前后工序由各種生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)地聯(lián)系在一起，在生產(chǎn)和供料上具有緊密依賴關(guān)系。因此，從整個(gè)生產(chǎn)過程的角度來安排工序間物流是十分必要的。鋼鐵生產(chǎn)-物流全過程優(yōu)化如圖5所示。

圖5 鋼鐵生產(chǎn)-物流全過程優(yōu)化Fig.5 Optimization of Whole Process for Iron and Steel Production and Logistics

生產(chǎn)-物流的全過程優(yōu)化在物流協(xié)同優(yōu)化與決策支持（如物流調(diào)度計(jì)劃智能決策模型）關(guān)鍵技術(shù)的充分支持下，融合物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，通過對(duì)物流賦能同時(shí)對(duì)不同運(yùn)載工具、廠內(nèi)不同車間和不同運(yùn)輸物資進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度，并無縫銜接到遠(yuǎn)程計(jì)量、ERP、MES等其他信息系統(tǒng)。統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)、包裝、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、配送等全物流價(jià)值鏈環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)物與物、人與物之間的協(xié)同優(yōu)化，最終改善鋼鐵物流產(chǎn)業(yè)的決策模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)物流的智能化、集成化管理和控制。

4 智能化決策-供應(yīng)鏈全局優(yōu)化

鋼鐵產(chǎn)品屬基礎(chǔ)原材料類大宗商品，上游與電力、機(jī)械制造等行業(yè)，焦炭、煤炭等能源原料企業(yè)，鐵礦采、選、燒等原礦原料企業(yè)，鐵合金及有色金屬生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)系緊密。下游與石化、建筑、汽車、集裝箱、家電、鐵路、機(jī)械、造船等行業(yè)息息相關(guān)。國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)由于整個(gè)行業(yè)集成度不高，對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的掌控能力較差，特別是對(duì)供應(yīng)鏈的上游資源，例如鐵礦石，其價(jià)格更是處于被動(dòng)接受的狀態(tài)。在新的形勢(shì)下，鋼鐵企業(yè)需要對(duì)供應(yīng)鏈和物流體系做好全面的分析和改革，為企業(yè)發(fā)展提供有效的支持。

4.1 鋼鐵全供應(yīng)鏈物流標(biāo)準(zhǔn)框架

鋼鐵企業(yè)處于鋼鐵供應(yīng)鏈體系的核心位置，集物流信息、物流服務(wù)、物流量于一體。在鋼鐵供應(yīng)鏈中，為了全面涵蓋相關(guān)物流標(biāo)準(zhǔn)，必須圍繞供應(yīng)鏈核心單元-鋼鐵企業(yè)，全面覆蓋鋼鐵流通領(lǐng)域，制定相關(guān)鋼鐵物流標(biāo)準(zhǔn)體系［18］。本文對(duì)鋼鐵供應(yīng)鏈體系做出了詳細(xì)的環(huán)節(jié)細(xì)分，從物流流通全供應(yīng)鏈角度出發(fā)，分為供應(yīng)、生產(chǎn)、銷售、流通等環(huán)節(jié)，在國(guó)家物流標(biāo)準(zhǔn)體系框架的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了鋼鐵供應(yīng)鏈整體物流標(biāo)準(zhǔn)框架，如圖6所示。

圖6 鋼鐵全供應(yīng)鏈物流標(biāo)準(zhǔn)框架Fig.6 Standard Framework for Logistics Service for Iron and Steel Supply Chain

標(biāo)準(zhǔn)框架包含全供應(yīng)鏈體系中物流技術(shù)以及工作方面的標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)物流標(biāo)準(zhǔn)在有效結(jié)合社會(huì)物流相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下，連通社會(huì)物流和企業(yè)內(nèi)部物流，逐步將非鋼鐵主業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向社會(huì)化模式，進(jìn)而簡(jiǎn)化企業(yè)人員配置，提升勞動(dòng)生產(chǎn)率水平，從而實(shí)現(xiàn)高物流效率、降低物流成本的目標(biāo)。在冶金規(guī)范的基礎(chǔ)上建立全程質(zhì)量監(jiān)督管理體系，實(shí)時(shí)管理供、產(chǎn)、銷一系列環(huán)節(jié)中產(chǎn)品質(zhì)量信息，達(dá)到保證企業(yè)產(chǎn)品在冶金規(guī)范體系下實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)物流管理的目的。因此，依靠鋼鐵行業(yè)的冶金規(guī)范，建立圍繞供應(yīng)鏈管理的生產(chǎn)物流流程再造模式能夠有效降低企業(yè)物流成本，增加企業(yè)運(yùn)營(yíng)收益。

4.2 物流、資金流、工作流協(xié)同優(yōu)化

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流以廠為界，包括從原料到成品的整個(gè)生產(chǎn)過程中的物流活動(dòng)，物流量大、物資平均庫存量高、裝卸效率低、倒運(yùn)等問題較為普遍，嚴(yán)重影響了企業(yè)運(yùn)作效率和資金流通效率，降低生產(chǎn)物流成本是各企業(yè)當(dāng)前亟待解決的重要問題。主要以優(yōu)化物流成本為主線，通過詳細(xì)分析物流系統(tǒng)的組織管理、實(shí)際需求、業(yè)務(wù)能力和運(yùn)行效率，給出最優(yōu)的生產(chǎn)物流調(diào)度策略，進(jìn)而使得物流效率大大提高、廠內(nèi)物流費(fèi)用得以有效降低，達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的目的。此外，結(jié)合鋼鐵行業(yè)信息化系統(tǒng)五級(jí)架構(gòu)，充分發(fā)揮其優(yōu)越功能，統(tǒng)一管控企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，包括物資采購、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)組織、質(zhì)量控制、產(chǎn)品銷售以及財(cái)務(wù)成本管理全方位內(nèi)容［19］。

物流、資金流、工作流的協(xié)同優(yōu)化對(duì)于鋼鐵物流的供應(yīng)鏈全局優(yōu)化具有重要意義。可利用物流模型生成資金流模型，根據(jù)資金流中成本和利潤(rùn)信息，來優(yōu)化物流模型中的工藝路線、加工條件和企業(yè)工作流程，進(jìn)而生成有序的設(shè)備操作集合，并對(duì)工作流中各活動(dòng)所涉及的資源和數(shù)量進(jìn)行確定，實(shí)現(xiàn)物流、資金流和工作流的統(tǒng)一化建模。此外，為達(dá)到各業(yè)務(wù)系統(tǒng)協(xié)同管理和控制的目標(biāo)，還需要對(duì)信息流和業(yè)務(wù)流之間實(shí)現(xiàn)充分協(xié)作。充分利用最新的智能檢測(cè)、智能控制、專家模型、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境下的前后工序、上下游企業(yè)及內(nèi)部生產(chǎn)業(yè)務(wù)流、物流、資金流的協(xié)同、融合。

4.3 云智能服務(wù)

鋼鐵企業(yè)傳統(tǒng)的單一工序管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)交互、資源整合、業(yè)務(wù)協(xié)作等方面無法滿足需求，而物流云平臺(tái)能夠彌補(bǔ)這一缺陷，實(shí)現(xiàn)物流、資金流、商流和信息流的協(xié)同管理。依靠大規(guī)模的云計(jì)算處理能力、標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程、靈活的業(yè)務(wù)覆蓋、精準(zhǔn)的環(huán)節(jié)控制、智能的決策支持和深入的信息共享，在物流樞紐和各種物流部門等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)物流行業(yè)全流程所需的信息化需求。

物流云平臺(tái)綜合了物流集成網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)流集成技術(shù)、物流業(yè)務(wù)流程集成技術(shù)和物流服務(wù)集成技術(shù)。其中，物流集成網(wǎng)絡(luò)能夠供給全球服務(wù)發(fā)布與調(diào)用，起到了數(shù)據(jù)交換功能，在組網(wǎng)模式上支持了混合云的方式，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)之間也能夠相互轉(zhuǎn)換和映射，為用戶使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)提供了更高效、更靈活、更低成本的服務(wù)。數(shù)據(jù)流集成技術(shù)將多個(gè)分布式異構(gòu)物流數(shù)據(jù)源按照一定的規(guī)則邏輯集成為一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流在規(guī)定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議下的流通，并為系統(tǒng)提供方便查詢的接口。物流業(yè)務(wù)流程集成技術(shù)對(duì)物流業(yè)務(wù)流程利用監(jiān)控、分析和重組的方式進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)了人-人、系統(tǒng)-系統(tǒng)以及人-系統(tǒng)之間的集成，包括中間件技術(shù)、業(yè)務(wù)流程管理和工作流技術(shù)等。物流服務(wù)集成技術(shù)為用戶提供更加個(gè)性化、更加便捷的物流服務(wù)，圍繞物流過程對(duì)信息輸入輸出和服務(wù)類型按照業(yè)務(wù)活動(dòng)、任務(wù)、對(duì)象等進(jìn)行了劃分。因此，傳統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)在處理海量數(shù)據(jù)時(shí)的困境在物流云平臺(tái)上得到解決，不僅對(duì)資源實(shí)現(xiàn)了管理的統(tǒng)一化，而且在處理數(shù)據(jù)時(shí)的效率更快、更高，并且決策者能夠獲得反饋的可用信息，有效地解決能源消耗、資源利用率和資金成本之間的矛盾。

5 結(jié)語

鋼鐵企業(yè)的物流包括采購、生產(chǎn)、銷售、售后等過程中一系列物的流通，具體為原材料的采購、物資運(yùn)輸和交付、生產(chǎn)中的包裝和裝卸、交付各種市場(chǎng)銷售中的物資流通、二次加工和售后跟蹤等。本文基于人-信息-物理系統(tǒng)的框架，分別從信息感知和管理、全流程優(yōu)化調(diào)度、以及供應(yīng)鏈全局優(yōu)化決策三個(gè)層次對(duì)鋼鐵工業(yè)物流涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，以期加快鋼鐵物流的信息化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使各個(gè)環(huán)節(jié)都達(dá)到無縫銜接，使商流、物流、信息流及資金流暢通融合，提高鋼鐵企業(yè)的物流效率，推動(dòng)鋼鐵企業(yè)的全面發(fā)展。