全過程生產計劃管理在大型鋼鐵聯合企業的應用與實踐

李末卓?田偉

摘 要：在鋼鐵產能相對過剩的條件下，面對日益激烈的內外部環境，需要解決產銷平衡中各層面計劃管理問題，迫切需要構建智能生產計劃管理系統解決鋼鐵行業長期、中期及短期計劃產能規劃問題，進而構建網絡化、扁平化、柔性化、一體化生產計劃模式，滿足鋼鐵企業在高層生產組織中實現產銷平衡的管理要求，建立起以生產計劃為龍頭的全局計劃排產規則和多品種小批量排產規則，進而推動能源效率的提升。同時為了精益生產水平提升，建立規范的交期應答模型和生產計劃管理模型，并利用余材充當模型最大限度的降低非計劃品庫存，最終實現精益生產目標。

關鍵詞：生產計劃；智能排產；精益管理

APPLICATION AND PRACTICE OF FULL-PROCESS PRODUCTION PLANNING MANAGEMENT IN LARGE IRON AND STEEL COMPLEX

Li Mozhuo Tian Wei

（Tangshan Iron and Steel Co.， Ltd. Hegang Group Tangshan 063000，China）

Abstract：In the face of the increasingly fierce internal and external environment under the condition of relatively overcapacity of iron and steel， it is necessary to solve the problems of plan management at all levels in the production and marketing balance， and it is urgent to build an intelligent production plan management system to solve the problems of long-term， medium-term and short-term planned capacity planning in the iron and steel industry， so as to build a networked， flat， flexible and integrated production planning model， To meet the management requirements of iron and steel enterprises to achieve the balance of production and sales in the high-level production organization， establish the overall planning and production scheduling rules with production planning as the leading factor and the multi-variety and small-batch production scheduling rules， and then promote the improvement of energy efficiency. At the same time， in order to improve the level of lean production， establish a standardized delivery response model and production plan management model， and use surplus materials as a model to minimize the inventory of unplanned products， and finally achieve the goal of lean production.

Key words：production planning; intelligent production scheduling; lean management

1 全過程生產計劃管理方案總體目標

鋼鐵工業是國民經濟的重要組成部分，智能制造是制造業實現轉型升級的關鍵所在，大力發展鋼鐵智能制造，建設鋼鐵強國，是落實制造強國戰略的重要舉措。因此，必須把握變革趨勢和時間窗口，充分利用新一代信息技術，落實兩化深度融合，推動鋼鐵工業智能升級，努力搶占新一輪產業競爭制高點。為了在供給側結構性改革中實現跨越式發展，需要不斷豐富和完善實現產銷平衡管理、生產業務一體化，進而助力企業降本增效。

2 全過程生產計劃管理推進過程存在的主要問題

全過程生產計劃管理需要克服諸多困難因素，面對著手工作業管理粗放、時效慢，工序、人員、質檢等數據準確性差導致生產進度管控困難；生產訂單多、個性化需求多、半成品多、訂單交付難等生產排產困難；接到生產任務時倉庫材能否充足是否會造成停工待料等困難；插單、急單、補單、取消訂單無法應付、產線材料管理難、生產難管理等生產變更難題，這些問題交織在一起導致生產管理面對諸多不確定因素，造成難以實現精益生產管理模式。

3 利用智能化技術構建全過程生產計劃管理平臺

大規模定制是實現鋼鐵智能制造的重要組成部分，制定具有柔性的生產計劃是鋼鐵企業實現大規模定制的核心和關鍵。大規模定制是指能夠以大規模生產的成本實現產品多樣化、個性化的定制，這對企業生產計劃的編制工作提出了更高的要求，提高生產計劃排產效率及準確度成為是鋼鐵企業生產管理的核心與難點[1-2]。

3.1 依托智能化計劃管理平臺建立全過程生產計劃管理模式

公司統一規劃供應鏈計劃，通過策劃產品成本信息、售價信息、產品能源消耗構成、廠內廠外運輸路徑、銷售預測等因素編制整體年度、月度供應鏈計劃，并輸出市場策略、利潤評估、成本測算、能源計劃、運輸計劃、原料計劃、鐵水計劃、銷售計劃等一系列結果和任務。

生產制造部門建立統一資源調撥平臺并依據信息化的支撐來組織全局化生產，根據多廠多基地、多法人的生產格局，統籌規劃全局生產計劃，全局生產計劃需要考慮跨廠、跨公司資源調撥與排產，并輸出資源配置結果，經濟與質量、產能最佳平衡的生產工藝路徑和排產計劃。建立完成全過程生產計劃管理功能架構[3-4]，如圖1所示。

3.2 依托智能化計劃管理平臺建立詢單控制管理模式

戰略客戶在客戶管理系統進行詢單，產銷平臺系統及時響應，并根據詢單信息及時跟蹤詢單的進展情況，在詢單的整個過程中給客戶直觀快速的體驗，抓住用戶，防止因為詢單無反應流失用戶。客戶通過詢單功能錄入信息，需要包括基本的品種、鋼種、規格、特殊需求、性能、表面、交期、價格等信息，并且支持在APP上輸入上述詢單信息，可以跟蹤詢單進程和結果。在執行詢單過程中，首先需要將客戶輸入的詢單內容進行處理，然后去成熟訂單庫進行搜尋，如果成熟訂單庫有此類訂單并且滿足其特殊需求，直接返回詢單結果，如果沒有搜到，將聯合銷售、技術中心、制造等部門進行詳細的確認，并將結果匯總給銷售部門，銷售部門根據匯總的實際結果再與客戶進行溝通。

3.3 依托智能化計劃管理平臺建立訂單評審和交期應答控制管理模式

在執行訂單評審過程中，由于銷售過程中會面對許多個性化的客戶需求，所以在確定客戶訂單時必須進行訂單的技術評審和供期評審，財務評審，以確定該訂單是否可以正常接單。該評審是由營銷管理部門牽頭管理，協同技術部門和生產部門、財務部門共同完成。訂單評審流程包括質量、客戶信譽度、價格、交期、成本的評審，該功能把質量、價格、成本、交期評審流程進行串聯，最終是建立高效的評審體系，將訂單評審時間縮短在3天內。

在利用智能化計劃平臺進行交期應答過程中，根據詢單信息和生產能力和供應鏈、銷售配額信息，給出交期評估結果。在線交期應該可根據不同的規則和要求分為快速交期應答和精確交期應答來滿足不同的在線交期應答要求[5-7]。用戶需求實時與資源計劃進行匹配，按加工中心、客戶、產品組、周期展開銷售資源，并根據客戶錄入的詢單及訂單，按加工中心、客戶、產品組、周期匹配銷售資源計劃，并實時給出相應的承諾交期。同時，計劃員可以依據實際訂單接訂的情況，對銷售資源進行動態調整，以更靈活的支持詢單的在線交期應答。

為了保證市場需求，開展快速交期應答模式，除了基于銷售資源的實時交期承諾以外，同時基于能力校驗的交期應答功能，該模式的交期應答可以結合當前各工序已被占用的能力，采用優化算法自動進行工序能力校驗，并給出對應的訂單預計交期。

在精確交期應答方面，根據實現基于訂單全局能力平衡后得到的訂單計劃結果，系統支持為每個生產訂單預排其最佳的建議交期，該建議交期可幫助銷售人員或客戶實時掌握每條訂單基于當前生產情況的最新計劃，提前預知與掌控可能存在的交付風險。

3.4 依托智能化計劃管理平臺建立全局訂單計劃控制管理模式

在全局訂單計劃管理業務中，根據可用成品庫存及中間品庫存信息，全局訂單計劃綜合規劃每個銷售訂單的交貨期要求，以每個銷售訂單的全工藝產線為基礎進行上下游的全局訂單計劃，確定每個訂單每個工序的具體生產時間，確定各生產中心每日每周對應的訂單、工序生產計劃要求，同時規劃出相應的能源需求和運輸等計劃，實現對能源流和運輸資源的平衡[8]。

物料計劃業務實現對實際生產過程中產生的物料進行實時管控。在生產過程中不可避免的將產生超產、過渡材等非計劃物料，科學匹配非計劃物料的使用，可有效降低庫存，提高生產效率和庫存周轉率。集批計劃針對特定要求產線，允許計劃人員手工設置集批順序，由系統根據訂單情況進行自動填充匹配，并實時展示對應KPI便于計劃人員調整。

在現場執行層面推行件次計劃管理，件次計劃包含鋼軋作業計劃排產、冷軋作業計劃排產，同時具備對排產計劃進行調整功能。

爐次澆次設計中全局訂單協同計劃規劃出精確到生產訂單、天的生產計劃，并可實現對煉鋼計劃的進一步細化，計算出每天的澆次、爐次計劃。 鑄軋一體化件次計劃排產功能[3-4]，如圖2所示。

熱軋計劃對于熱連軋排實物坯的情況，當建立好熱連軋軋制單元之后，為避免庫存物料倒垛，對庫存物料和生產訂單之間的掛單關系進行調整。對于熱連軋排虛擬坯的情況，當組建立好熱連軋軋制單元之后，通過調整澆次順序、澆次內出坯順序以及和生產合同的對應關系，保證煉鋼出坯順序能夠對上熱連軋軋制順序，提升直裝比例。

冷軋計劃排產前提供豐富靈活的待排工序過濾實現對庫存品物料的科學匹配；排產過程中系統提供規則違反提前預警或限制，最佳可用設備提示；排產后提供規則違反提示、實時KPI以及對后續工序的影響。同時系統提供強大的自動優化算法，在綜合規劃設備生產允許規則、設備停機時間、生產速度等規則的前提下，為各設備選擇可排工序，為各設備編制物料生產順序，并滿足設備利用率的最大化，上下游工序間的協調等要求，支持全流程預排產 。

作為件次計劃的補充，為了提升現有庫存的周轉率，根據訂單的成品和半成品要求，結合中間庫和成品庫存的相關信息進行，余材的充當，提高訂單的生產效率，有效降低庫存和帶出品。

3.5 依托智能化計劃管理平臺建立多品種小批量的生產組織模式

通過建立合理的組爐組澆規則，按照鋼種連澆規則進行訂單最大程度進行合并生產，提高生產效率；提高服務水平；規劃精準材料設計方案，以最小帶出品和最小廢品率為目標；降低生產、庫存與銷售成本。設計生產過程成本測算機制，合理測算生產帶出與銷售帶出的成本附加和訂單生產過程成本，保證各個工序連續生產、均衡生產、均衡交貨，在生產計劃排產過程中按照各個工的等待時間、物流流轉時間合理安排庫存數量[9-10]。

為實現精準訂單排產科學規劃訂單切片管理，將訂單細分成件次，煉鋼一爐多訂單的生產模式，訂單組爐組澆，雙機四流根據訂單來調整不同的斷面，滿足訂單多樣化的需求，提高交期能力和生產組織水平。規劃庫存倒垛策略和運輸策略，增強煉軋的生產銜接控制和降低運輸約束對生產的影響。完善計劃回收自動機制，形成計劃與實際生產的實時互動，對事故情況下的計劃未執行或者計劃未完成等情況能夠自動處理并滾動形成新的件次計劃。逐步推進和完善預排計劃，實現對上游計劃的拉動，給各個前置工序提供更長準備時間，實現各個工序均衡生產并實時調整，滿足熱裝、直裝的生產節奏要求。

3.6 依托智能化計劃管理平臺建立最大化熱裝熱送生產組織模式

從營銷過程開始策劃，合理策劃規模品比例，增大規模品熱裝熱送比例，最大限度集中生產，減少熱坯下線數量。

推動構建智能化板坯排隊控制模型，科學策劃板坯連鑄過程以及鑄軋界面的溫度場變化規律，實施兩臺連鑄機四流生產同時匹配的剪切序規則，以及不同鑄坯的等待序、鑄坯溫降、鑄坯溫度分布；構建四流連鑄機鑄軋界面的板坯排隊模型，優化鋼坯從剪切到加熱爐的輸送路徑，減小鑄坯溫降，鑄軋界面連鑄板坯的保溫工藝。

構建以提高連續化率為目標的鑄軋流程動態協同規則庫。制定鑄軋界面板坯從剪切到加熱爐的排產工藝規則，綜合考慮鋼種、板坯尺寸、生產工藝、軋輥預熱、訂單產量、熱裝冷裝、鋼坯位置、輸送時間、軋制周期等因素；根據工藝庫規則，實施不同條件下板坯組合排產控制模型。

實施鑄軋工藝制度優化及相關影響方案，利用新板坯庫的大數據信息，科學總結不同工藝庫板坯的生產規律和特性、板坯的混合加熱策略及工藝優化；研究加熱制度對性能的影響及適合熱裝熱送的鋼種，不同鋼種加熱熱履歷變化對產品質量的影響；合理設計板坯在鑄軋區段工藝變化對鋼材性能穩定性控制技術，不同工藝參數對產品性能指標的對應關系，不同板坯的排產組合對產品質量的穩定性的影響。

4 結 語

隨著對精益生產要求的日益提高，依靠智能化技術對生產計劃進行管理，成為企業提升設備生產經營水平的必然選擇。企業越來越感覺到生產計劃管理思想與信息化的融合對于培育企業核心競爭力的重要性，該全流程智能生產計劃管理系統充分融合了最先進的信息化架構理念和現代企業的管理，能夠滿足日益復雜和多變的生產運行外部環境，具有良好的可靠性、擴展性、安全性，該系統的成功運用必將對整個流程型企業生產計劃管理提升啟到巨大支撐作用，全過程生產計劃管理實施后，生產計劃執行率提升到6%以上，整個流程運行效率提升30%以上，隨著對系統深度使用生產計劃策略水平逐年提升，成本管控更加精確，為智能化工廠推進奠定了重要基礎，使企業能夠處于更有利的競爭地位。

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