張懷賓 董尉民

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

安鋼生產(chǎn)物流精益化運(yùn)行實(shí)踐

張懷賓 董尉民

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼以精益生產(chǎn)為基礎(chǔ),利用信息化管理手段實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流精益化運(yùn)行的初步探索。通過在資源配置、過程控制、庫(kù)存管理、含鐵廢棄物綜合利用等方面采取了積極有效的管理和技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)物流的精益化運(yùn)行,促進(jìn)了生產(chǎn)運(yùn)行質(zhì)量持續(xù)提升,降低了生產(chǎn)成本,達(dá)到資源效益最大化目標(biāo)。

精益生產(chǎn) 物流管理 低成本

0 前言

中國(guó)鋼鐵行業(yè)長(zhǎng)期產(chǎn)能過剩,市場(chǎng)供過于求,加上國(guó)際國(guó)內(nèi)鐵礦石和煤炭?jī)r(jià)格持續(xù)的惡性漲價(jià),使國(guó)內(nèi)鋼企處于高投入、高產(chǎn)出、低收益的微妙格局之下。現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)通過不斷的更新?lián)Q代,以裝備大型化、工藝現(xiàn)代化、品種專業(yè)化、規(guī)格全面化、成本低廉化增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力,利用現(xiàn)代化的裝備和工藝條件,通過精益生產(chǎn)手段為客戶提供特色產(chǎn)品,是鋼鐵企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、充分占領(lǐng)市場(chǎng)的主要途徑。近年,隨著現(xiàn)代化管理模式的發(fā)展,生產(chǎn)物流的精益化管控對(duì)于壓縮庫(kù)存、優(yōu)化流程、降低成本、減少資金占用的管理優(yōu)勢(shì)日益凸顯。

安鋼經(jīng)過五十多年的發(fā)展,尤其是 2003年以來通過實(shí)施“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略,具備了千萬(wàn)噸級(jí)鋼鐵產(chǎn)能,進(jìn)入我國(guó)鋼鐵企業(yè)第一方陣,實(shí)現(xiàn)了裝備大型化、工藝現(xiàn)代化、產(chǎn)品專業(yè)化,核心競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力顯著提升。面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì),安鋼以信息化建設(shè)為契機(jī),在生產(chǎn)物流精益化管控方面進(jìn)行了積極的探索,取得了良好效果。

1 精益化生產(chǎn)物流的要求

1.1 鋼鐵企業(yè)的物流特點(diǎn)

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流是指在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中,按照工序特點(diǎn),合理調(diào)配各類原燃料的流向,經(jīng)過煉鐵、煉鋼、軋鋼等多工序的化學(xué)加工和物理加工,制成符合客戶特定需求的鋼材產(chǎn)品,以及伴隨生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的固體廢棄物的回收和再利用的完整生產(chǎn)流程。

在鋼鐵企業(yè)中,當(dāng)生產(chǎn)物流結(jié)構(gòu)確定后,各工序之間的物流關(guān)聯(lián)性強(qiáng),替代性差,往往受到多方約束,因此,對(duì)于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流而言,重要的是按照煉鐵 -煉鋼 -軋鋼的工序流程做好金屬物流在空間組織和生產(chǎn)節(jié)奏方面的高效銜接。

1.2 精益化生產(chǎn)物流的要求

精益化生產(chǎn)物流就是以精益生產(chǎn)思想為基礎(chǔ),將原燃料配置、生產(chǎn)制造過程、廢舊回收與再利用等有機(jī)的結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程精益運(yùn)作的物流管理活動(dòng)。其根本目的是要消除生產(chǎn)物流中的浪費(fèi)現(xiàn)象,降低生產(chǎn)成本,縮短產(chǎn)品制造周期,壓縮在制品數(shù)量,加快流動(dòng)資金的周轉(zhuǎn)速度,增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在生產(chǎn)過程中,依托高效且標(biāo)準(zhǔn)化的操作,精準(zhǔn)、精確的過程控制,精益、精細(xì)的系統(tǒng)管控,倡導(dǎo)綠色制造,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),遵循可持續(xù)性發(fā)展理念,對(duì)生產(chǎn)物流進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。精益化生產(chǎn)物流的要求如下:

1)工序間物質(zhì)流的對(duì)接。按照各工序產(chǎn)能和設(shè)備運(yùn)行的要求,規(guī)范煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序間物流的輸入、輸出數(shù)量,保證工序間物質(zhì)流銜接高效、暢通。

2)工序間時(shí)間流的銜接。由于鋼鐵企業(yè)是高溫生產(chǎn)過程,其物質(zhì)流和能量流是并行的,而物質(zhì)在運(yùn)輸、等待過程中,必有溫降,若時(shí)間匹配不合理,必然會(huì)造成更大的損失,也就是能源的浪費(fèi),甚至?xí)捎跍囟葥p失過大,造成物流中斷。因此,嚴(yán)格的時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制也是精益化生產(chǎn)物流的必要條件。

3)高效、低耗的工序作業(yè)保證。充分駕馭現(xiàn)代化的大型設(shè)備,發(fā)揮先進(jìn)的工藝優(yōu)勢(shì),依靠工序作業(yè)的精準(zhǔn)控制、精益管理,減少生產(chǎn)過程中的廢、次品等各種浪費(fèi)現(xiàn)象,加大廢棄物流的回收與利用,降低生產(chǎn)成本。

可見,鋼鐵企業(yè)物流管理的關(guān)鍵是空間組織和時(shí)間組織的統(tǒng)一和協(xié)調(diào),時(shí)間節(jié)奏是鋼鐵物流管理的核心,是物質(zhì)流和能量流的基礎(chǔ)。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,必須做到在數(shù)量上的匹配和在時(shí)間上的相互銜接,生產(chǎn)物流才能真正實(shí)現(xiàn)精益化運(yùn)行。

2 精益化生產(chǎn)物流的實(shí)現(xiàn)

2.1 統(tǒng)籌大宗原燃料資源配置

以市場(chǎng)為導(dǎo)向,以各類大宗原燃料采購(gòu)價(jià)格為基礎(chǔ),實(shí)行物料結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)測(cè)算與優(yōu)化調(diào)整。按照煉鐵、煉鋼工藝需要,根據(jù)各類物料的性價(jià)比,不斷優(yōu)化焦化配煤結(jié)構(gòu)、燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)、高爐入爐結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)爐鋼鐵料結(jié)構(gòu),保證各時(shí)段煉鐵、煉鋼結(jié)構(gòu)成本的最低化。對(duì)采購(gòu)的鐵礦石、煤炭、生鐵、廢鋼等大宗原燃料,以及內(nèi)部循環(huán)的軋材廢鋼、渣鋼等資源,都由公司統(tǒng)一制定資源對(duì)接方案,根據(jù)各工序當(dāng)期成本最低結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一配置,并隨著市場(chǎng)變化及時(shí)跟進(jìn)調(diào)整,進(jìn)而指導(dǎo)下一步的采購(gòu)和庫(kù)存管理,確保精益供應(yīng)。其管理流程如圖 1所示。

圖1 物料統(tǒng)籌管理流程

2.2 MES系統(tǒng)煉 -鑄 -軋一體化管控

近年,安鋼相繼完成了煉軋系統(tǒng)的信息化建設(shè),分別建立了爐卷產(chǎn)線 MES、1780熱連軋產(chǎn)線 MES、2800 mm中板產(chǎn)線MES等多個(gè)信息化管理平臺(tái)。按照全訂單定制的生產(chǎn)需求,實(shí)現(xiàn)煉鋼、連鑄、軋鋼多工序一體化管控。利用MES系統(tǒng)先進(jìn)技術(shù),將按爐組織煉鋼生產(chǎn)的宏觀計(jì)劃,替代為以鋼板的塊為單位的微觀計(jì)劃,在計(jì)劃的源頭將物流的運(yùn)轉(zhuǎn)個(gè)性化、精益化。利用MES系統(tǒng)中物流、信息流同步反饋的優(yōu)勢(shì),對(duì)計(jì)劃執(zhí)行過程中鐵水→鋼水→鋼坯→鋼板的每一個(gè)加工制造工序進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理,實(shí)現(xiàn)了煉 -鑄 -軋生產(chǎn)物流的精益管控。

煉 -鑄 -軋一體化管控的實(shí)現(xiàn),促進(jìn)了板材機(jī)組的生產(chǎn)運(yùn)行質(zhì)量持續(xù)提升,使標(biāo)志著板材生產(chǎn)綜合水平的關(guān)鍵指標(biāo)——帶出品率得到顯著改善,一舉達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。帶出品率變化如圖 2所示。

圖2 帶出品率柱狀圖

2.3 研發(fā)應(yīng)用煉鋼工序物流跟蹤系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)煉鋼生產(chǎn)精準(zhǔn)控制、精益管理,自主開發(fā)了一種煉鋼物流信息自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),采用可靠的行車精確定位跟蹤技術(shù)、行車移動(dòng)稱重技術(shù)、無(wú)線數(shù)傳技術(shù)和信息識(shí)別方法,實(shí)現(xiàn)了煉鋼過程金屬物流自動(dòng)跟蹤采集,在國(guó)內(nèi)率先建立了鋼鐵料消耗按鋼種、分工序、分爐座、分鑄機(jī)、分班組的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)即時(shí)核算控制體系,并按照標(biāo)準(zhǔn)消耗的目標(biāo)要求,指導(dǎo)調(diào)整生產(chǎn)組織和工藝操作,實(shí)現(xiàn)煉鋼過程的精準(zhǔn)控制。該項(xiàng)目在以下方面取得了技術(shù)性突破:

1)國(guó)內(nèi)率先解決了多爐對(duì)多機(jī)模式下的金屬物流和生產(chǎn)信息在無(wú)人為干預(yù)的自動(dòng)跟蹤識(shí)別與準(zhǔn)確計(jì)量難題。

2)實(shí)現(xiàn)了金屬物流按爐號(hào)自動(dòng)跟蹤、分鋼種、工序、班組識(shí)別劃分與即時(shí)動(dòng)態(tài)核算。

3)開發(fā)的具有多種工藝信息的智能型邏輯推理程序,成功解決了煉鋼、連鑄生產(chǎn)節(jié)奏不匹配造成的金屬物流信息不同步和工序間爐號(hào)傳遞信號(hào)對(duì)接的難題,并具有事故狀態(tài)下的數(shù)據(jù)處理與補(bǔ)充功能,數(shù)據(jù)自動(dòng)采集準(zhǔn)確率達(dá) 99.9%以上。

該技術(shù)將鋼鐵料消耗核算模式由事后分析變?yōu)閷?shí)時(shí)調(diào)控,將傳統(tǒng)的干了算變?yōu)樗阒?成為安鋼鋼鐵料消耗國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的重要技術(shù)支撐。目前 35 t轉(zhuǎn)爐和 100 t、150 t轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗分別位居國(guó)內(nèi)同類爐型第一位和第二位。鋼鐵料消耗指標(biāo)變化如圖3所示。

2.4 按“生產(chǎn)時(shí)刻表”模式實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)

圖3 鋼鐵料消耗柱狀圖

根據(jù)爐卷產(chǎn)線工藝裝備特點(diǎn)以及信息化建設(shè)水平,通過借鑒鐵路系統(tǒng)的“列車時(shí)刻表”運(yùn)行模式開發(fā)出“生產(chǎn)時(shí)刻表”管理系統(tǒng),煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼各工序作業(yè)均以設(shè)定的工序基準(zhǔn)點(diǎn)和各工序的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)節(jié)奏為基礎(chǔ),以拉動(dòng)式生產(chǎn)遞推出鋼水 (坯料)到達(dá)各工序的計(jì)劃時(shí)刻和計(jì)劃完成時(shí)刻,生產(chǎn)組織完全按“生產(chǎn)時(shí)刻表”進(jìn)行,嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)工藝時(shí)間,嚴(yán)格按生產(chǎn)時(shí)刻表的計(jì)劃節(jié)點(diǎn)組織生產(chǎn),使該產(chǎn)線各工序的物流推進(jìn)精準(zhǔn)、可控,電極、壓縮空氣、氬氣、電耗、煤耗等大幅度降低,年創(chuàng)效 3800萬(wàn)元以上。

2.5 開發(fā)使用定重切割技術(shù)

在第二煉鋼廠成功研發(fā)了連鑄坯定重生產(chǎn)新技術(shù),以自適應(yīng)自動(dòng)調(diào)控模型為核心實(shí)現(xiàn)了定重生產(chǎn),是以"連鑄坯切割 +連鑄坯在線秤重 +自動(dòng)控制"三位一體閉環(huán)控制的新技術(shù)。該技術(shù)不僅在生產(chǎn)工藝上直接滿足了軋鋼生產(chǎn)工藝對(duì)連鑄坯料的本質(zhì)要求,使軋制成材率、定尺率平均分別提高 0.65%、0.205%,而且在生產(chǎn)模式上取代了傳統(tǒng)的連鑄坯定尺生產(chǎn)模式,首創(chuàng)了國(guó)內(nèi)連鑄坯定重生產(chǎn)的新技術(shù)和新模式,更是連鑄技術(shù)的一場(chǎng)革命,同時(shí)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)冶金領(lǐng)域連鑄坯定重生產(chǎn)的技術(shù)空白。

該技術(shù)的成功應(yīng)用直接提高了軋制成材率,提升了煉鋼連鑄工序與軋制工序整體經(jīng)濟(jì)效益,一經(jīng)投用就產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)事故明顯減少,廢品量大幅降低,而且大大減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,以運(yùn)行穩(wěn)定零維護(hù)、閉環(huán)控制信息反饋靈敏并且系統(tǒng)稱重精度達(dá)到 99.67%等諸多優(yōu)越性能,徹底解決了煉鋼連鑄工序定尺切割生產(chǎn)與軋制工序定重投料不匹配的矛盾,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的技術(shù)空白,在冶金領(lǐng)域具有廣泛推廣應(yīng)用價(jià)值。年創(chuàng)效1259.47萬(wàn)元。

2.6 提高鑄坯熱送、直裝率

1)根據(jù) 100 t轉(zhuǎn)爐和 150 t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝和成本的差異,調(diào)整了 2800 mm中板機(jī)組的供坯方式,在現(xiàn)場(chǎng)跟蹤驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)鑄坯溫降規(guī)律,將熱送溫度標(biāo)準(zhǔn)量化為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn),借助信息化手段,細(xì)化鑄坯熱送的時(shí)間節(jié)點(diǎn),使中板機(jī)組的熱送率由 2009年 11%提高到 2010年 80%以上,同時(shí)減少了半成品庫(kù)的周轉(zhuǎn)、切割費(fèi)用,年創(chuàng)效 2300萬(wàn)元以上。

2)為提高加熱爐生產(chǎn)效率,降低燃料消耗和鑄坯燒損,提高成材率,利用 MES系統(tǒng)管理優(yōu)勢(shì),于2009年 3月份開始陸續(xù)在爐卷和 1780 mm產(chǎn)線成功開發(fā)連鑄坯直接熱裝工藝,并成功推廣應(yīng)用。實(shí)施直裝后,爐卷機(jī)組加熱爐煤氣消耗可節(jié)約 46 m3/t,1780 mm煤氣消耗由 1萬(wàn)多立方米降低到平均6600 m3/h,煤氣節(jié)約 50%以上,加熱爐產(chǎn)能提高50%,成材率提高約 1%。

2.7 冶金廢棄物的回收與再利用

2.7.1 鋼渣的高效分離與回收

2010年 1月,安鋼建成鋼渣熱燜處理生產(chǎn)線,改變了傳統(tǒng)的熱潑鋼渣處理工藝,年處理能力由 65萬(wàn)噸提升到 90萬(wàn) t。該工藝技術(shù)具有以下特點(diǎn):

1)利用鋼渣本身的余熱產(chǎn)生蒸汽,消解鋼渣中游離氧化鎂和游離氧化鈣,而不需外供蒸汽,具有節(jié)約能源的特點(diǎn)。

2)燜渣時(shí)間由 120 h縮減為 12 h,產(chǎn)能和場(chǎng)地利用率提高 10倍。

3)鋼渣經(jīng)熱燜處理后,渣和金屬鐵大部分自然分離,經(jīng)篩分、破碎、磁選和提純后,金屬回收率可達(dá)90%以上。

4)該工藝對(duì)各種流動(dòng)性鋼渣可實(shí)現(xiàn) 100%處理率,為實(shí)現(xiàn)鋼渣“零排放”創(chuàng)造了條件。

2.7.2 含鐵廢棄物的短流程應(yīng)用

在煉鋼、連鑄、軋鋼過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的除塵灰、污泥、氧化鐵皮等含鐵廢棄物,其 TFe%約 30%～70%,具有很大回收利用價(jià)值,被廣泛應(yīng)用于燒結(jié)配料使用。安鋼根據(jù)轉(zhuǎn)爐操作特點(diǎn),成功開發(fā)了短流程回收利用工藝,即將此類除塵灰、污泥、氧化鐵皮按一定的比例粘結(jié)造球,烘干后通過廢鋼料斗或高位料倉(cāng)加入轉(zhuǎn)爐直接煉鋼使用。此工藝對(duì)于轉(zhuǎn)爐造渣、控制噴濺、提高脫硫 /磷能力均有顯著效果,同時(shí),因?yàn)槿〈瞬糠謴U鋼,鋼鐵料消耗和成本也同步顯著降低。

3 效果

安鋼利用現(xiàn)代化工藝技術(shù)和管理手段,依靠機(jī)制創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新,將精細(xì)、精確、精準(zhǔn)的管理理念貫穿于生產(chǎn)過程管控之中。通過物料結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化,確保了煉鐵和煉鋼物料結(jié)構(gòu)成本最低。利用煉鋼工序物流跟蹤、鑄坯定重切割、MES系統(tǒng)一體化管控等新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,帶動(dòng)了生產(chǎn)組織和過程控制水平的飛速提升。通過工藝優(yōu)化廣泛開展含鐵廢棄物的回收與再利用,實(shí)現(xiàn)了“零排放”的控制目標(biāo),踐行了綠色制造的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。

4 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)持續(xù)上漲的成本壓力和不斷壓縮的利潤(rùn)空間,通過原燃料的精益供應(yīng)、生產(chǎn)制造過程精細(xì)控制、庫(kù)存的嚴(yán)格管理、含鐵廢棄物的綜合利用等措施,依托精益生產(chǎn),著力于生產(chǎn)物流的空間組織和時(shí)間銜接的精益管控,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)物流的精益化運(yùn)行,降低了生產(chǎn)成本,提升了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)績(jī)效,增強(qiáng)了企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] 李慶予,黃小原,劉新宇.鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)物流管理模式研究[J].鋼鐵,2004(5):75-78.

[2] 帥奇,唐學(xué)生.加強(qiáng)企業(yè)物流管理工作提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[J].冶金信息導(dǎo)刊,2006(1):10-12.

OPERATION PRACTICE ON FININGMATERIAL HANDL ING IN ANGANG

Zhang Huaibin DongWeimin
(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

Based on leon production,the paper preliminarily discusses the management and control of production material handling bymeans of informatization management.After adopting a series of positive and effective management and technologymeasures aboutmaterials supply,process control,stock management and comprehensive utilization about depleted materialwith iron,the fine control and management of material handling have been carried out,the operation quality improved successively,the production cost reduced and resource benefitmaximization achieved.

leon production material handlingmanagement low cost

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聯(lián)系人:張懷賓,處長(zhǎng),教授級(jí)高級(jí)工程師,河南.安陽(yáng) (455004),安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司生產(chǎn)管理處;

2010—12—16