劉月蘋

摘要：針對(duì)首鋼股份公司 “一業(yè)多地” 的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式，提出了跨地區(qū)、跨庫(kù)存一體化排程系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建了數(shù)學(xué)模型并開發(fā)了一體化排程系統(tǒng)。整體方案涵蓋了產(chǎn)運(yùn)協(xié)同、鋼軋協(xié)同和運(yùn)輸協(xié)同三大部分，包括合同分析、物料管控、一體化排程和物料動(dòng)態(tài)跟蹤四大模塊。系統(tǒng)的實(shí)施有效提升了遷安和順義兩生產(chǎn)基地的生產(chǎn)和運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)了物流運(yùn)輸與產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏高效匹配功能，有效提升了遷順生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：一體化排程；產(chǎn)運(yùn)協(xié)同；精準(zhǔn)發(fā)運(yùn)

０ 引言

首鋼搬遷調(diào)整后，開啟了“一業(yè)多地”生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式。遷順產(chǎn)線是首鋼搬遷調(diào)整后成立的遷鋼、順義冷軋兩個(gè)鋼鐵生產(chǎn)基地，其中順義冷軋基地主要負(fù)責(zé)鍍鋅汽車板、合金化汽車板、高強(qiáng)汽車板、連退汽車板等高盈利能力最終產(chǎn)品生產(chǎn)，遷鋼基地主要負(fù)責(zé)順義冷軋廠等多個(gè)下游產(chǎn)線原料卷供應(yīng)。

由于遷順兩個(gè)生產(chǎn)基地間隔200公里的特殊地理位置，上下游生產(chǎn)、質(zhì)量、管理等缺乏有效對(duì)接，相互不了解對(duì)方工藝、生產(chǎn)組織特點(diǎn)、檢修安排等系列關(guān)鍵控制點(diǎn)，造成遷鋼、順義冷軋兩個(gè)生產(chǎn)基地間銜接效能低下，導(dǎo)致下工序順義冷軋庫(kù)存長(zhǎng)期高位徘徊，并且原料即時(shí)有效率低、合同兌現(xiàn)率低，經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)差、生產(chǎn)組織困難等。鐵運(yùn)專業(yè)根據(jù)生產(chǎn)和訂單情況在鐵路批車業(yè)務(wù)流程現(xiàn)狀，系統(tǒng)報(bào)請(qǐng)火車日計(jì)劃，然后組織裝車。鐵運(yùn)組車需要收貨單位、貨權(quán)單位等限制條件，人工挑選耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，銷售物流系統(tǒng)內(nèi)過(guò)定金，委托量大于資源量的情況多有發(fā)生。根據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行線下配載，一是車皮的凈載重與標(biāo)載存在一定的差距，二是組織過(guò)程中耗費(fèi)大量的精力用于人工操作和系統(tǒng)外溝通協(xié)調(diào)［1-2］。

綜上，開展跨地區(qū)跨庫(kù)存一體化排程技術(shù)的研發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

針對(duì)遷順兩基地存在的生產(chǎn)信息難以及時(shí)有效互通導(dǎo)致生產(chǎn)協(xié)同性差等現(xiàn)實(shí)問題，在兩基地跨地區(qū)、跨庫(kù)存一體化排程系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)過(guò)程中重點(diǎn)考慮了產(chǎn)運(yùn)協(xié)同、鋼軋協(xié)同和鐵運(yùn)協(xié)同三部分內(nèi)容。整體方案設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

（1）產(chǎn)運(yùn)協(xié)同

遷順跨地區(qū)跨庫(kù)存一體化排程系統(tǒng)的開發(fā)需首先完成兩基地間合同跟蹤、物料跟蹤等關(guān)鍵信息實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)遷順一體化排程，第一步需實(shí)現(xiàn)順義原料庫(kù)、在途、遷鋼成品庫(kù)的一體化排程，逐步解決遷鋼積壓物料快速到料，明確按需到料預(yù)計(jì)劃物料牽引、先進(jìn)先出、限時(shí)精準(zhǔn)發(fā)運(yùn)等有效管理理念，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸與產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏高效匹配功能。

該功能依托產(chǎn)銷系統(tǒng)支撐，由順義冷軋計(jì)劃員按照工序需求對(duì)遷鋼庫(kù)、在途等庫(kù)區(qū)物料開展預(yù)計(jì)劃排程，排程物料通過(guò)系統(tǒng)標(biāo)識(shí)自動(dòng)導(dǎo)入各個(gè)庫(kù)區(qū)，遷鋼物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)識(shí)別排程標(biāo)識(shí)，并緊急組織相應(yīng)物料精準(zhǔn)發(fā)運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)跨基地物料牽引功能。通過(guò)預(yù)計(jì)劃物料牽引功能，實(shí)現(xiàn)順義冷軋廠和遷鋼物流環(huán)節(jié)的一體化排程，解決物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)與下游產(chǎn)線脫節(jié)問題。依托上下游生產(chǎn)工序高效銜接，制定先入庫(kù)先發(fā)運(yùn)的大物流物料發(fā)運(yùn)管理規(guī)范。

（2）鋼軋協(xié)同

產(chǎn)銷界面、物流順冷界面實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同的情況下，鋼軋界面協(xié)同成為制約遷順產(chǎn)銷一體化排程的關(guān)鍵制約環(huán)節(jié)。

深入分析發(fā)現(xiàn)，制約鋼軋界面協(xié)同的關(guān)鍵在于遷順基地間需求信息不對(duì)稱，順冷排產(chǎn)時(shí)按照不同輥期組織相應(yīng)類別合同物料的生產(chǎn)，遷鋼基地不了解相應(yīng)輥期安排的同時(shí)，不能有效識(shí)別不同合同類別，造成上工序供料順序混亂、供非所需。

為有效識(shí)別不同合同對(duì)應(yīng)不同輥期這一實(shí)際問題，徹底解決供料順序混亂現(xiàn)象，首先建立了遷順例會(huì)制度，適時(shí)溝通生產(chǎn)組織動(dòng)態(tài)，柔性調(diào)整全流程生產(chǎn)組織。其次順義冷軋計(jì)劃人員人工識(shí)別劃分不同合同輥期安排后，將相應(yīng)標(biāo)識(shí)錄入產(chǎn)銷系統(tǒng)，遷鋼基地鋼軋界面按照合同標(biāo)識(shí)組織相應(yīng)輥期的集批冶煉軋制工作，從而實(shí)現(xiàn)了遷順基地間產(chǎn)銷一體化排程，助力經(jīng)營(yíng)效果提升。

（3）運(yùn)輸協(xié)同

圍繞火車發(fā)運(yùn)效率效益的優(yōu)化提升，對(duì)火運(yùn)出廠計(jì)劃、火運(yùn)車輛配載以及鐵運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)裝車組織過(guò)程的信息可視化進(jìn)行優(yōu)化完善，同時(shí)將與火車發(fā)運(yùn)有業(yè)務(wù)交叉的汽運(yùn)出廠的計(jì)劃生成、運(yùn)力分配進(jìn)行同步完善。主要涉及到產(chǎn)銷一體化銷售物流管理系統(tǒng)、首鋼物流協(xié)同平臺(tái)（3PL）、熱軋PES系統(tǒng)、智新客戶精準(zhǔn)服務(wù)系統(tǒng)［3-5］。

2 學(xué)模型構(gòu)建與求解

受地域性特點(diǎn)因素影響，遷鋼熱軋與順義冷軋兩基地均有各自的排程組織模式，兩基地排程均為見料計(jì)劃，擁有獨(dú)立的原料庫(kù)。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為保證后道工序連續(xù)生產(chǎn)，遷鋼熱軋成品庫(kù)存在一定量的原料儲(chǔ)備，資源儲(chǔ)備重合造成庫(kù)存增加，同時(shí)，熱軋準(zhǔn)發(fā)完成至基地接收期間的物料也沒納入到基地生產(chǎn)計(jì)劃排程中去，造成了資源浪費(fèi)的加劇。

一體化排程模型以原料穩(wěn)定供料及后工序連續(xù)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，擴(kuò)大收池范圍，實(shí)現(xiàn)銷售庫(kù)、在途及原料庫(kù)“三合一”混排，提高計(jì)劃合理性，計(jì)劃排程前置，備料、運(yùn)輸?shù)裙ぷ鲊@計(jì)劃單展開。

具體求解過(guò)程如下［6-7］：

步驟一：建立模型總體優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，即合同鋼卷延期懲罰和生產(chǎn)調(diào)度虛擬成本的加權(quán)和。

步驟二：設(shè)置鋼卷生產(chǎn)時(shí)間受下放時(shí)間的限制ESTi≤τi。

步驟三：定義鋼卷上下游機(jī)組之間的垂直生產(chǎn)約束關(guān)系τui+tui+t（ui，i）≤τi。

步驟四：定義粗計(jì)劃合同內(nèi)鋼卷的連續(xù)生產(chǎn)關(guān)系。

步驟五：定義相鄰粗計(jì)劃合同之間的開始生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系τk1+tk1+t（k1，k2）≤tk2。

步驟六：定義粗計(jì)劃合同加工時(shí)間與其中鋼卷加工時(shí)間的約束關(guān)系。

步驟七：設(shè)置粗計(jì)劃合同調(diào)度受計(jì)劃停機(jī)的限制條件PDEj≤τk≤PDS（j+1）-tk，j∈Jp。

步驟八：設(shè)置粗計(jì)劃合同的大小受計(jì)劃類型的限制條件mintp（k）≤sk≤max ttp（k）。

步驟九：設(shè)置粗計(jì)劃合同的時(shí)間窗與其中鋼卷時(shí)間窗的約束關(guān)系ESTk=max（ESTi），i∈Ck與LFTk=max（LFTi），i∈Ck。

其中，各參數(shù)含義如下：

P—表示冷軋生產(chǎn)線的所有單元集合，包括冷軋、脫脂、連退、平整等，以p為索引；

Cp—表示在機(jī)組生產(chǎn)的鋼卷集合，以i為索引；

ri—表示鋼卷i的合同優(yōu)先級(jí)系數(shù)；

Kp—表示在機(jī)組p生產(chǎn)的粗計(jì)劃合同集合，以k為索引；

Jp—表示機(jī)組p的計(jì)劃停機(jī)時(shí)間集合，以j為索引；

PDSj—表示第j次停機(jī)開始時(shí)間；

PDEj—表示第j次停機(jī)結(jié)束時(shí)間；

Пk—表示粗計(jì)劃合同k中的鋼卷排序；

Ck—表示粗計(jì)劃合同k中的鋼卷集合；

τi—表示鋼卷i的開始加工時(shí)間；

ti—表示鋼卷i的加工時(shí)間；

ui—表示鋼卷i的所對(duì)應(yīng)的上游機(jī)組鋼卷；

t（ui，i）—表示鋼卷i從其上游機(jī)組到本機(jī)組的傳遞時(shí)間；

τk—表示粗計(jì)劃合同k的開始生產(chǎn)時(shí)間；

tk—表示粗計(jì)劃合同k的生產(chǎn)時(shí)間；

t（k1，k2）—表示在兩個(gè)粗計(jì)劃合同k1和k2之間的切換時(shí)間；

Puv—表示粗計(jì)劃之間切換的懲罰系數(shù)；

tp（k）—表示一個(gè)粗計(jì)劃合同k的類型；

sk—表示一個(gè)粗計(jì)劃合同k的長(zhǎng)度；

a，b—表示轉(zhuǎn)化成本系數(shù)，將合同延期成本、粗計(jì)劃合同轉(zhuǎn)換虛擬成本轉(zhuǎn)化為同類型的成本；

時(shí)間窗［ESTi，LFTi］—表示待排產(chǎn)合同鋼卷i的合理加工時(shí)間范圍，其中ESTi表示鋼卷i的最早開始加工時(shí)間，LFTi為鋼卷i的最晚加工完成時(shí)間。粗計(jì)劃合同k的時(shí)間窗為［ESTk，LFTk］。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（1）系統(tǒng)構(gòu)成

跨地區(qū)跨庫(kù)存一體化排程系統(tǒng)包括合同分析、物料管控、一體化排程和物料動(dòng)態(tài)跟蹤四大模塊。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示［8-9］。

1）合同分析：計(jì)劃員根據(jù)合同情況，分析合同的欠量，并根據(jù)不同客戶、產(chǎn)品、合同交期，預(yù)測(cè)合同最晚備料期，形成初步的排產(chǎn)需求，具體包括：

①合同欠量分析結(jié)合全流程訂單信息，實(shí)時(shí)計(jì)算各工序合同欠量情況；

②合同結(jié)構(gòu)分析根據(jù)客戶、鋼種分析以及交期，系統(tǒng)自動(dòng)形成初步要料計(jì)劃；

2）物料標(biāo)準(zhǔn)管控：結(jié)合一體化排程業(yè)務(wù)，制定特殊的物料狀態(tài)，并測(cè)算物料在每個(gè)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)周期，對(duì)物料的活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于超期物料及時(shí)采取措施，督促物料的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保物料按期到備料庫(kù)存，滿足一體化排程需求。包括：

①制定特殊物料狀態(tài)，滿足一體化排產(chǎn)需求；

②測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)周期，制定每一個(gè)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)周期，測(cè)算一體化排產(chǎn)必要條件；

③周期監(jiān)控預(yù)警根據(jù)物料每個(gè)狀態(tài)的監(jiān)控，確保在標(biāo)準(zhǔn)周期內(nèi)完成，確保計(jì)劃兌現(xiàn)率。

3）一體化排程：根據(jù)條件收池可進(jìn)行排產(chǎn)物料，結(jié)合冷軋輥期，制定一體化的排程計(jì)劃。

①根據(jù)制定的物料狀態(tài)以及物流狀態(tài)，收池可排產(chǎn)物料，查看物料的庫(kù)存情況，碼放情況，方便計(jì)劃員選擇物料，滿足一體化排產(chǎn)需求，并最大程度減少倒垛；

②輥期甘特圖：結(jié)合軋輥輥期，制定出初步生產(chǎn)計(jì)劃安排；

③按計(jì)劃編制一體化計(jì)劃。

4）物料動(dòng)態(tài)跟蹤：跟蹤物料的物流狀態(tài)，實(shí)時(shí)掌控物料到達(dá)情況，便于及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。

①在途信息跟蹤，跟蹤物料的發(fā)運(yùn)、在途情況，預(yù)警到達(dá)時(shí)間，測(cè)算是否滿足生產(chǎn)需求；

②物流運(yùn)輸算法：結(jié)合準(zhǔn)發(fā)預(yù)測(cè)算法，按需到料預(yù)計(jì)劃物料牽引、先進(jìn)先出、限時(shí)精準(zhǔn)發(fā)運(yùn)的，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸與產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏高效匹配功能。

（2）實(shí)施過(guò)程

跨工序一體化排程系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)流程定制材料狀態(tài)，建立標(biāo)準(zhǔn)物料周期，并對(duì)全流程物流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控分析，保證物料可以按時(shí)交付。同時(shí)優(yōu)化物流運(yùn)輸算法，明確按需到料預(yù)計(jì)劃物料牽引、先進(jìn)先出、限時(shí)精準(zhǔn)發(fā)運(yùn)等規(guī)則，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸與產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏高效匹配功能，為跨工序一體化排程奠定基礎(chǔ)。跨工序一體化排程基于前工序標(biāo)準(zhǔn)周期，從產(chǎn)品下線準(zhǔn)確測(cè)算各環(huán)節(jié)周轉(zhuǎn)時(shí)間，預(yù)測(cè)到順義原料庫(kù)時(shí)間，結(jié)合輥期、合同交期、合同品種構(gòu)成排程算法，形成跨工序一體化計(jì)劃，降低庫(kù)存周轉(zhuǎn)，優(yōu)化排程結(jié)構(gòu)?？绻ば蛞惑w化排程系統(tǒng)先進(jìn)行定制化材料狀態(tài)配置維護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)周期測(cè)算、周期預(yù)警規(guī)則以及各狀態(tài)處置人推送等［10］。

其次進(jìn)行物流計(jì)劃規(guī)則，先確定一體化計(jì)劃物料，然后按照先進(jìn)先出在歸檔標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)發(fā)運(yùn)，最后確定每個(gè)點(diǎn)的信息反饋，例如生產(chǎn)庫(kù)、銷售庫(kù)、沙河驛站點(diǎn)、原料庫(kù)等。

最后結(jié)合冷軋輥期、訂單交期、鋼種以及所有物料信息，以及檢修日歷，編制跨工序一體化計(jì)劃。

1）物料標(biāo)準(zhǔn)周期。根據(jù)物料狀態(tài)定制包含材料產(chǎn)出、待取樣、性能等待、終判、準(zhǔn)發(fā)、發(fā)運(yùn)等多種材料狀態(tài)，獨(dú)立測(cè)算物料每個(gè)狀態(tài)單獨(dú)計(jì)時(shí)，統(tǒng)計(jì)持續(xù)時(shí)間，制定標(biāo)準(zhǔn)周期與監(jiān)控措施，設(shè)置負(fù)責(zé)部門及專業(yè)。對(duì)于超期物料自動(dòng)預(yù)警，對(duì)負(fù)責(zé)專業(yè)推送超期材料明細(xì)，降低庫(kù)存周轉(zhuǎn)，保證物料準(zhǔn)時(shí)到達(dá)順義。標(biāo)準(zhǔn)周期設(shè)置與監(jiān)控如圖3所示。

2）物流運(yùn)輸算法。根據(jù)一體化物料標(biāo)識(shí)，進(jìn)行優(yōu)先安排發(fā)運(yùn)，同時(shí)滿足先進(jìn)先出、滿足垛位就近原則，減少交叉，滿足二層優(yōu)先原則，減少倒垛，同時(shí)結(jié)合物料的準(zhǔn)發(fā)預(yù)測(cè)，提前進(jìn)行車輛配載，滿足車輛凈載重最大化，載率提升5%。

3）輥期模型。優(yōu)化算法排程規(guī)則，研發(fā)輥期模型，計(jì)算出每天生產(chǎn)品種與產(chǎn)能分配。結(jié)合訂單與可排物料，推薦出一體化預(yù)計(jì)劃并下達(dá)到PES生產(chǎn)進(jìn)行備料，另外根據(jù)全流程物料跟蹤，對(duì)于預(yù)警無(wú)法準(zhǔn)時(shí)到達(dá)的物料，及時(shí)進(jìn)行人工調(diào)整，確保計(jì)劃的有效執(zhí)行。

4）指標(biāo)管控。建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括物料狀態(tài)時(shí)長(zhǎng)、超期分析、一體化計(jì)劃兌現(xiàn)率等管控指標(biāo)，督促各個(gè)環(huán)節(jié)規(guī)范、有效完成任務(wù)，確保一體化計(jì)劃的兌現(xiàn)。

系統(tǒng)界面如圖4和圖5所示。

4 實(shí)施效果

合同下達(dá)、原料供應(yīng)以順義冷軋輥期安排為中心，產(chǎn)銷全流程高度集批組織，實(shí)現(xiàn)了在降低順義冷軋?jiān)蠋?kù)存的同時(shí)，提高了原料即時(shí)有效率，生產(chǎn)組織規(guī)范化，為合同按期兌現(xiàn)提供了必要條件。

指標(biāo)統(tǒng)計(jì)顯示，遷順跨地區(qū)跨庫(kù)存一體化排程系統(tǒng)應(yīng)用后，遷鋼產(chǎn)品流向資源分配趨于合理化，順義冷軋?jiān)蠋?kù)庫(kù)存降幅39.75%。

產(chǎn)品制造周期對(duì)比，按照產(chǎn)品類別，股份公司酸洗、鍍鋅汽車、家電、連退汽車合同制造周期分別縮短11天、10天、21天、13天，資源配置水平大幅提升。

5 結(jié)束語(yǔ)

圍繞降低順冷原料庫(kù)存量以及提高熱軋-冷軋間物料運(yùn)輸效率這一問題，首創(chuàng)跨地區(qū)跨庫(kù)存的高效一體化排程技術(shù)與鐵運(yùn)自動(dòng)配載技術(shù)，逐步解決了遷鋼積壓物料快速到料，實(shí)現(xiàn)了物流運(yùn)輸與產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏高效匹配功能，有效提升了遷順生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了遷鋼銷售庫(kù)原料卷精準(zhǔn)發(fā)運(yùn)，降低了順義原料庫(kù)存，提高了汽車板整單兌現(xiàn)率。其中順冷庫(kù)存由技術(shù)應(yīng)用前的13.36萬(wàn)噸降低至當(dāng)前的8.05萬(wàn)噸。

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