首鋼遷鋼煉鋼生產(chǎn)作業(yè)計劃編制研究

喬 偉， 彭文濤， 畢澤陽， 井含文， 郭攀昭， 王順國

（首鋼股份公司遷安鋼鐵公司， 河北 遷安 064400）

煉鋼-連鑄生產(chǎn)是一個離散和連續(xù)相混合的生產(chǎn)過程，是鋼鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，其工序多、生產(chǎn)線長、設(shè)備工藝復(fù)雜，存在復(fù)雜的多目標(biāo)、多約束和不確定性的實時動態(tài)計劃。多品種、多路徑、多階段的流程式生產(chǎn)，增加了計劃編制的難度，煉鋼生產(chǎn)作業(yè)計劃編制是對生產(chǎn)的事前安排，因此煉鋼生產(chǎn)作業(yè)計劃編制是生產(chǎn)組織的關(guān)鍵。

1 遷鋼煉鋼生產(chǎn)工藝概況

首鋼股份公司遷安鋼鐵公司（全文簡稱遷鋼）煉鋼作業(yè)部分為一、二煉鋼兩個生產(chǎn)單元，一煉鋼單元有3座210 t轉(zhuǎn)爐，5座精煉站（LF爐、吹氬站、CAS精煉站各1臺，單工位RH精煉站1臺，雙工位RH精煉站1臺），雙流板坯連鑄機2臺，八流方坯連鑄機2臺。二煉鋼單元有2座210 t轉(zhuǎn)爐，4座精煉站（雙工位LF爐、雙工位CAS精煉站各1臺，RH精煉站2臺），雙流板坯連鑄機2臺。圖1、圖2分別為一、二煉鋼工藝圖。

圖1 一煉鋼工藝

圖2 二煉鋼工藝

一煉鋼和二煉鋼生產(chǎn)單元是經(jīng)過三期項目建設(shè)而成，其中一煉鋼生產(chǎn)單元是一、二期分步驟建成，整體布局相對較差。二煉鋼屬于三期配套完善項目，是在已充分設(shè)計論證的基礎(chǔ)上建設(shè)而成，避免了諸多類似一煉鋼存在的工藝裝備約束問題。其主要區(qū)別如表1所示。

表1 兩個煉鋼生產(chǎn)單元的主要區(qū)別

2 生產(chǎn)作業(yè)計劃編制現(xiàn)狀

從遷鋼公司產(chǎn)銷銜接和訂單組織的生產(chǎn)運營流程來看，從市場信息到生成作業(yè)計劃，須經(jīng)過幾個部門（股份公司營銷管理部、總公司技術(shù)研究院和股份公司制造部、煉鋼作業(yè)部等）的處理，信息傳遞路徑較長。具體的編制流程如下：

股份公司營銷管理部負責(zé)接收外部訂單信息，與總公司技術(shù)研究院和股份公司制造等單位完成合同評審后，將信息匯總成月度需求，并于每月下旬召開下月生產(chǎn)計劃平衡會。

會后，由制造部按照營銷管理部提供的月度需求，在查找完現(xiàn)有庫存的基礎(chǔ)上，進行編制公司月生產(chǎn)作業(yè)計劃，并下達到各個作業(yè)部。制造部及相關(guān)作業(yè)部根據(jù)遷鋼公司月度生產(chǎn)作業(yè)計劃，進一步編制周和日生產(chǎn)作業(yè)計劃。

制造部鋼軋室煉鋼生產(chǎn)組織員負責(zé)整合訂單資源，根據(jù)交貨期的先后順序，安排冶煉品種及爐數(shù)，然后組成澆次（包括品種、規(guī)格和數(shù)量），形成周計劃粗排和日生產(chǎn)計劃，并以日計劃形式下發(fā)至煉鋼作業(yè)部。

煉鋼日生產(chǎn)作業(yè)計劃的編制工作由煉鋼作業(yè)部生產(chǎn)技術(shù)室生產(chǎn)計劃專業(yè)員負責(zé)。煉鋼作業(yè)部接收到的日生產(chǎn)計劃是以澆次為最小生產(chǎn)單位。生產(chǎn)計劃專業(yè)員憑借經(jīng)驗采用人機互動的方式，結(jié)合設(shè)備檢修計劃的安排，對澆次的順序進行調(diào)整。當(dāng)設(shè)備檢修與澆次生產(chǎn)工藝沖突時，需與制造部進行溝通并進行相應(yīng)的調(diào)整；然后根據(jù)轉(zhuǎn)爐爐役的整體安排，結(jié)合各座轉(zhuǎn)爐的爐齡和爐況，對一、二煉鋼兩個生產(chǎn)單元的產(chǎn)量進行任務(wù)分配，從而完成煉鋼作業(yè)部的日生產(chǎn)作業(yè)計劃編制工作。

3 生產(chǎn)作業(yè)計劃編制存在的問題

煉鋼作業(yè)部日生產(chǎn)作業(yè)計劃內(nèi)容主要包括：產(chǎn)量、爐數(shù)、澆次、品種及規(guī)格；轉(zhuǎn)爐補爐、更換滑板擋渣機構(gòu)、更換出鋼口等項目的內(nèi)容及時間；設(shè)備檢修的檢修項目內(nèi)容及工期。目前日生產(chǎn)作業(yè)計劃的編制中主要有產(chǎn)量分配和負荷平衡問題，即產(chǎn)量和設(shè)備檢修工作的平衡問題；作業(yè)排序問題，也就是生產(chǎn)訂單的品種和澆次的安排問題。

3.1 產(chǎn)量和設(shè)備檢修工作的平衡問題

在日生產(chǎn)作業(yè)計劃中的產(chǎn)量通常是指轉(zhuǎn)爐冶煉的爐數(shù)和所澆鑄成鑄坯的重量，編制計劃時要對一、二煉鋼兩個生產(chǎn)單元的產(chǎn)量進行分配。日生產(chǎn)作業(yè)計劃編制中存在產(chǎn)量分配和設(shè)備檢修相沖突的問題，在計劃安排時需要進行平衡。在煉鐵作業(yè)部三座高爐生產(chǎn)順行的正常情況下，日均生產(chǎn)出的鐵水量如表2所示。

表2 煉鐵作業(yè)部日產(chǎn)鐵水量 t

編制日生產(chǎn)作業(yè)計劃時，要根據(jù)需要消耗的鐵水量和一、二煉鋼的實際生產(chǎn)能力，并結(jié)合兩個煉鋼生產(chǎn)單元的設(shè)備檢修計劃，平衡兩個煉鋼生產(chǎn)單元的產(chǎn)量任務(wù)分配。煉鋼-精煉-（方）板坯主流程工序、主要天車和涉及到能源介質(zhì)的設(shè)備檢修，此類檢修計劃的執(zhí)行需要單體設(shè)備或某一系統(tǒng)停止工作，且對于檢修工期的要求較為嚴(yán)格。當(dāng)安排轉(zhuǎn)爐進行設(shè)備檢修時，一、二煉鋼的生產(chǎn)格局會發(fā)生變化，即一煉鋼有一座轉(zhuǎn)爐檢修時，生產(chǎn)格局變?yōu)椤?+2”四座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，二煉鋼有一座轉(zhuǎn)爐檢修時，生產(chǎn)格局變?yōu)椤?+1”四座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)；LF和RH等精煉爐檢修時，走相應(yīng)生產(chǎn)工藝的鋼種無法生產(chǎn)；（方）板坯連鑄機檢修時，則直接影響生產(chǎn)能力和產(chǎn)量。

煉鋼產(chǎn)量分配原則，兼顧兩個煉鋼單元產(chǎn)能限制的同時，要保證熱軋兩條產(chǎn)線的坯料需求。

1）當(dāng)煉鋼鑄機檢修時，無法消耗當(dāng)天的鐵水，適當(dāng)調(diào)高檢修前、后兩天的產(chǎn)量。

2）煉鋼轉(zhuǎn)爐檢修或者爐役時分為兩種情況：一煉鋼一座轉(zhuǎn)爐檢修或者爐役時，“2+2”生產(chǎn)模式下，不需要調(diào)整產(chǎn)量；二煉鋼一座轉(zhuǎn)爐檢修或者爐役時，“3+1”生產(chǎn)模式下，則需要調(diào)整產(chǎn)量。

因此，選擇恰當(dāng)?shù)木S修方式，并加強日常設(shè)備的巡檢和維護是十分重要的。

3.2 生產(chǎn)訂單的品種和澆次的安排問題

生產(chǎn)訂單的品種和澆次的安排主要存在排序問題，包括澆次內(nèi)品種的排序和澆次之間的排序。

由爐次組合成澆次時，為了達到一定的連澆爐數(shù)，在保證品種鋼的煉成率的前提下，澆次內(nèi)品種的順序安排，需遵循相關(guān)的技術(shù)規(guī)則（連澆規(guī)則和涮鋼包等規(guī)則）及滿足以下條件：爐次之間的板坯厚度必須一致；板坯的寬度變化不允許超過一定次數(shù)；同一澆次內(nèi)不同爐次對應(yīng)鋼級相同或相近且滿足連澆條件；澆次中的爐數(shù)受中間包壽命的長短限制。

前后兩個澆次之間順序的安排主要存在工藝路線約束和技術(shù)規(guī)則約束問題。工藝路線是指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的作業(yè)步驟及相關(guān)信息的集合。比如，按照產(chǎn)量安排需要兩臺連鑄機同時生產(chǎn)時，因精煉工序各精煉站的數(shù)量和處理時間等資源限制，所以兩個澆次的品種精煉工藝存在相互沖突的問題；而技術(shù)規(guī)則約束則是因工藝或者成分等要求，對前后生產(chǎn)的澆次的品種進行特殊要求。

4 生產(chǎn)作業(yè)計劃編制改進措施

4.1 規(guī)范設(shè)備檢修計劃管理、提高設(shè)備功能精度

設(shè)備的運行穩(wěn)定，是生產(chǎn)穩(wěn)定的前提和保證。針對設(shè)備的狀況，對設(shè)備實行年計劃檢修、月計劃檢修和日計劃檢修等定修制度。因此，對設(shè)備檢修計劃的規(guī)范，主要從以下三個方面開展工作。

4.1.1 明確職責(zé)和分工

生產(chǎn)技術(shù)室根據(jù)設(shè)備管理室提報的設(shè)備檢修項目，合理安排每次鑄機例修與轉(zhuǎn)爐強化的時間。根據(jù)鑄機生產(chǎn)要求的過鋼量排定鑄機例修的日期，轉(zhuǎn)爐及精煉設(shè)備強化結(jié)合鑄機例修同步安排。設(shè)備管理室負責(zé)全廠生產(chǎn)設(shè)備檢修的管理，負責(zé)組織落實檢修計劃的編制、調(diào)整和控制年度、季度、月度生產(chǎn)設(shè)備檢修計劃。

4.1.2 規(guī)范設(shè)備檢修項目的提報程序

設(shè)備檢修計劃的定稿要充分考慮季節(jié)變化、有無節(jié)假日、有無定修、有無材料備件儲備、在線使用周期、安全措施是否完善等諸多因素，避免出現(xiàn)大而全，又無實際指導(dǎo)意義的檢修計劃。根據(jù)設(shè)備的運行特點和工藝變化情況，合理組織臨時計劃檢修。設(shè)備管理室的檢修計劃員要根據(jù)設(shè)備的具體情況及與生產(chǎn)技術(shù)室協(xié)調(diào)的檢修時間，在設(shè)備檢修強化前一個工作日，完成編制《設(shè)備強化檢修計劃表》。

4.1.3 依賴維修標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)提升操作技能

在設(shè)備維護和檢修過程中推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，將定性的內(nèi)容盡量量化，減少人為因素在檢修工期、檢修質(zhì)量和檢修安全中的影響。在檢修維護等大包單位的管理上，通過推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)不斷提高維護人員的業(yè)務(wù)操作技能和水平。

總之，設(shè)備檢修計劃的的管理要在保證經(jīng)營生產(chǎn)目標(biāo)實現(xiàn)的前提下，綜合平衡生產(chǎn)要求、檢修周期、設(shè)備狀況、檢修質(zhì)量和成本等因素，確定設(shè)備檢修計劃。規(guī)范設(shè)備檢修計劃，提高設(shè)備的可靠性和功能精度，為生產(chǎn)作業(yè)計劃的編制和兌現(xiàn)創(chuàng)造基本條件。

4.2 合理安排澆次品種結(jié)構(gòu)、推進品種專線化生產(chǎn)

通過在線調(diào)寬和異鋼種連澆的方式，實現(xiàn)不同斷面之間連澆和不同鋼種之間連澆。結(jié)晶器在線調(diào)寬工藝，通過移動結(jié)晶器的窄邊來調(diào)整寬度，從而控制澆鑄板坯的不同斷面。異鋼種連澆，目前主要有兩種方式：一種不插隔板，僅限于成分相近的鋼種；另一種為插隔板，適用于成分差別較大的鋼種。

在滿足工藝、產(chǎn)能等約束的前提下，在日生產(chǎn)作業(yè)計劃的編排過程中，生產(chǎn)計劃專業(yè)要在綜合考慮涮轉(zhuǎn)爐、涮鋼包和涮真空室等規(guī)則的基礎(chǔ)上，合理安排兩個煉鋼生產(chǎn)單元的品種結(jié)構(gòu)和澆次的冶煉順序，形成一煉鋼生產(chǎn)單元以汽車板為主和二煉鋼生產(chǎn)單元以電工鋼為主的專線化生產(chǎn)格局。以二煉鋼為例，二煉鋼是以生產(chǎn)電工鋼、馬口鐵和集裝箱為主，存在相關(guān)的技術(shù)要求。

1）涮鋼包規(guī)則：冶煉電工鋼前一澆次，要求必須用低碳品種涮轉(zhuǎn)爐、涮鋼包和RH真空室，電工鋼和集裝箱后面不能生產(chǎn)馬口鐵（分別為高硅和低硅品種）；所以二煉鋼的主要澆次生產(chǎn)模式為馬口鐵-低碳品種-硅鋼-集裝箱。

2）專線化規(guī)則：目前除低牌號無取向硅鋼等可以在板坯3號機生產(chǎn)，其余高牌號無取向和取向硅鋼由于需使用電磁攪拌只能在板坯4號機生產(chǎn)；在線調(diào)寬和不同鋼種之間的插鐵板連澆只能在板坯3號機進行，板坯4號機不能進行插鐵板連澆；高牌號硅鋼一般要求使用前期的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。

綜合以上規(guī)則及各品種生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)則，生產(chǎn)硅鋼、集裝箱、馬口鐵的同時再穿插其他品種生產(chǎn)，因此二煉鋼的生產(chǎn)澆次順序相對固定單一，一煉鋼由于有方坯和板坯，澆次的順序安排要相對復(fù)雜。

5 結(jié)語

生產(chǎn)作業(yè)計劃編制是制造系統(tǒng)生產(chǎn)管理的核心，合理的計劃對生產(chǎn)系統(tǒng)的高效運行有著重要的影響。本文針對遷鋼煉鋼生產(chǎn)作業(yè)計劃編制進行分析，明確了存在產(chǎn)量與設(shè)備檢修工作的平衡問題、生產(chǎn)訂單的品種和澆次的安排問題；提出了規(guī)范設(shè)備檢修計劃管理、提高設(shè)備功能精度，合理安排品種和澆次結(jié)構(gòu)、形成專線化生產(chǎn)的措施。