改進(jìn)煉鐵制約設(shè)備提升整個鋼鐵聯(lián)合企業(yè)效益
——廣義設(shè)備費(fèi)用消耗理論的提出及探討

姜本熹

(寶武鋼鐵股份武漢有限公司煉鐵廠，湖北 武漢 430080 )

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)屬于連續(xù)長流程制造企業(yè)，工藝極其復(fù)雜，其主生產(chǎn)線為：

為數(shù)眾多的設(shè)備24小時不間斷地對物料進(jìn)行加工處理。但每年會因各種原因?qū)е抡麄€企業(yè)停產(chǎn)一部分時間，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的效益正比于鋼材的產(chǎn)出。因此，在現(xiàn)有的裝備基礎(chǔ)上，減少停產(chǎn)時間，企業(yè)就能創(chuàng)造更多的效益。因為煉鐵高爐的特性，一般來說，其它工序的分廠的處理能力都要大于煉鐵廠。在不考慮廢鋼的加入量時，基本上煉鐵廠的鐵產(chǎn)量即是整個鋼企的產(chǎn)量。因此煉鐵廠是整個鋼企的約束環(huán)節(jié)。

看似休風(fēng)率只是煉鐵廠的一個指標(biāo)，一般來說，休風(fēng)率降低1%，鐵產(chǎn)量提升2%（短時休風(fēng)），鋼材產(chǎn)量也提升2%。所以，休風(fēng)率實際上也是整個鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的一個停產(chǎn)率。以一個年產(chǎn)1500萬噸的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)為例，年利潤為120億元，如果休風(fēng)率降低0．5%，則每年利潤增加12000萬元。因此，降低休風(fēng)率意義重大。經(jīng)過多年的不斷完善，高爐的設(shè)備休風(fēng)率已經(jīng)很低，一般在1%～3．6%之間（含風(fēng)口損壞造成的休風(fēng)）。在不增加或很少增加成本的情況下，降低休風(fēng)率，提升整個鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的效益是目標(biāo)。經(jīng)過多年的完善，煉鐵廠從設(shè)備及管理方面不斷完善，現(xiàn)在的休風(fēng)率已屬較低的水平，要想再降低，需要在一系列關(guān)鍵裝備從技術(shù)上有所突破及管理方法必須更新才能達(dá)到。

1 煉鐵廠高爐休風(fēng)（除工藝原因外）由致停設(shè)備造成

并不是煉鐵的所有的設(shè)備設(shè)施的故障、損壞、維修及更換都會造成高爐的休風(fēng)或減產(chǎn)，只有少數(shù)的一些設(shè)備才能導(dǎo)致高爐休風(fēng)，這些“本身的停機(jī)會導(dǎo)致高爐休風(fēng)或產(chǎn)量降低的設(shè)備”稱之為“致停設(shè)備”。據(jù)此，由物料流向的路徑確定如下為致停設(shè)備：振動篩、供礦皮帶、供焦皮帶、集中斗、主皮帶、爐頂裝料設(shè)備、熱風(fēng)主管、送風(fēng)支管、風(fēng)口、開口機(jī)、泥炮、冷卻壁、爐缸耐火內(nèi)襯。其中爐頂裝料致停設(shè)備包括：上密封閥、放散閥、均壓放散閥、料罐稱量系統(tǒng)、下密封閥、齒輪箱、中心喉管、布料溜槽，見圖1。

說明：雖然大部分煉鐵廠振動篩的能力及數(shù)量均有較大的冗余，但其篩分效果的好壞直接影響高爐的產(chǎn)量等主要指標(biāo)，所以按其效果將該設(shè)備列為致停設(shè)備。

非致停設(shè)備的特征如下。

（1）非連續(xù)工作，能在非工作時間內(nèi)處置完發(fā)生的故障，例如下游具有較大緩沖倉的帶式輸送機(jī)；

（2）雖然損壞要導(dǎo)致休風(fēng)，但有備用機(jī)，可快速切換，例如高爐的一些水泵；

圖1 BX高爐煉鐵致停設(shè)備分布圖

（3）一些設(shè)備設(shè)施發(fā)生故障或停機(jī)雖然必須在高爐休風(fēng)的條件下才能處理，但因其壽命長于高爐壽命；或者長于定修周期，在定修周期內(nèi)不會突發(fā)損壞，發(fā)生損壞的概率很低，這些設(shè)備列入非致停設(shè)備。例如高爐爐殼，現(xiàn)代高爐爐殼的壽命、厚度、制造工藝有了很大的提高，只要冷卻壁完好，其發(fā)生開裂事故的概率極低，所以不屬于致停設(shè)備；爐頂主皮帶受料漏斗的襯板，更換時也需要休風(fēng)，但其磨損可測、速度穩(wěn)定、不會發(fā)生突然的損壞。更換可以安排在定修或其它設(shè)備檢修時進(jìn)行，即完全可以控制自身不引起休風(fēng)。因此，該設(shè)備也歸入非致停設(shè)備。

2 致停設(shè)備的廣義費(fèi)用消耗理論的提出

2.1 現(xiàn)有的設(shè)備經(jīng)濟(jì)性評估方法

在設(shè)計、改造、檢修階段選用設(shè)備時，目前較低層次的方法是滿足性能的前提下直接以采購價格最低的中標(biāo)；較高層次的方法是應(yīng)用壽命周期理論（LCC），不僅考慮采購成本，還考慮設(shè)備的壽命、運(yùn)營費(fèi)用等，選用綜合費(fèi)用消耗較低的設(shè)備。對于非致停設(shè)備，這些方法特別是LCC理論是很客觀和較精確的。但是這些方法對設(shè)備經(jīng)濟(jì)性的評估都是以設(shè)備自身為對象進(jìn)行考量的，有較大的局限性，無法反映設(shè)備故障對整個企業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 煉鐵致停設(shè)備費(fèi)用消耗

對于煉鐵的致停設(shè)備，其故障停機(jī)或壽命到期更換時，高爐需休風(fēng)，造成的損失如下。

（1）高爐停產(chǎn)需多耗一部分焦炭等燃料，以補(bǔ)充在停爐期間的熱量損失；

（2）放散掉的高爐煤氣、安全置換用的氮氣、壓縮空氣、及蒸汽等介質(zhì)消耗；

（3）檢修費(fèi)用；

（4）相對應(yīng)的從原料準(zhǔn)備到軋鋼全線的設(shè)備設(shè)施的折舊費(fèi)的空耗；

（5）生鐵及全鋼企的產(chǎn)量及利潤；（6）復(fù)產(chǎn)恢復(fù)期的產(chǎn)量損失；

（7）相對應(yīng)的產(chǎn)能的人員工資空耗。

1～3條屬措施費(fèi)用消耗，其總量用MC表示，包含在設(shè)備的壽命周期費(fèi)用LCC之中；4～5條歸入全企業(yè)的利潤減少，其總和用LP表示。

2.3 致停設(shè)備停機(jī)導(dǎo)致的整個鋼企的利潤的損失歸入該設(shè)備的屬性

上述分析的MC值屬于運(yùn)營費(fèi)用的增加，而LP屬于有效產(chǎn)出的減少，這兩項都導(dǎo)致企業(yè)的純利潤的降低。所以致停設(shè)備故障或壽命到期更換最終導(dǎo)致整個鋼企的純利潤的損失，將這一部分利潤損失歸到相應(yīng)的致停設(shè)備上，和設(shè)備的價格一樣成為設(shè)備經(jīng)濟(jì)性評判的一個屬性是客觀的。

2.4 致停設(shè)備的廣義費(fèi)用消耗

鑒于上述分析，致停設(shè)備在從安裝到停機(jī)下線使整個鋼企的資金減少為：GECC=LCC+LP。將GECC稱為致停設(shè)備的廣義費(fèi)用消耗。一些設(shè)備的壽命較長，在考慮到資金的時間價值后，折算到某一時間點的費(fèi)用（一般為初始時間），并除以時間，得到單位時間致停設(shè)備的廣義費(fèi)用消耗GECC/T，該指標(biāo)可以作為不同品牌的致停設(shè)備在線的經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo)。以年產(chǎn)1500萬噸的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)為例，年純利為120億元，6座高爐，按年365個工作日，則每座高爐每小時生產(chǎn)時間內(nèi)創(chuàng)造的純利為：LP0=120×108/365/24/6=22．8萬元/h。考慮到設(shè)備休風(fēng)造成的產(chǎn)量損失是正常生產(chǎn)同時間的2倍，因此GECC/T=（LCC+2×LP0×Ts)/T。

其中Ts為設(shè)備在線時故障或壽命到期更換等造成產(chǎn)線停機(jī)時間的總和（小時）；T為設(shè)備在線壽命。

3 降低致停設(shè)備停機(jī)時間的技術(shù)手段

現(xiàn)用的一部分致停設(shè)備都存在一些技術(shù)上的缺陷，這是休風(fēng)率無法再降的一個根本原因。從技術(shù)層面對一些致停設(shè)備的剖析及解決方案見表1（文中數(shù)據(jù)因廠而異，各廠應(yīng)根據(jù)自己的實際進(jìn)行細(xì)化）。

3.1 致停設(shè)備選用的策略及經(jīng)濟(jì)性量化計算

實例1：中心喉管

對于串罐無鐘爐頂，中心喉管的壽命都在2年以上，下面討論的都是并罐無鐘爐頂?shù)闹行暮砉堋Ｔ行暮砉艿臑楣饷嬷蓖彩胶椭丿B瓦片式，壽命為2．5～12個月，在應(yīng)用這兩種中心喉管時高爐的設(shè)備休風(fēng)率很高，超過2%，定修周期被迫定為2．5個月，因為必須更換中心喉管。新型ML多環(huán)中心喉管，平均壽命達(dá)到30個月，期間定修周期可以提高到15個月以上，相應(yīng)的，設(shè)備休風(fēng)率下降1%。更換一次中心喉管需休風(fēng)10小時以上。重疊瓦片式中心喉管：單面壽命T=6個月，合同價12萬元，因時間較短，不考慮資金的時間價值，LCC=12萬，Ts=10h，T=12， 該 品 牌 的 GECC/T=（LCC+2×LP0×Ts)/T=（12+2×22．8×10）/15=31．2萬元/月。

表1

ML多環(huán)長壽命中心喉管：因其獨特合理的技術(shù)結(jié)構(gòu)、適應(yīng)工況的合金材料，使其壽命達(dá)24個月以上，合同價24萬元。該品牌的GECC/T=（LCC+2×LP0×Ts)/T=（24+2×22．8×10）/24=20 萬元/月。由計算結(jié)果可見，雖然ML多環(huán)中心喉管采購成本遠(yuǎn)高于重疊瓦片式中心喉管，但其經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)優(yōu)于其它型式的中心喉管。

4 致停設(shè)備的管理

4.1 以GECC/T為致停設(shè)備選用和評標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)

4.2 合并致停設(shè)備

例如使中心喉管的壽命達(dá)到布料溜槽的整數(shù)倍，就可以在同一休風(fēng)時間進(jìn)行更換，兩種設(shè)備的價值得到最大程度的利用，相當(dāng)于多個致停設(shè)備合并為一個，其更換周期就是壽命最短的那一個。

4.3 煉鐵致停設(shè)備以中心喉管和布料溜槽為核心

由于這兩種設(shè)備要流過大量的物料，其每隔一定周期停產(chǎn)更換是不可避免的，所以將其它設(shè)備的更換周期盡量與這兩種設(shè)備同步，在更換布料溜槽時同步完成更換或檢修。某種意義上說，布料溜槽和中心喉管是整個鋼企的核心設(shè)備。

4.4 一些不同步的致停設(shè)備的殘余價值必須舍棄

比如在某次定修更換布料溜槽，布料溜槽的壽命為12個月，檢查評估中心喉管還可以使用7個月，這時必須舍棄這7個月的價值，將該中心喉管也更換掉。

4.5 冷卻壁

冷卻壁破損休風(fēng)修復(fù)、中修更換冷卻壁所耗費(fèi)時間造成的企業(yè)利潤損失均應(yīng)計入冷卻壁的廣義費(fèi)用消耗。

4.6 爐缸耐火內(nèi)襯

爐缸耐火內(nèi)襯壽命的到期必須停爐更換，一般要耗時2個月，造成的損失巨大，利潤損失計入爐缸耐火內(nèi)襯的GECC中。爐缸耐火內(nèi)襯的選用、方案必須按照設(shè)備的廣義費(fèi)用消耗理論進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評估，提高到鋼企的戰(zhàn)略層面。

4.7 致停設(shè)備是廣義的

例如某鋼企研發(fā)出一條專有的鋼種，供不應(yīng)求，其經(jīng)濟(jì)收益高于其它鋼種，該品種的產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)，則該鋼種生產(chǎn)線也可以列入致停設(shè)備。

4.8 致停設(shè)備的消除

如果某一致停設(shè)備的得以改進(jìn)，其壽命達(dá)到其它致停設(shè)備壽命的一倍以上，則該設(shè)備可以從致停設(shè)備目錄中移除。

5 建議修改《招投標(biāo)法》

《中華人民共和國招標(biāo)投標(biāo)法》規(guī)定中標(biāo)人的投標(biāo)應(yīng)當(dāng)符合下列條件之一：能夠最大限度地滿足招標(biāo)文件中規(guī)定的各項綜合評價標(biāo)準(zhǔn)；能夠滿足招標(biāo)文件的實質(zhì)性要求，并且經(jīng)評審的投標(biāo)價格最低；但是投標(biāo)價格低于成本的除外。

投標(biāo)價最低是中標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。因為招標(biāo)過程僅能對標(biāo)的設(shè)備本身進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評估，無法了解該設(shè)備在生產(chǎn)線中對整個企業(yè)造成的損失。

建議該條款增加如下部分。

中標(biāo)人的投標(biāo)應(yīng)當(dāng)符合下列條件之一：對于連續(xù)流程生產(chǎn)企業(yè)中的“致停設(shè)備”，其單位時間致停設(shè)備的廣義費(fèi)用消耗GECC/T最低；對于壽命長于1年的非致停設(shè)備，其壽命周期費(fèi)用LCC最低。

6 結(jié)語

（1）煉鐵的產(chǎn)能就是整個鋼企的產(chǎn)能，煉鐵的休風(fēng)率的2倍就是鋼企的停產(chǎn)率。鋼企的純利潤正比于鐵產(chǎn)量；

（2）煉鐵的一些設(shè)備自身價值不高，但其停機(jī)將導(dǎo)致整個鋼企的純利潤的重大損失。提出新概念：“連續(xù)流程制造業(yè)中，本身的停機(jī)會導(dǎo)致整個企業(yè)停產(chǎn)或產(chǎn)量降低的設(shè)備”稱之為“致停設(shè)備”；

（3）致停設(shè)備從上線到下線所消耗的費(fèi)用不僅是壽命周期費(fèi)用（LCC），還包括其停機(jī)、更換造成的全企業(yè)因產(chǎn)量減少而造成的利潤的減少（以LP表示），這兩項之和稱為“致停設(shè)備的廣義費(fèi)用消耗” GECC。GECC=LCC+LP；在除以設(shè)備的在線使用壽命T后，得出單位時間廣義費(fèi)用消耗GECC/T，該指標(biāo)真實、全面的反映致停設(shè)備在單位時間內(nèi)對全企業(yè)實際的資金消耗，可以作為不同品牌的致停設(shè)備在線的經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo)；

（4）鋼企的致停設(shè)備一般為：主皮帶、冷卻壁、爐缸耐火內(nèi)襯、料罐稱量系統(tǒng)、齒輪箱、中心喉管、布料溜槽等20個；

（5）降低致停設(shè)備的資金損耗可以采用新技術(shù)、長壽命、高可靠性的裝備，并進(jìn)行GECC/T值的評估、比較?？刹捎谩昂喜⒅峦ＴO(shè)備”、“舍棄達(dá)不到核心致停設(shè)備的壽命周期的致停設(shè)備的殘余價值”等策略；

（6）鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的檢修計劃應(yīng)以高爐布料溜槽和中心喉管為核心進(jìn)行管理；

（7）冷卻壁及高爐爐缸耐火內(nèi)襯是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的戰(zhàn)略意義的致停設(shè)備。中修費(fèi)用、停產(chǎn)造成的利潤損失計入冷卻壁的GECC；大修費(fèi)用、停產(chǎn)造成的利潤損失計入高爐爐缸耐火內(nèi)襯的GECC。

（8）為降低企業(yè)的費(fèi)用消耗，還將提高設(shè)備供應(yīng)商不斷研發(fā)長壽命、低故障率的設(shè)備的積極性。建議在中標(biāo)人的投標(biāo)應(yīng)條件增加兩條：對于連續(xù)流程生產(chǎn)企業(yè)中的“致停設(shè)備”，其單位時間致停設(shè)備的廣義費(fèi)用消耗GECC/T最低；對于壽命長于1年的非致停設(shè)備，其壽命周期費(fèi)用LCC最低。

（9）該理論可以擴(kuò)展應(yīng)用到其它連續(xù)流程生產(chǎn)企業(yè)，如化工、電力行業(yè)等。

（本文在撰寫過程中得到魏厚培、肖永剛、陳輝等專家的大力支持，在此致以誠摯的感謝。）