智能生產(chǎn)物流模式在鋼鐵企業(yè)的創(chuàng)新與實踐

1.背景

傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流環(huán)節(jié)的裝卸車、庫內(nèi)貨物倒運等作業(yè)基本都要依靠天車完成，天車的作業(yè)效率直接影響物流的工作效率。傳統(tǒng)模式依然是依靠司機駕駛、手柄操作、地面指揮、吊裝工配合，效率低，安全可靠性差；另外作業(yè)過程中的收發(fā)存貨、理貨、盤庫等作業(yè)環(huán)節(jié)全部以人工操作為主，在與上下游工序之間的銜接上，也主要依靠人工信息溝通實現(xiàn)。存在人力資源浪費、勞效低、庫存數(shù)據(jù)不能實時更新、作業(yè)環(huán)境安全系數(shù)低、吊運期間易損壞產(chǎn)品質(zhì)量等問題不斷出現(xiàn)，這種生產(chǎn)物流模式已不能滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)要求。

隨著中國實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領(lǐng)《中國制造2025》的發(fā)布，冶金行業(yè)作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是《中國制造2025》提出的重點發(fā)展十大領(lǐng)域的基礎(chǔ)之一，戰(zhàn)略地位突顯，其中智能生產(chǎn)、智能裝備和智能服務(wù)都和冶金企業(yè)密切相關(guān)。根據(jù)《中國制造2025》戰(zhàn)略的部署，河鋼唐鋼將推進(jìn)智能工廠和智能物流建設(shè)列入重點工作[1]。

河鋼唐鋼智能生產(chǎn)物流架構(gòu)運行之初，各子系統(tǒng)在接口銜接、信息傳輸、設(shè)備狀態(tài)、功能和人員經(jīng)驗方面存在一些漏洞、缺失和不足之處，倉儲發(fā)運作業(yè)無法實現(xiàn)全流程、全天候的信息化、自動化，無法實現(xiàn)真正意義上的智能生產(chǎn)物流模式，為了解決上述問題，河鋼唐鋼物流分公司從“科學(xué)實用”和“規(guī)范管理”角度出發(fā)，對影響智能生產(chǎn)物流正常運行的因素進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)實際情況，以解決問題，保證各系統(tǒng)協(xié)同穩(wěn)定運行，不斷提升其科學(xué)性、實用性為目標(biāo)，開展智能生產(chǎn)物流模式創(chuàng)新與實踐活動。

2.鋼鐵企業(yè)智能生產(chǎn)物流模式的建立

鋼鐵企業(yè)智能生產(chǎn)物流模式以智能天車系統(tǒng)為核心，將信息化系統(tǒng)和自動化控制等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于整個生產(chǎn)物流過程，實現(xiàn)全過程、全天候的實物流自動吊運，信息流自動傳輸?shù)男履Ｊ?，并對整個作業(yè)流程進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，形成具有感知、分析、推理、決策、執(zhí)行、自主學(xué)習(xí)及維護(hù)等自組織、自適應(yīng)功能的綜合系統(tǒng)體系[2]。但智能生產(chǎn)物流模式應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)尚沒有成熟的管理經(jīng)驗、方法和制度體系做支撐，河鋼唐鋼物流公司結(jié)合工作實際，從人、機、料、法、環(huán)五方面綜合分析，查找問題原因，綜合運用現(xiàn)代化管理方法，有針對性的制定解決方案。見圖1。

2.1 以人為本，打造專業(yè)高效的員工隊伍

圖1 智能生產(chǎn)物流模式架構(gòu)

倉儲物流智能化，需要智能天車、MES、物流管控平臺等多個系統(tǒng)協(xié)調(diào)聯(lián)動，運用機械、電氣、自動化、信息化等多項專業(yè)知識。操作內(nèi)容方面，由原來的天車駕駛室手柄操作，地面手工記錄配合作業(yè)，變成車下操作室內(nèi)的HMI畫面操作，操作模式上由原來的天車工和精整工配合完成一項作業(yè)變成主操工一人完成多項作業(yè)。傳統(tǒng)單一人工模式下的操作人員已不適合新技術(shù)、新系統(tǒng)的要求，需要減少低級崗位，增加高級崗位，打造高技能和高素質(zhì)的員工隊伍。

2.1.1 多形式開展業(yè)務(wù)與理論知識培訓(xùn)，提高崗位人員的業(yè)務(wù)水平

通過集中理論學(xué)習(xí)，開展機械、電氣、自動化、信息化等專業(yè)知識培訓(xùn)；通過現(xiàn)場操作講解、與設(shè)計開發(fā)人員面對面交流等多種形式，開展智能天車、MES、物流管控平臺等多個系統(tǒng)的工作原理和業(yè)務(wù)知識培訓(xùn)，提高崗位人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)。

2.1.2 能中選優(yōu)，配合系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)人員開展系統(tǒng)優(yōu)化攻關(guān)

在每個生產(chǎn)班組抽調(diào)1名骨干，組成臨時小組，專門配合系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)人員開展系統(tǒng)優(yōu)化攻關(guān)，一方面，使這些骨干成員全方位接觸系統(tǒng)開發(fā)過程，深入了解系統(tǒng)內(nèi)部工作原理，掌握出現(xiàn)異常情況后處理方法；另一方面，以點帶面，通過他們帶動本班組其他人員，實現(xiàn)共同提高。

2.2 制度為綱，建立完善規(guī)程制度體系

河鋼唐鋼物流分公司結(jié)合現(xiàn)代化管理方法、倉儲物流運行實際以及物流管控平臺、MES、智能天車等系統(tǒng)本身的功能特點，本著“人員適應(yīng)系統(tǒng)，系統(tǒng)約束人的不良行為”的原則，建立完善規(guī)程制度體系，編制崗位規(guī)程，制定標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，規(guī)范崗位人員的日常操作，杜絕了 一些“蠻干”“返工”“連續(xù)性差”的現(xiàn)象，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，操作人員工作量顯著降低、定員大幅減少、作業(yè)效率明顯提高；另外，以經(jīng)濟責(zé)任制為抓手，建立完善崗位績效和個人績效，提高崗位操作人員的工作積極性，最終，實現(xiàn)制度為綱，提升系統(tǒng)運行效率和效果。

2.3 開展全員設(shè)備管理，提高設(shè)備綜合效率

2.3.1 提高設(shè)備功能精度管理

設(shè)備功能精度管理是設(shè)備管理的重要組成部分，是預(yù)防性維護(hù)體系的重要內(nèi)容之一，設(shè)備功能投入與精度保持與否對產(chǎn)品各項指標(biāo)完成產(chǎn)生較大的不可預(yù)測影響，因此，必須確定設(shè)備功能精度管理項目，對其實施重點管理。

在智能天車系統(tǒng)上線初期，因設(shè)備功能精度問題造成整個系統(tǒng)無法正常運行的現(xiàn)象每天多次發(fā)生，現(xiàn)場技管人員與系統(tǒng)開發(fā)人員一起，開展提高設(shè)備功能精度管理攻關(guān)，對一段時間內(nèi)出現(xiàn)的故障報警進(jìn)行統(tǒng)計分析評價，從兩方面開展工作，解決影響設(shè)備功能精度的問題。

（1）對設(shè)備機械部分進(jìn)行改造。智能天車系統(tǒng)識別吊物，一方面來自信息化系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)信息，另一方面依靠吊具上的傳感器檢測吊具上機械傳動機構(gòu)接觸到吊物后的位置變化完成。作業(yè)期間，機械傳動機構(gòu)卡阻，無法到達(dá)傳感器檢測范圍，進(jìn)而引起智能天車系統(tǒng)出現(xiàn)報警，作業(yè)中斷。通過改造機械傳動機構(gòu)，使上述問題得到根本解決。

（2）定期對吊具進(jìn)行標(biāo)定。通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，吊具在使用一段時間后，因累積誤差，造成高度、寬度和角度的實際值和反饋給系統(tǒng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，引發(fā)故障報警，造成作業(yè)中斷。結(jié)合工作實際，規(guī)定生產(chǎn)班組在作業(yè)前必須對吊具的高度、寬度和角度重新標(biāo)定，從而消除吊具作業(yè)過程中產(chǎn)生的累積誤差，保證設(shè)備功能精度。

2.3.2 建立完整的維修體制，實行目標(biāo)管理

智能生產(chǎn)物流模式下的設(shè)備管理也需要以點檢定修為核心，由于智能天車的特殊性，點檢范圍增加，同時天車的無人化，人員配置的減少，對點檢和定修提出新的要求，點檢需要有層次、有重點的進(jìn)行點檢，根據(jù)生產(chǎn)需求和天車的布置，經(jīng)過一段時間對點檢結(jié)果的統(tǒng)計，劃分出重點設(shè)備和設(shè)備的重點部位，制定出合理的點檢周期，保證點檢工作的“低耗高效”。定修方面，智能天車消除了傳統(tǒng)人工操作中出現(xiàn)的“違章作業(yè)”和“過激操作”，避免了設(shè)備由于人為因素造成的損傷，降低了天車機械方面的故障率，結(jié)合點檢得出的結(jié)果，制定合理的定修計劃，避免設(shè)備的過修和欠修，保證設(shè)備良性運轉(zhuǎn)。

2.3.3 采用操檢合一模式，做好設(shè)備的日常自檢自修

作為智能生產(chǎn)物流模式下的核心設(shè)備，智能天車設(shè)備的傳感器主要集中在夾鉗部分，使用過程的故障報錯也是集中在此。將夾鉗納入自檢自修的范圍，通過實踐、培訓(xùn)不斷提高職工的素質(zhì)，通過開展“自主管理”“技術(shù)比武”等活動，激勵職工自檢自修的積極性，最終達(dá)到“操檢合一”，該工作不但有利于提升職工能力水平，并且也能提高異常處理的響應(yīng)速度，提高天車整體運行效率。

2.4 借助看板管理方法，實現(xiàn)庫區(qū)定制管理

庫區(qū)定制管理是根據(jù)物流運動的規(guī)律性，按照人的生理、心理、效率、安全的需求，科學(xué)地確定物品在工作場所的位置，以達(dá)到物與場所的有效地結(jié)合，縮短人取物的時間，消除人的重復(fù)動作，促進(jìn)人與物的有效結(jié)合，實現(xiàn)人與物的最佳結(jié)合的管理方法。在智能生產(chǎn)物流模式下的庫區(qū)管理里尤為適用。智能天車系統(tǒng)在進(jìn)料、上料、倒運、下線、儲存、發(fā)貨等多環(huán)節(jié)的作業(yè)過程全部自動完成[3]，結(jié)合高強汽車板庫區(qū)實際，分別對原料庫和成品庫兩個庫區(qū)進(jìn)行定制規(guī)劃管理，除了按傳統(tǒng)定制管理方法對每個位置進(jìn)行“區(qū)列行層”的定義外，還在原料庫內(nèi)設(shè)置卸料區(qū)、備料區(qū)、上料區(qū)和問題卷區(qū)；在成品庫內(nèi)設(shè)置下線區(qū)、三級品區(qū)、積壓品區(qū)、應(yīng)急區(qū)、大卷區(qū)、冷硬卷區(qū)、鍍鋅卷區(qū)和連退卷區(qū)等，另外，結(jié)合智能天車系統(tǒng)可識別鋼卷信息，并具備跟蹤管理的功能，還對每個庫區(qū)存放的貨物規(guī)格進(jìn)行定制。

2.5 優(yōu)化系統(tǒng)銜接，完善系統(tǒng)功能，提升系統(tǒng)運行的安全性及實用性

2.5.1 優(yōu)化天車間避讓策略，減少避讓等待時間，提高運行效率

天車避讓問題是阻礙整體運行效率提升的關(guān)鍵，也是真正實現(xiàn)無人天車“智能調(diào)度”的前提，天車作業(yè)由于空間和時間的隨機性，多部天車作業(yè)之間難免會出現(xiàn)沖突，智能天車不會像人工作業(yè)時能夠默契的配合，而是接收指令后單純的執(zhí)行，智能天車應(yīng)用之初，需要人使用遙控器或者暫停執(zhí)行等手段，兩部天車之間“被動”相讓，導(dǎo)致多部天車同時協(xié)作時效率極低，想要實現(xiàn)天車“智能調(diào)度”自動避讓，需要結(jié)合實際生產(chǎn)制定天車運行的邏輯。首先根據(jù)作業(yè)項目的輕重緩急劃分優(yōu)先等級，以對接產(chǎn)線的上下線保產(chǎn)作業(yè)為第一優(yōu)先級，其次不同天車進(jìn)行相同作業(yè)時，根據(jù)操作人員工單指令下達(dá)的先后順序，確定優(yōu)先級，再次根據(jù)工單指令分解后，天車運行動作的先后順序，確定優(yōu)先級，通過優(yōu)先級達(dá)到天車的自動避讓，消除了以往天車避讓期間的“假死”現(xiàn)象，提高多部天車協(xié)作的運行效率。

2.5.2 開發(fā)雙車下線程序，提高單一項目作業(yè)效率

高強汽車板成品庫是“生產(chǎn)庫”和“銷售庫”合二為一的庫區(qū)，庫區(qū)直接連接產(chǎn)線，天車下線速度必須和生產(chǎn)線生產(chǎn)速度匹配，原有的“單車下線”無法達(dá)到保產(chǎn)要求，為此研發(fā)“雙車下線”策略，實現(xiàn)兩部天車同時完成一項作業(yè)，基本解決“單車下線”無法保產(chǎn)問題。

2.5.3 調(diào)整吊物通道，提升運行安全性

智能天車運行路線均為提前程序設(shè)定，無法主動避讓地面人員，為此，為天車吊物定制固定路線，避開人員行走的安全通道，保證天車運行期間的人員安全。

2.5.4 開發(fā)貨物碼放策略程序，保證產(chǎn)品倉儲質(zhì)量，提高庫區(qū)使用效率

倉儲管理重要的核心部分，產(chǎn)品合規(guī)碼放，不但保證倉儲質(zhì)量，而且減少調(diào)倒，提高庫區(qū)倉儲的使用效率和天車的作業(yè)效率。利用智能天車系統(tǒng)的優(yōu)勢，將庫區(qū)碼放的原則寫入系統(tǒng)程序中，通過系統(tǒng)篩選，自動提供出合適的鋼卷或者合適的位置，減少人員工作強度、避免人為失誤，同時也實現(xiàn)智能的倉儲碼放。

4.實施效果

4.1 打通信息流瓶頸，生產(chǎn)物流實現(xiàn)全流程信息化

通過項目實施，達(dá)到生產(chǎn)信息與物流信息實時交互、同步、不落地；貫通進(jìn)料、上料、生產(chǎn)、下線、儲存、發(fā)貨等多環(huán)節(jié)信息流瓶頸，生產(chǎn)物流實現(xiàn)全流程信息化。

4.2 完善自動化功能，生產(chǎn)物流實現(xiàn)全流程自動化

通過優(yōu)化完善自動定位產(chǎn)品存放位置、自動定位天車行駛位置、預(yù)設(shè)后自動避讓障礙物、運行過程中防碰撞、雙車下線、自動備料上料等技術(shù)，提升物流作業(yè)期間的安全系數(shù)和工作效率，生產(chǎn)物流實現(xiàn)全流程自動化。

4.3 滿足現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)需求

項目實施期間，河鋼唐鋼高強汽車板公司生產(chǎn)量大幅提升，項目實施后，各系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行，2018年累計完成原料入庫、上料158萬噸左右，成品下線、發(fā)貨140萬噸左右，生產(chǎn)物流各環(huán)節(jié)均能滿足生產(chǎn)要求。

4.4 探索出適合鋼鐵企業(yè)的智能生產(chǎn)物流新模式

通過優(yōu)化崗位人員配置，提高設(shè)備運行穩(wěn)定性，完善系統(tǒng)功能，加強基礎(chǔ)管理等管理方法，縱向優(yōu)化庫房管理和物流工藝流程，形成具有感知、分析、推理、決策、執(zhí)行、自主學(xué)習(xí)及維護(hù)等自組織、自適應(yīng)功能的智能物流系統(tǒng)，實現(xiàn)物流設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、物流數(shù)據(jù)可視化、物流過程透明化和物流現(xiàn)場無人化，摸索出適合鋼鐵企業(yè)的具有高價值、高品質(zhì)、高效率、低能耗、低污染的新型智能生產(chǎn)物流管理新模式。