工業(yè)工程方法在軋線提效改善中的研究應(yīng)用

龐海輪，馮振亮，鄭萬任，臧海峰，來慶斌

（日照鋼鐵有限公司，山東 日照 276806）

國內(nèi)軋鋼產(chǎn)線通過對(duì)標(biāo)、技術(shù)引進(jìn)等手段在提效改善過程中已取得巨大進(jìn)步，但產(chǎn)線效率在提升到一定水平并長久運(yùn)行后，其產(chǎn)線效率出現(xiàn)瓶頸，無法實(shí)現(xiàn)突破。

根據(jù)往期國內(nèi)鋼鐵企業(yè)調(diào)研結(jié)果，除產(chǎn)線主體原因外，影響產(chǎn)線效率的問題主要有：

（1）產(chǎn)線管理人員提升產(chǎn)線效率的方法多源于管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)科學(xué)提效及避免因局部提效帶來的系統(tǒng)失衡缺乏科學(xué)指導(dǎo)和改善機(jī)制。

（2）軋鋼生產(chǎn)現(xiàn)場未形成改善氛圍，員工缺乏合理的改善思維，即使擁有合理建議，卻無法付諸實(shí)施，最終導(dǎo)致員工對(duì)現(xiàn)場問題習(xí)以為常，喪失改善的動(dòng)力。

日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司是一家集燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋材于一體并配套齊全的特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。其軋鋼產(chǎn)線有H型鋼、棒材、線材、板材等多條產(chǎn)線。通過對(duì)標(biāo)、技術(shù)引進(jìn)等手段，軋鋼產(chǎn)線在提效改善過程中已取得巨大進(jìn)步。為解決產(chǎn)線提效問題，日鋼全面引入工業(yè)工程方法在解決軋鋼產(chǎn)線的提效方面做出了大量探索，并已取得一定研究成果。

1 工業(yè)工程方法

工業(yè)工程俗稱“改善效率”，是一門涉及人、物料、設(shè)備、信息、能源等要素的集成規(guī)劃、設(shè)計(jì)、改善、控制和創(chuàng)新的工程學(xué)科，它應(yīng)用自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)，特別是工程技術(shù)的理論和方法，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造、管理和服務(wù)體系的低成本、高效率和高收益的管理目標(biāo)提供有力的技術(shù)支持[1]，其核心是降低成本，提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。

目前，寶武鋼鐵、臺(tái)灣中鋼等競爭力極強(qiáng)的鋼鐵企業(yè)在工業(yè)工程應(yīng)用方面已取得重要進(jìn)展，但國內(nèi)大多數(shù)鋼鐵企業(yè)管理者缺乏全力接入工業(yè)工程方法用以解決實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn)，因此對(duì)于是否全力接入工業(yè)工程方法提高產(chǎn)線效率存在思想不統(tǒng)一、信心不足等問題。本文將從應(yīng)用舉例和保障手段等方面闡述引入工業(yè)工程方法對(duì)于提效的意義。

2 工業(yè)工程方法在軋線提效中的應(yīng)用舉例

2.1 軋線效率簡介

軋鋼產(chǎn)線根據(jù)產(chǎn)品類型，分為板材、棒材、線材、型材等不同的產(chǎn)線，其一般的工藝流程如圖1所示。

圖1 軋鋼工藝流程圖

軋線的效率主要由設(shè)備決定，為準(zhǔn)確衡量軋線效率，引入設(shè)備效率的衡量工具OEE。其OEE的定義為機(jī)器設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)數(shù)量與可能生產(chǎn)數(shù)量的比值。OEE的組成包含時(shí)間稼動(dòng)率（可用率）、性能稼動(dòng)率（表現(xiàn)指數(shù)）、良品率（質(zhì)量指數(shù)）。

OEE=時(shí)間稼動(dòng)率×性能稼動(dòng)率×良品率

其中：

時(shí)間稼動(dòng)率=（負(fù)荷時(shí)間-停機(jī)時(shí)間）/負(fù)荷時(shí)間。

性能稼動(dòng)率=理論節(jié)拍時(shí)間×投入數(shù)量/稼動(dòng)時(shí)間。

良品率=（投入數(shù)量-不良數(shù)量）/投入數(shù)量。

2.2 常用分析方法

軋鋼產(chǎn)線常用的工業(yè)工程方法包括程序分析、操作分析和動(dòng)作分析三方面，其具體包含項(xiàng)目如圖2所示。程序分析為以產(chǎn)品的整個(gè)軋制過程為研究對(duì)象，從加熱到入庫運(yùn)輸進(jìn)行過程的經(jīng)濟(jì)性和合理性分析；操作分析是以操作為研究對(duì)象，使人、機(jī)、料等科學(xué)合理配置，減少作業(yè)時(shí)間消耗，提高作業(yè)效率；動(dòng)作分析事宜動(dòng)作為研究對(duì)象，刪除無效動(dòng)作，制定最佳的動(dòng)作序列。

圖2 常用工業(yè)工程分析方法

針對(duì)提升軋鋼產(chǎn)線OEE的三個(gè)參數(shù)，結(jié)合日照鋼鐵2019年下半年以來的改善項(xiàng)目，舉例說明上述工業(yè)工程方法提效改善過程中的實(shí)際應(yīng)用。

2.3 應(yīng)用實(shí)例

2.3.1 作業(yè)率的提升（時(shí)間稼動(dòng)率）

軋鋼過程屬于典型的制造流程，其連續(xù)性、緊湊性、有序性和協(xié)調(diào)性的研究與設(shè)計(jì)關(guān)乎產(chǎn)線產(chǎn)能能否釋放[2]。某板材軋鋼產(chǎn)線在對(duì)標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn)，檢修時(shí)間長于國內(nèi)平均水平，利用聯(lián)合操作分析和布置與路線分析，最終得出行車效率是其縮短檢修時(shí)間的制約點(diǎn)。

在同一時(shí)間內(nèi)，檢修更換備件與更換支撐輥均需要同一部行車進(jìn)行吊裝，兩個(gè)項(xiàng)目無法同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)致效率低下。通過工業(yè)工程方法分析，利用流程分析中ECRS方法中的合并原則[3]，建議增加半門吊，實(shí)現(xiàn)立體交叉作業(yè)，達(dá)到兩個(gè)作業(yè)項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行，減少檢修時(shí)間。經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，節(jié)省時(shí)間帶來的效益遠(yuǎn)大于投資費(fèi)用，僅此一項(xiàng)，每年創(chuàng)效大于1000萬元。

2.3.2 機(jī)時(shí)產(chǎn)量的提升（性能稼動(dòng)率）

在型鋼產(chǎn)線，對(duì)生產(chǎn)率影響因素進(jìn)行工藝程序及實(shí)際操作中的動(dòng)作要素分析，部分規(guī)格的冷鋸切割時(shí)長為制約生產(chǎn)效率提升的瓶頸環(huán)節(jié)。以400×400規(guī)格為例，根據(jù)圖3進(jìn)行流程改善，切尾工序與下支鋼的切頭工序進(jìn)行合并，并對(duì)部分切定尺工序進(jìn)行重排，使得每支鋼的鋸切時(shí)間由原來的15.06min，縮短為10.65min，鋸切時(shí)間大大縮短，鋸切效率提高29%。

圖3 流程改善圖

通過工業(yè)工程改善，鋸切效率大幅提升，此環(huán)節(jié)將不再成為機(jī)時(shí)產(chǎn)量提升的瓶頸。

2.3.3 產(chǎn)品合格率（良品率）

良品率是指產(chǎn)線上最終通過測試的良品數(shù)量占投入材料理論生產(chǎn)數(shù)量的比例。軋鋼產(chǎn)線要想保證較高的良品率，應(yīng)從兩方面進(jìn)行改善。一方面需要保證原料坯的質(zhì)量，另一方面需要在保證軋制速度的前提下，對(duì)表面質(zhì)量、性能等質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行合理的過程管控。

熱軋產(chǎn)線生產(chǎn)的鋼卷因邊裂、油污等情況遭到下游冷軋工序的退卷，造成二次倒運(yùn)的浪費(fèi)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)退卷率達(dá)到2%。根據(jù)采用監(jiān)控的形式，對(duì)各動(dòng)作要素分析和目視動(dòng)作分析，發(fā)現(xiàn)油污的產(chǎn)生主要受到打油的時(shí)間影響，而邊裂的產(chǎn)生集中發(fā)生在鋼卷吊運(yùn)過程，由此實(shí)施以下改善過程。

改善后，退卷率由原來的2%下降到0.6%左右，生產(chǎn)效率獲得極大的提升。

通過上述舉例，運(yùn)用工業(yè)工程方法可實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)線效率的三個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)，并最終實(shí)現(xiàn)整體效率的提升。其具體的價(jià)值表現(xiàn)在。

（1）工業(yè)工程方法的運(yùn)用找到產(chǎn)線提效的瓶頸和要因。

（2）工業(yè)工程方法的運(yùn)用為系統(tǒng)的解決效率提升的瓶頸提供有利的管理工具。

（3）工業(yè)工程方法的運(yùn)用大幅提高產(chǎn)線的效率，最終為企業(yè)帶來實(shí)際的效益。

但僅靠工業(yè)工程方法并不足以持續(xù)解決產(chǎn)線提效問題，因此需要借助常用的管理工具，如PDCA、5W1H和QC7等進(jìn)行輔助管理，最終建立提效改善的長效運(yùn)行機(jī)制。

3 長效運(yùn)行機(jī)制

建立長效運(yùn)行機(jī)制，必然要求具有一定的組織形式、激勵(lì)方式和跟蹤機(jī)制。

在組織形式方面，需明確成立課題的攻關(guān)步驟、推進(jìn)形式、時(shí)間節(jié)點(diǎn)、人員名單、激勵(lì)方式等要素，以便激發(fā)人員的積極性和責(zé)任感，最終培養(yǎng)出企業(yè)自身的工業(yè)工程人才[4]。

在激勵(lì)方式的設(shè)置方面，需要參照項(xiàng)目類型、攻關(guān)難度、產(chǎn)生效益大小等要素進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)保障發(fā)放的及時(shí)性，進(jìn)而保障后續(xù)改善的順利開展。

課題目標(biāo)達(dá)成后，還需通過較長時(shí)間的追蹤，以確保攻關(guān)課題的全方位達(dá)效。

4 結(jié)語

（1）通過工業(yè)工程方法的運(yùn)用，日照鋼鐵實(shí)現(xiàn)了軋鋼產(chǎn)線效率瓶頸的診斷、分析和突破，部分產(chǎn)線效率甚至可實(shí)現(xiàn)效率提升10%以上。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，各類軋線提效改善項(xiàng)目的年效益累計(jì)已達(dá)千萬元以上。

（2）工業(yè)工程不但是軋鋼產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)提產(chǎn)的方法論,而且可實(shí)現(xiàn)管理的精進(jìn)。

（3）倡導(dǎo)有提產(chǎn)需求的軋鋼產(chǎn)線通過培訓(xùn)、建立機(jī)制等手段對(duì)接先進(jìn)的工業(yè)工程思想，建立長期穩(wěn)定的改善機(jī)制。