精益生產(chǎn)管理模式在大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的創(chuàng)建和實(shí)踐

李末卓　田偉　李長?！●R新光　閆若璞

摘要：制造業(yè)面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化帶來的管理革新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，市場已經(jīng)從批量生產(chǎn)向小批量、多品種定制的需求轉(zhuǎn)變，變革的核心就是要形成小批量、多品種的快速反應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)交期短、低成本、高質(zhì)量的生產(chǎn)組織保障體系。在嚴(yán)峻的外部市場環(huán)境下，在精益生產(chǎn)思想指導(dǎo)下，構(gòu)建智能生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)解決鋼鐵行業(yè)長期、中期及短期計(jì)劃產(chǎn)能規(guī)劃問題，通過實(shí)施售價(jià)梯次加價(jià)重點(diǎn)品種生產(chǎn)組織交付保障能力提升攻關(guān)，優(yōu)化備料系數(shù)、實(shí)施物料周期性管理等措施，降低中間品等待時(shí)間和數(shù)量，最大限度的提升高附加值產(chǎn)品交付能力，消化庫存，提高訂單響應(yīng)速度，強(qiáng)化成本控制，科學(xué)應(yīng)對更加嚴(yán)酷的考驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：交付能力；計(jì)劃優(yōu)化；精益生產(chǎn)

1 精益生產(chǎn)管理模式總體目標(biāo)

鋼鐵行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，隨著行業(yè)發(fā)展的逐步飽和，供需結(jié)構(gòu)面臨著市場競爭環(huán)境帶來的巨大壓力，建立數(shù)字化、智能化、精益化的現(xiàn)代工廠勢在必行，其核心戰(zhàn)略是建立現(xiàn)代化智慧工廠，推行精益生產(chǎn)，提高精益管理能力，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。在供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革的推動下，圍繞“滿足客戶需求”和“增加有效供給”等問題，通過對客戶進(jìn)行分級管理，不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和客戶結(jié)構(gòu)，培育一批具有穩(wěn)定供貨關(guān)系的戰(zhàn)略用戶群，通過客戶的優(yōu)化推動產(chǎn)品升級和質(zhì)量提升，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益提升。建立高端用戶銷售平臺需要高端的產(chǎn)品交付能力和質(zhì)量穩(wěn)定性作為支撐，因此建立基于精益生產(chǎn)模式下的梯次加價(jià)重點(diǎn)品種交付保障能力和精細(xì)化物料管理勢在必行。通過利用信息化數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化備料模型和低庫存運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)組織模式由“批量化生產(chǎn)”向“差異化制造”轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的精益生產(chǎn)管理變革。

2 市場環(huán)境的快速變化助推精益生產(chǎn)管理實(shí)施

當(dāng)前，制造業(yè)面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化帶來的管理革新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，市場已經(jīng)從批量生產(chǎn)向小批量、多品種定制的需求轉(zhuǎn)變，變革的核心就是要形成小批量、多品種的快速反應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)交期短、低成本、高質(zhì)量的生產(chǎn)組織保障體系。為了滿足日益增長、要求更高且差異性更大的客戶需求，成為世界級的鋼鐵企業(yè)，鋼鐵企業(yè)目前正面臨著巨大的挑戰(zhàn)，為實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)管理目標(biāo)，需要大幅提升產(chǎn)能利用率、產(chǎn)品質(zhì)量、交貨能力，從而保證并鞏固其競爭地位，在日益激烈的競爭環(huán)境中擴(kuò)大市場份額。

在有限產(chǎn)能的條件下，在訂單交付方面注重“公開、公平、公正”，強(qiáng)調(diào)所有客戶一律平等、不分主次都享有同樣的服務(wù)。但是，客戶有大小，貢獻(xiàn)有差異，“讓所有客戶滿意”的策略是以增加服務(wù)成本、犧牲企業(yè)利潤為代價(jià)的，不具備可持續(xù)性。因此在產(chǎn)品交付中必須提升梯次加價(jià)重點(diǎn)品種交付保障能力，并且在生產(chǎn)管理過程中控制半成品和在庫非計(jì)劃品的數(shù)量，降低庫存資金占用，實(shí)現(xiàn)管理過程精益運(yùn)行。

3 利用智能化技術(shù)構(gòu)建精益制造管理平臺

利用智能化技術(shù)以實(shí)現(xiàn)用戶端及時(shí)交付和質(zhì)量穩(wěn)定為目標(biāo)，構(gòu)建基于信息化技術(shù)的梯次加價(jià)重點(diǎn)品種交付能力和低庫存運(yùn)行模式信息化技術(shù)支撐平臺。在生產(chǎn)制造系統(tǒng)堅(jiān)持以用戶為中心，全力落地基于一貫制質(zhì)量管理信息化保證體系。大力提升公司產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)性和用戶滿意度，持續(xù)降低典型汽車板用戶使用不良率，深度挖掘利用智能化技術(shù)構(gòu)建精益制造管理平臺模式，實(shí)現(xiàn)與用戶端的真正對接，提升用戶端和制造端的穩(wěn)定性。在生產(chǎn)制造系統(tǒng)深化以合同和成本為中心的生產(chǎn)一貫管理，優(yōu)化鐵鋼生產(chǎn)組織和成本改善，提升瓶頸工序能力，降低現(xiàn)貨發(fā)生量，提升合同交付能力；深化以客戶為中心的質(zhì)量一貫管理，提升質(zhì)量一貫管理體系能力，提升產(chǎn)品制造能力，建設(shè)最高效率制造能力體系，探索最低成本協(xié)同制造管理平臺。鑄軋一體化件次計(jì)劃排產(chǎn)功能［1-2］，如圖1所示。

3.1 依全局生產(chǎn)計(jì)劃管控平臺提升梯次加價(jià)重點(diǎn)品種交付能力

為提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品交付能力和經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)綜合競爭力，在精益生產(chǎn)思想的指導(dǎo)下建立以客戶為中心、數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、信息化系統(tǒng)為支撐的精益生產(chǎn)管控系統(tǒng)，形成以SAP（企業(yè)資源管理系統(tǒng)）、APS（高級自動排程系統(tǒng)）、MES（企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)）相互支撐的先進(jìn)信息化平臺。

以精益生產(chǎn)為中心，按照用戶交期生產(chǎn)要求，通過合理規(guī)劃全局產(chǎn)能計(jì)劃，建立整個生產(chǎn)鏈交貨訂單表可靠的預(yù)計(jì)生產(chǎn)日期，以及預(yù)計(jì)的交貨日期 （準(zhǔn)備發(fā)運(yùn)/裝車日期）和預(yù)期庫存量和計(jì)劃生產(chǎn)量，根據(jù)各個工序周轉(zhuǎn)時(shí)間計(jì)算交期兌現(xiàn)率并且識別可能的交期延誤。對可能產(chǎn)生延期交付的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，報(bào)警提示問題。根據(jù)產(chǎn)能資源匹配情況計(jì)算產(chǎn)線生產(chǎn)日期，精確規(guī)劃裝車日期并傳送給客戶訂單跟蹤流程，實(shí)現(xiàn)全流程訂單的一貫制生產(chǎn)。APS全局系統(tǒng)中進(jìn)行基于有限產(chǎn)能優(yōu)化的自動銷產(chǎn)轉(zhuǎn)換，將戰(zhàn)略客戶在普通用戶及其他用戶的訂單中篩選出來進(jìn)行優(yōu)先處理，同時(shí)滿足熱軋的組爐組澆、冷軋的連續(xù)生產(chǎn)工藝規(guī)則，對于生產(chǎn)資源的調(diào)配情況，生產(chǎn)制造部的生產(chǎn)組織人員也可以在系統(tǒng)中進(jìn)行相應(yīng)的資源調(diào)整，保證各訂單的均衡生產(chǎn)與發(fā)貨。

為保證對合同執(zhí)行過程進(jìn)行全面管控，保證合同跟蹤對每一個合同的各工序在庫量、封鎖量、計(jì)劃量、通過量、充當(dāng)量、轉(zhuǎn)入量、轉(zhuǎn)出量進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，并對投料量、產(chǎn)出量、合格量及合同工序欠量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。根據(jù)合同工序欠量，確定合同狀態(tài)，掌握合同進(jìn)程，預(yù)測合同交貨期和進(jìn)行合同超期報(bào)警。

在建立生產(chǎn)計(jì)劃的過程中綜合考慮系統(tǒng)中的真實(shí)訂單，預(yù)測訂單，試制訂單，并將限制生產(chǎn)的機(jī)組產(chǎn)能、能源供應(yīng)、物流運(yùn)力、分品種的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間各種生產(chǎn)約束進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，通過優(yōu)化算法，能夠計(jì)算出每個機(jī)組，每周、日生產(chǎn)訂單、品種以及生產(chǎn)數(shù)量。定義工序作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，自動識別各種作業(yè)活動標(biāo)識時(shí)間通過能力，自動優(yōu)化分品種分規(guī)格機(jī)時(shí)產(chǎn)量，并生產(chǎn)甘特圖指導(dǎo)產(chǎn)能計(jì)算，排產(chǎn)中根據(jù)各種限制條件規(guī)劃最優(yōu)工藝路線，平衡所有生產(chǎn)單元可用產(chǎn)能，保證交貨能力，提高客戶服務(wù)水平；通過平衡產(chǎn)能，避免瓶頸，對可能出現(xiàn)的瓶頸工序給出報(bào)警，縮短等待時(shí)間。通過推式排程、拉式排程、推拉排程三種訂單排程策論保證生產(chǎn)運(yùn)行高效，采用熱裝策略優(yōu)化鑄機(jī)排程與軋機(jī)排程。

為保證梯次加價(jià)重點(diǎn)品種交付，在APS系統(tǒng)中客戶分級管理，在APS全局系統(tǒng)計(jì)劃平臺中設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)目標(biāo)，圍繞目標(biāo)在件次系統(tǒng)、鋼軋MES系統(tǒng)、冷軋MES系統(tǒng)中分別做顯示，用于指導(dǎo)產(chǎn)能優(yōu)化和各工序機(jī)組的排產(chǎn)優(yōu)先，尤其在自動計(jì)劃中按照客戶優(yōu)先等級進(jìn)行排產(chǎn)。在系統(tǒng)中最優(yōu)先考慮銷售訂單交期，在同一交期下優(yōu)先考慮客戶等級高的客戶，固定銷售訂單等級，隨市場運(yùn)營進(jìn)行不斷優(yōu)化和調(diào)整。將訂單賦予不同權(quán)重指標(biāo)，在全局系統(tǒng)的基于有限產(chǎn)能的自動排產(chǎn)優(yōu)化中將戰(zhàn)略客戶充分進(jìn)行權(quán)限管理，優(yōu)先排產(chǎn)［3-4］。建立客戶分級管理信息管控管理圖，如圖2。

3.2 依托智能化計(jì)劃管理平臺建立準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)模式

生產(chǎn)計(jì)劃是生產(chǎn)過程的組織與協(xié)調(diào)的根本，圍繞低成本運(yùn)行主線，強(qiáng)調(diào)計(jì)劃執(zhí)行嚴(yán)肅性，狠抓計(jì)劃剛性落實(shí)。在APS系統(tǒng)中通過建立重點(diǎn)品種優(yōu)先生產(chǎn)策略，在生產(chǎn)過程中以客戶分級訂單和計(jì)劃需求為基礎(chǔ)，從資源配置、工藝路線優(yōu)化、生產(chǎn)過程控制、質(zhì)量控制，直到產(chǎn)品發(fā)貨，實(shí)施全工序、全流程的監(jiān)控管理，以高質(zhì)量的生產(chǎn)過程組織，剛性落實(shí)生產(chǎn)計(jì)劃［5-6］。

生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性對庫存變化有加大影響，為解決排產(chǎn)與庫存的變化邏輯關(guān)系，在全局計(jì)劃系統(tǒng)中通過先進(jìn)的計(jì)劃規(guī)則算法及把握市場準(zhǔn)確需求信息，提升計(jì)劃制定的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上采用計(jì)劃執(zhí)行力度率進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控指標(biāo)趨于，降低異常因素對計(jì)劃執(zhí)行的影響。設(shè)定生產(chǎn)凍結(jié)期，凍結(jié)期內(nèi)計(jì)劃不允許變動，并監(jiān)控計(jì)劃的執(zhí)行情況，及時(shí)調(diào)整后續(xù)計(jì)劃，保證物料資源及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)入后續(xù)計(jì)劃循環(huán)。優(yōu)化生產(chǎn)管理水平，在APS全局系統(tǒng)中實(shí)行“生產(chǎn)時(shí)刻表”運(yùn)行模式，提高工序運(yùn)行及時(shí)性。在此基礎(chǔ)上結(jié)合不同鋼種對每個環(huán)節(jié)所需時(shí)間的差異，逐爐倒推計(jì)算各工序點(diǎn)起止時(shí)間，制定出不同鋼種標(biāo)準(zhǔn)工序作業(yè)周期和工序間標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸時(shí)間，同時(shí)固化到自動排程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)。實(shí)踐表明，煉鋼區(qū)的生產(chǎn)周期大幅縮短，從高爐出鐵到鑄坯產(chǎn)出整個生產(chǎn)過程由原來3個多小時(shí)，縮短為兩個多小時(shí)，生產(chǎn)周期壓縮近1個小時(shí)；LF爐精煉延長時(shí)間（即超出標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間以外的時(shí)間）已由14分鐘以上，縮短到5分鐘以內(nèi)。在改善鋼水質(zhì)量的同時(shí)，精煉電耗和電極消耗顯著降低。

3.3 依托智能化計(jì)劃管理平臺優(yōu)化產(chǎn)能資源分配

為了保證全局產(chǎn)能平衡，在APS 全局系統(tǒng)中建立產(chǎn)能計(jì)劃模型，協(xié)助生產(chǎn)管理人員完善產(chǎn)能規(guī)劃及時(shí)、準(zhǔn)確完成生產(chǎn)任務(wù)，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)營目標(biāo)、獲取利潤奠定基礎(chǔ)。APS全局產(chǎn)能計(jì)劃能支撐以客戶需求為導(dǎo)向的多變的市場環(huán)境的需要，并成本分析納入生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃決策過程中，推動了以成本為核心的生產(chǎn)經(jīng)營思想。根據(jù)月生產(chǎn)計(jì)劃，APS資源計(jì)劃系統(tǒng)客戶分級、成本最低結(jié)構(gòu)提出當(dāng)月大宗物料需求，物料采購部門結(jié)合庫存和市場組織采購，在生產(chǎn)過程中，由生產(chǎn)管理部門根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行資源配置。通過資源采購、庫存結(jié)構(gòu)、資源配置的統(tǒng)籌計(jì)劃與管理，保障各類資源物流暢通，提高物料周轉(zhuǎn)速度，優(yōu)化庫存結(jié)構(gòu)和數(shù)量，避免庫存積壓［7-8］。

3.4 依托智能化計(jì)劃管理平臺建立動態(tài)平衡生產(chǎn)組織模式

從公司全局出發(fā)，以效益最大化為目標(biāo)，在APS系統(tǒng)的全局管理和訂單管理模塊根據(jù)客戶分級、產(chǎn)線收益或貢獻(xiàn)情況、設(shè)備狀況進(jìn)行資源平衡和動態(tài)調(diào)整，實(shí)行高保低控的綜合資源平衡模式，提高整體效益。利用APS系統(tǒng)工序資源平衡模型對月度資源進(jìn)行平衡與分配，實(shí)現(xiàn)有效資源的效益最大化，通過模式實(shí)現(xiàn)月計(jì)劃結(jié)構(gòu)優(yōu)化，根據(jù)產(chǎn)線的貢獻(xiàn)情況，模型利用算法將產(chǎn)能資源投向貢獻(xiàn)大的產(chǎn)線。根據(jù)市場各品種的效益，不斷優(yōu)化月度計(jì)劃的品種結(jié)構(gòu)，合理安排結(jié)構(gòu)品種，確保經(jīng)營績效目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

在生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)際執(zhí)行過程中，加強(qiáng)計(jì)劃執(zhí)行過程中的訂單效益動態(tài)監(jiān)控，按照效益排序?qū)Y源進(jìn)行過程再配置。在生產(chǎn)組織過程中，利用APS產(chǎn)能分析模塊，將產(chǎn)能在不同產(chǎn)線訂單間進(jìn)行資源動態(tài)配置，優(yōu)先安排訂單量多且貢獻(xiàn)大的資源匹配產(chǎn)線。在生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行過程中，不斷收集信息，加強(qiáng)訂單貢獻(xiàn)過程監(jiān)控，動態(tài)調(diào)整產(chǎn)線計(jì)劃，建立和完善計(jì)劃結(jié)構(gòu)過程監(jiān)控體系。加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的結(jié)構(gòu)監(jiān)控，確保各產(chǎn)線品種結(jié)構(gòu)比例。密切關(guān)注鋼鐵市場形勢變化，保證計(jì)劃結(jié)構(gòu)與品種的兌現(xiàn)時(shí)效性，根據(jù)品種盈利情況動態(tài)調(diào)整計(jì)劃結(jié)構(gòu)。按照效益優(yōu)先的原則，將型材產(chǎn)線、熱板產(chǎn)線、退火產(chǎn)線、鍍鋅產(chǎn)線按階段性的收益排序，確定鐵水、坯料資源的優(yōu)先保證順序，保證總體效益最佳；根據(jù)市場動態(tài)效益分析，階段性調(diào)整型材產(chǎn)線、熱板產(chǎn)線、退火產(chǎn)線、鍍鋅產(chǎn)線的生產(chǎn)負(fù)荷，生產(chǎn)組織過程中形成高保低控的資源控制新模式［9-10］。

3.5 依托智能化計(jì)劃管理平臺提高物料倒運(yùn)效率

鋼鐵長流程管理的物料平衡非常復(fù)雜，各生產(chǎn)單元由于所處位置不同，生產(chǎn)過程中，工藝方面連續(xù)與離散流程混雜交替、產(chǎn)線間交叉委托生產(chǎn)、資源能源的平衡沖突等等，都需要大量的物料倒運(yùn)來實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。冷軋與熱軋區(qū)間物料倒運(yùn)不僅需要考慮環(huán)保限行、天氣等因素，還需要考慮生產(chǎn)、資源、交貨期等平衡問題。在APS件次計(jì)劃排產(chǎn)系統(tǒng)中，通過實(shí)施預(yù)排產(chǎn)模式，迅速生成未來生成計(jì)劃序列，通過系統(tǒng)反推要料計(jì)劃，將要料計(jì)劃發(fā)送至物流的庫區(qū)管理系統(tǒng)，庫區(qū)管理模塊接收生產(chǎn)排產(chǎn)系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃及上游工序下發(fā)的倒運(yùn)作業(yè)計(jì)劃，庫存區(qū)按照要料計(jì)劃向下游工序倒運(yùn)物流，并設(shè)置運(yùn)量目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)值管理。物料倒運(yùn)的綜合管理是加強(qiáng)對物料倒運(yùn)過程控制管理，規(guī)范倒運(yùn)流程，提高物料倒運(yùn)效率，實(shí)現(xiàn)精益物流。

4 結(jié)語

隨著供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的逐步深化，產(chǎn)品競爭已經(jīng)從單純的價(jià)格競爭轉(zhuǎn)變成全方位的競爭，迫切需要企業(yè)不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和交付能力，同時(shí)降低企業(yè)的經(jīng)營成本，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精益管理模式。通過實(shí)施構(gòu)建以精益生產(chǎn)模式為基礎(chǔ)的梯次加價(jià)重點(diǎn)品種交付保障能力建設(shè)，培育一批與與企業(yè)戰(zhàn)略相對應(yīng)的高端客戶群，推動了生產(chǎn)組織模式由“批量化生產(chǎn)”向“差異化制造”轉(zhuǎn)變，。通過規(guī)范管理運(yùn)行模式，強(qiáng)化過程管控，完善管理流程，建立了科學(xué)完整的管理模式，形成了持續(xù)長效的運(yùn)行機(jī)制，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和企業(yè)效率、效益得到快速提升，梯次加價(jià)重點(diǎn)品種交付率長期維持在99.5%以上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)對客戶的精準(zhǔn)響應(yīng)，庫存平均水平較項(xiàng)目實(shí)施前平均降低15%以上，客戶滿意度和公司精益壓力得到進(jìn)一步改善，為精益生產(chǎn)管理模式的落地打下來堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，助推了智能工廠的早日實(shí)現(xiàn)。

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