基地間物料共享智能化平臺(tái)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

摘要：介紹了基地間物料共享智能化平臺(tái)的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和實(shí)施效果?；亻g物料共享智能化平臺(tái)應(yīng)用后更好地將余材分配給有需求的合同，從而降低庫(kù)存余材，降低合同余材，提高物料利用率，對(duì)于鋼鐵企業(yè)的降本增效具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：跨基地 余材充當(dāng) 現(xiàn)貨量 智能化

0 引言

隨著鋼鐵產(chǎn)品的不斷升級(jí)和迭代，用戶小批量、多品種的需求日益增多，比較零散的合同在煉鋼生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生余材，如果長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法對(duì)應(yīng)合同，就形成了庫(kù)存，這部分庫(kù)存大多只能降級(jí)銷售，影響了公司整體的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)，如何提高帶出物料的銷售價(jià)格，盡可能以正式合同的形式消化，是提高企業(yè)整體經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)的重要方面。國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)如寶鋼股份公司、德勝鋼鐵集團(tuán)有限公司，依靠強(qiáng)大的信息系統(tǒng)支撐，實(shí)現(xiàn)了以客戶為導(dǎo)向的業(yè)務(wù)全流程的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了客戶、質(zhì)量、生產(chǎn)、成本等業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理，取得了良好效益，2021年首鋼股份公司上線了“精準(zhǔn)化物料配置智能管控技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用平臺(tái)”，在股份公司內(nèi)的煉鋼、熱軋、冷軋工序?qū)崿F(xiàn)了余材與合同的自動(dòng)匹配，經(jīng)過(guò)人工確認(rèn)后掛單，比人工掛單匹配不僅提升了效率，還減少了少掛、漏掛的現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)行業(yè)現(xiàn)狀的研究，以及股份公司在此領(lǐng)域累計(jì)的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，參考國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)實(shí)施案例，圍繞管理統(tǒng)一、資源集中、效率提升等核心指標(biāo)，利用互聯(lián)網(wǎng)及先進(jìn)信息技術(shù)，進(jìn)行流程優(yōu)化、模式創(chuàng)新，以自主研發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)余材物料智能化管控，融入股份生產(chǎn)管理模式，打造余材物料充當(dāng)新模式，實(shí)現(xiàn)跨地域、多基地、多賬套的一體化物料智能應(yīng)用系統(tǒng)，提升物料周轉(zhuǎn)流通利用率，提升基地協(xié)同管理水平，扭轉(zhuǎn)目前鋼鐵企業(yè)所面臨的困境。

由于成本物流、產(chǎn)品認(rèn)證等影響，股份和京唐兩地存在一些同質(zhì)化的產(chǎn)品和合同，但余材充當(dāng)只局限于本基地的合同和物料，跨基地匹配工作量大，對(duì)比成分和質(zhì)量流程繁瑣，所以此項(xiàng)工作開(kāi)展比較困難。由于兩個(gè)基地的內(nèi)設(shè)計(jì)不統(tǒng)一，所以依靠人工對(duì)比化學(xué)成分和性能，需要人工篩選出無(wú)效庫(kù)存和合同，逐一比對(duì)合同和物料的匹配關(guān)系，人工逐一核對(duì)效率低下，因此業(yè)務(wù)亟需系統(tǒng)支撐解決跨基地余材充當(dāng)現(xiàn)狀。

1 方案設(shè)計(jì)

本次項(xiàng)目擬在基地間物料共享方面進(jìn)行研究，并形成相關(guān)解決方案和配套軟件功能。

主要研究?jī)?nèi)容如下圖所示：

基地間物料共享智能化平臺(tái)開(kāi)發(fā)主要集中于多基地余材充當(dāng)功能的實(shí)現(xiàn)，功能主要完成物料跨基地間阻礙實(shí)現(xiàn)信息資源共享與降本增效，提升庫(kù)存物料流轉(zhuǎn)率，降低無(wú)效庫(kù)存比例，實(shí)現(xiàn)基地間互利共贏的合作新局面。

基地間物料共享智能化平臺(tái)應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)在于：

1、在基地物料不同的“三對(duì)一”制造工藝對(duì)應(yīng)關(guān)系下，如何科學(xué)規(guī)范地建立基地間物料的充當(dāng)規(guī)則，通過(guò)規(guī)則校驗(yàn)約束確認(rèn)充當(dāng)跨基地合同是否可行；

2、余材匹配推薦出合同結(jié)果信息，如何將可充當(dāng)物料掛單至不同賬套下合同，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)合同變更，減少物料周轉(zhuǎn)倒運(yùn)是關(guān)鍵業(yè)務(wù)提升點(diǎn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)首鋼一業(yè)多地的余材與不同基地的合同匹配問(wèn)題，充分分析余材類型和特點(diǎn)，建立完善的匹配規(guī)則，克服基地間物料出鋼標(biāo)記、成分體系、質(zhì)量設(shè)計(jì)、工藝要求等異常因素的影響，實(shí)現(xiàn)余材物料多基地、智能化充當(dāng)，提升余材利用率。

2.1 主要內(nèi)容

（1）建立規(guī)則匹配基表：完成基地間物料匹配關(guān)系對(duì)照基表，為基地間的物流匹配提供依據(jù)。

（2）材料查詢：查詢不同基地間所有可用余材明細(xì)信息數(shù)據(jù)，將查詢結(jié)果顯示在充當(dāng)結(jié)果推薦界面。

（3）合同查詢：查詢所有允許掛單合同明細(xì)信息數(shù)據(jù)，將查詢結(jié)果顯示在充當(dāng)結(jié)果推薦界面。

（4）推薦結(jié)果：根據(jù)充當(dāng)推薦規(guī)則，后臺(tái)將滿足規(guī)則的合同與物料篩選出來(lái)。

（5）充當(dāng)執(zhí)行：根據(jù)推薦結(jié)果，結(jié)合庫(kù)存實(shí)際，人工確認(rèn)無(wú)誤后，進(jìn)行充當(dāng)操作。

（6）進(jìn)程終止：將匹配算法運(yùn)行進(jìn)程結(jié)束。

2.2 模型構(gòu)建

考慮余材充當(dāng)?shù)暮贤?jì)劃編制概述如下：假設(shè)計(jì)劃展望期T內(nèi)有N個(gè)合同需要交貨，共有J道工序、K種鋼級(jí)的余材，每個(gè)合同的重量、交貨期及其生產(chǎn)路徑、材質(zhì)規(guī)格已知，每個(gè)生產(chǎn)合同通過(guò)的工序確定，每道工序的能力一定，在滿足能力約束和前序關(guān)系的前提下，安排合同進(jìn)行庫(kù)存匹配（每個(gè)合同只能匹配一種庫(kù)存余材）或生產(chǎn)（在每道工序通過(guò)的時(shí)間），使所有合同的總懲罰最?。僭O(shè)每個(gè)合同在同一時(shí)間段最多只可完成兩道工序）。每個(gè)合同可以有庫(kù)存匹配、生產(chǎn)、合同取消三種選擇。

（1）模型的構(gòu)建

1）模型相關(guān)變量

ωi—合同i的需求量；Qk—余材k的期初庫(kù)存數(shù)量；Ejt—工序j在時(shí)段t的產(chǎn)能；[ai，bi]—合同i的交貨期窗口；α—單位產(chǎn)成品拖期懲罰系數(shù)；γ—單位產(chǎn)成品提前懲罰系數(shù)；ξ—單位產(chǎn)成品取消懲罰系數(shù)；λs—單位半成品庫(kù)存成本；λg—單位產(chǎn)成品庫(kù)存成本；μ—期望最低負(fù)荷率系數(shù)，為（0，1）之間的值；υ—產(chǎn)能未充分發(fā)揮的懲罰系數(shù)；Ijo—第j道工序的期初庫(kù)存量；Ij max—第j道工序的最大庫(kù)存量；J′—該工序完成后產(chǎn)品形態(tài)為半成品，I≤J′＜J；Ji—合同i的最后一道加工工序，對(duì)于半成品合同，Ji= J′；對(duì)于成品合同，Ji = J。

2）決策變量

（1）

（2）

（3）

其中i=1，2，…，N，表示合同號(hào)；j=1，2，…，J，表示工序號(hào)；t=1，2，…，T，表示時(shí)間段。

設(shè)每個(gè)合同最多只能和一種庫(kù)存余材匹配，合同i所要求的鋼級(jí)為k’，實(shí)際匹配余材的鋼級(jí)為k，匹配費(fèi)用定義如下：

（4）

其中，gkk′表示以好充次的單位費(fèi)用，hik表示合同i和鋼級(jí)為k的余材的匹配量。

3）目標(biāo)函數(shù)

①提前拖期懲罰

（5）

②取消懲罰—保持完整性

（6）

③“以優(yōu)充次”成本

（7）

④庫(kù)存成本

（8）

⑤生產(chǎn)能力未充分使用懲罰

（9）

將上面5個(gè)函數(shù)相加得總目標(biāo)函數(shù)：

（10）

s.t.

（11）

（12）

（13）

（14）

（15）

（16）

（17）

（18）

（19）

（20）

（21）

（22）

（23）

其中，約束（11）表示半成品庫(kù)存匹配的數(shù)量限制；約束（12）表示合同不能既匹配又完全生產(chǎn)，且每個(gè)合同最多只能匹配一種板坯；約束（13）表示工序的產(chǎn)能約束；約束（14）和（15）表示半成品合同生產(chǎn)工序的時(shí)間一致性和前序關(guān)系；約束（16）表示完成庫(kù)存匹配后的成品合同，必須經(jīng)過(guò)后續(xù)所有工序；約束（17）表示對(duì)于完成庫(kù)存匹配后的成品合同，進(jìn)行后續(xù)工序加工的前序關(guān)系；約束（18）和（19）表示對(duì)于不進(jìn)行庫(kù)存匹配的成品合同，各工序加工的時(shí)間一致性和前序關(guān)系；約束（20）表示半成品合同加工不經(jīng)過(guò)后續(xù)工序；約束（21）表示匹配后的成品合同不經(jīng)過(guò)前半部分工序；約束（22）表示每個(gè)合同在同一時(shí)間段最多只可完成兩道工序；約束（23）表示各工序在各時(shí)間段內(nèi)的在制品庫(kù)存不能超過(guò)庫(kù)存限制。

2.3 系統(tǒng)管理

（1）權(quán)限管理：根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)置的安全規(guī)則，用戶被指定不同的用戶角色，只能訪問(wèn)自己被授權(quán)的資源。在系統(tǒng)層面上區(qū)分出功能權(quán)限與數(shù)據(jù)權(quán)限。功能權(quán)限，只能訪問(wèn)被賦予權(quán)限的內(nèi)容，包括頁(yè)面及功能按鈕等；數(shù)據(jù)權(quán)限，每個(gè)用戶同樣也只能訪問(wèn)被賦予權(quán)限的數(shù)據(jù)而不能訪問(wèn)其余的數(shù)據(jù)。權(quán)限管理能夠保證系統(tǒng)功能及數(shù)據(jù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）安全管理：通過(guò)對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)、用戶訪問(wèn)進(jìn)行跟蹤記錄保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，避免數(shù)據(jù)崩潰。對(duì)于外部網(wǎng)絡(luò)用戶的訪問(wèn)要及時(shí)跟蹤，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能夠準(zhǔn)確定位。

（3）任務(wù)管理：為了能夠最大限度增強(qiáng)用戶體驗(yàn)感，系統(tǒng)設(shè)置消息推送來(lái)通知發(fā)布的內(nèi)容，保證客戶能夠第一時(shí)間掌握行情的動(dòng)態(tài)及合同執(zhí)行情況。

（4）數(shù)據(jù)同步管理：建立完善的數(shù)據(jù)驗(yàn)證、傳輸設(shè)備的監(jiān)控體制，多系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)如出現(xiàn)不一致的情況通過(guò)郵件報(bào)警或明細(xì)報(bào)表的形式進(jìn)行展示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 技術(shù)路線

“業(yè)務(wù)問(wèn)題分析及基地間物料共享智能化平臺(tái)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用規(guī)則制定-＞應(yīng)用平臺(tái)規(guī)則模型建立及軟件功能實(shí)現(xiàn)-＞針對(duì)業(yè)務(wù)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)可配置軟件功能-＞整體解決方案”相結(jié)合的技術(shù)路線，堅(jiān)持以創(chuàng)新為核心的基本原則，把軟件的可配置業(yè)務(wù)分析功能與企業(yè)的實(shí)際需求緊密結(jié)合，以技術(shù)的實(shí)用性和先進(jìn)性為出發(fā)點(diǎn)，切實(shí)解決基地間在余材匹配至合同，人工確認(rèn)掛合同實(shí)現(xiàn)充當(dāng)過(guò)程中遇到的多方面的實(shí)際問(wèn)題。

3.2 系統(tǒng)功能

針對(duì)首鋼一業(yè)多地的余材與不同基地的合同匹配問(wèn)題，充分分析余材類型和特點(diǎn)，建立完善的匹配規(guī)則，克服基地間物料出鋼標(biāo)記、成分體系、質(zhì)量設(shè)計(jì)、工藝要求等異常因素的影響，實(shí)現(xiàn)余材物料多基地、智能化充當(dāng)，提升余材利用率。

（1）充當(dāng)規(guī)則校驗(yàn)：京唐物料數(shù)據(jù)已通過(guò)遷鋼制造管理系統(tǒng)中在制品或成品匹配規(guī)則檢驗(yàn)，包括材料規(guī)格和成分表等信息，確保具備掛至遷鋼合同的條件。

（2）材料查詢：查詢不同基地間所有可用余材明細(xì)信息數(shù)據(jù)，將查詢結(jié)果顯示在充當(dāng)結(jié)果推薦界面。

（3）合同查詢：查詢所有允許掛單合同明細(xì)信息數(shù)據(jù)，將查詢結(jié)果顯示在充當(dāng)結(jié)果推薦界面。

（4）推薦結(jié)果：根據(jù)自定義的充當(dāng)推薦規(guī)則，后臺(tái)將滿足規(guī)則的合同與物料篩選出來(lái)，顯示物料與合同匹配結(jié)果。

（5）自動(dòng)充當(dāng)執(zhí)行：根據(jù)推薦結(jié)果，結(jié)合庫(kù)存實(shí)際，人工確認(rèn)無(wú)誤后，進(jìn)行充當(dāng)操作，待規(guī)則準(zhǔn)確無(wú)誤后，自動(dòng)充當(dāng)執(zhí)行推薦結(jié)果，將獲取到的京唐物料自動(dòng)匹配出滿足充當(dāng)條件的遷鋼合同號(hào)。

3.3 系統(tǒng)接口

（1）物料與合同數(shù)據(jù)接口：該系統(tǒng)需要從遷鋼股份公司信息系統(tǒng)獲取需要優(yōu)化配置的跨基地物料明細(xì)數(shù)據(jù)（板坯、鋼卷、鋼板等）和合同明細(xì)數(shù)據(jù)（包括折算到各個(gè)工序的產(chǎn)品規(guī)格數(shù)據(jù)）。

（2）匹配規(guī)則參數(shù)接口：匹配規(guī)則中涉及大量的與生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)的參數(shù)，用于表明物料與合同的適配條件。這些參數(shù)需要通過(guò)人機(jī)交互方式進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，并以數(shù)據(jù)表形式存儲(chǔ)于股份公司信息系統(tǒng)服務(wù)器?；亻g物料共享智能化平臺(tái)需有權(quán)限隨時(shí)對(duì)服務(wù)器中的參數(shù)表進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

（3）系統(tǒng)接口：因基地間物料共享智能化平臺(tái)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用項(xiàng)目在制造管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，與京唐制造管理系統(tǒng)交互通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)xjob方式推送物料數(shù)據(jù)信息，無(wú)需建立新的外部接口通訊。

4 實(shí)施效果

2021年現(xiàn)貨發(fā)生率9.54%，2022年系統(tǒng)上線初期現(xiàn)貨發(fā)生率8.76%，月均現(xiàn)貨量5.75萬(wàn)噸，2023年上半年月均現(xiàn)貨量5.46萬(wàn)噸，降幅5.04%，目前月現(xiàn)貨發(fā)生率綜合降至7.93%，目標(biāo)降至7.5%，應(yīng)用效果顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

大量余材對(duì)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成了諸多不良影響，如成本升高、物流成為瓶頸、生產(chǎn)周期延長(zhǎng)等。目前處理余材的一個(gè)簡(jiǎn)單可行的方法就是將其充當(dāng)給有需求的合同，一方面能夠避免重復(fù)煉鋼、消化余材，提高資源利用率；另一方面，能夠縮短合同的生產(chǎn)周期。綜上所述，如何更好地將余材分配給有需求的合同，從而降低庫(kù)存余材，降低合同余材，提高物料利用率，對(duì)于鋼鐵企業(yè)的降本增效具有重要的意義。