宝钢股份取向硅钢产品产销协同分析及实现_彭晟远.pdf

通信作者：彭晟远（），男，工程师；：；收稿日期：宝钢股份取向硅钢产品产销协同分析及实现彭晟远，文静，祁麟（宝山钢铁股份公司 运行中心，上海 ）摘要：随着宝钢和武钢的合并，宝山和青山两大生产基地的取向硅钢品种也完成了整合。为进一步充分发挥规模效益，提升生产效率，提高企业竞争力，针对产销协同这一重要环节，进行了机制的规范与可行性分析。在建立实施统一产品企业标准的前提下，探讨了产销协同的量化决策方法，将实际业务问题转化为数学规划模型，通过求解模型获得优化的接单及投料建议，为生产端及销售端提供了平衡理论依据，从而获取“规模”“效益”“效率”效应最大化。关键词：产销协同；效率；硅钢中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，）：，：；近几年国内钢铁企业兼并重组的步伐明显提速，形成了多个大型制造基地联合的钢铁企业。宝钢股份拥有国内取向硅钢制造规模第一的能力，其取向硅钢的生产主要集中在宝山和青山两大生产基地。在目前产能过剩的钢铁市场环境下，如何充分发挥产销协同，发挥基地间的协同效应，来降低生产成本，是我们亟待解决的问题。虽然宝山和青山两个生产基地都有成熟的制造流程，较大的规模和技术实力，但单基地的产销平衡无法满足现在公司对多基地统筹安排、协同生产的新形势、新要求，无法充分发挥规模效益，来创造最大利润价值。企业兼并重组后，营销也归并统一，需求销售系统是承担公司产销主业务流程中产销平衡、营销预案管理的重要支持系统。该系统居于公司产销供应链计划的前端，支撑需求预测、产销平衡、销售接单、利润评估等在线业务，对有效衔接市场和生产起着关键的指导作用，为最大化满足客户需求、最大化发挥产能、最大化实现企业价值提供决策支持。研究国内外多基地生产协同的案例发现，关于钢铁企业在取向硅钢品种产销协同的生产案例并不多。宝钢股份作为国内外钢铁企业制造的龙头企业，其制造管理的复杂度和体量，都促使我们需要对新形势下的生产模式如何布局进行思考。本文就钢铁企业如何构建和实现取向硅钢产 年月第卷 第期电工钢 品产销协同进行一些分析和探讨。取向硅钢产销协同机制构建与实施背景 多基地生产制造协同构建背景宝钢股份取向硅钢品种目前共有宝山和青山个生产基地，产能超过国内总产量的 以上，为近 年间不同时期和条件下建设或改造发展起来的。虽然每个基地都有 万 万的产能规模，但在企业兼并重组之前，更关注本基地生产计划排程。随着国内钢铁企业的兼并、整合、融合，单基地的制造模式已无法体现多基地协同制造的规模优势，所以在围绕“一公司多基地”生产运行管理体系的目标下，建立了“军种战区”矩阵管理模式，推动跨基地、跨专业协同，提升制造和经营能力。加强基地间的生产组织协同，实现生产体系的整体策划与步调一致，有利于加强制造体系的专业化能力建设。基于公司统一运行的管控平台，推动生产、质量、设备、能环、安全等专业管理的对标提升和横向协同，缩小各制造基地制造管理能力的差距，同时也加强生产体系与采购、营销体系的协同，优化各制造基地产线品种定位，提升产线效率，最终实现降低铁钢成本，实现产品经营能力快速提升。取向硅钢品种产销现状取向硅钢属于功能性产品，由于取向硅钢产品的特殊性，其生产制造全周期跨度长，平均在 天左右。同时受钢种的牌号命中率影响，厂内产出结构具有不确定性，导致实际产出与需求不匹配。市场行情变换迅速，为了取得先机，及时响应市场需求，就要对未来个月、个月的市场需求进行提前预测，做到以销定产，减少现货库存，降低应收账款和存货的压力。图为产销平衡示意图。图产销平衡示意图取向硅钢产销协同研究及规范建立宝山和青山两基地在整合后，不断在技术质量等方面进行对标，通过工艺改进等实现企业标准合并。年，武钢有限硅钢产品企标（）整合进宝钢股份企标（）之中，形成了宝钢股份统一的硅钢产品标准 。产品性能的统一，更有利于实现多基地产销平衡。除产品性能外，各基地的企业标准也实现了统一，包括涂层、卷重、附着性、宽度、不平度和浪高等，部分示例如表、表及表。）将 、（）的牌号进行了拓展，对原宝钢、武钢的牌号进行扩充，例如增加了宝钢非 刻 痕 产 品 ，刻 痕 产 品 、；武钢非刻痕产品 、等牌号，刻痕产品 、等牌号；删除了 、等牌号。）的值对比（）所有牌号，铁损保持一致或略有调整。）的值和 保持一致或略有调整。）叠片系数的值对比 分别提高了 ，对比（）分别提高 。）将原来的 牌号和（）无机涂层代码进行了对应统一，将（）的”统一为“”。）纳入（）中的无 环保涂层“”。“品种最全、标准最严”是本次企标修订、企标整合的最大亮点，覆盖了当今市场上硅钢全系列产品，性能指标行业最优，实现了“指标体系统一、质量标准统一、检测标准统一、质量体系统一”的目标，切实为推进多基地同品牌建设创造了条件。取向硅钢产销协同的应用宝钢股份多基地产品性能和企业标准的统一，为取向硅钢产销协同的科学量化决策提供了有力支撑。基于多基地产品性能和产出结构大致相同这两个先决条件，将多基地的需求、产能归并后，对产销协同问题进行建模优化，通过分析库存和欠量这两个量化指标，验证前述机制构建与规范建立的实际应用价值。第期彭晟远，等：宝钢股份取向硅钢产品产销协同分析及实现表磁畴细化、高磁极化型取向电工钢产品的磁性能和技术特性（部分）宝钢牌号武钢 牌号公称厚度比总损耗名义值（）最大比总损耗（）最小磁极化强度最小叠装系数 注：最大比总损耗中的上标表示该铁损为参考值表取硅硅钢产品表面涂层代码绝缘涂层种类代号特征无机涂层涂层为磷酸盐和二氧化硅为主的无机成分混合物该涂层具有较高的耐热性，在干的氮气或者干的氮氢混合保护气氛中可以承受 消除应力退火。对绝缘油、清漆、机械油、制冷气体等有高耐腐性。无 环保涂层涂层成分中不含 元素。无涂层一表面没有玻璃膜底层和绝缘涂层，适用于直接轧制晶粒取向电工钢极薄带。表企业交付新旧标准部分差异对比项目 （）镰刀弯产品镰刀弯的检测适用于宽度不 小 于 的 切 边 材料，任意 长度的产品镰刀弯应不超过 。钢带的镰刀弯规定仅适用于切边供货的状态。在任意测量长度上，钢带的镰刀弯应不大于。宽度大于 钢带（片）应测量镰刀弯，任意 长度的钢带（片）的镰刀弯应不超过 。不平度和浪高产品不平度的检测适用于宽度不小于 的材料，其不平度应不超过，浪高应不超过。钢带的不平度（波浪度）应不大于，钢带的浪高应不大于。宽度大于 钢带（片）应测量不平度，其不平度应不超过。残余曲率根据需方要求，并在合同中注明，宽度不小于 的产品可检测残余曲率，其测试钢片的底边和支撑板间的距离应不超过。钢带的残余曲率通过测试钢片的底边和支撑板间的距离确定，钢带的残余曲率应不超过。应符合 第 条的规定。毛刺高度切边产品的剪切毛刺高度应不超过 。剪切毛刺高度的规定仅适用于以切边交货的材料，剪切毛刺高度应不大于 。切边钢带（片）剪边毛刺高度应不超过 。建模方法概述采用数学规划模型对产销协同决策进行建模，建模思路如图所示，包括以下个步骤：）已知厚度铁损维度下的月接单和月投料产出，推算出月剩余资源量（欠量库存）和产出结构；）列出约束条件，包括产出比例要求、总接单量限制和总产能限制；）建立数学规划模型，该模型以降低库存和欠量为优化目标，以月接单建议和月投料建议为决策变量；）通过数学规划求解器进行求解，获得优化后的月接单建议和月投料建议；）业务人员结合市场需求调整月接单建议，从而预估月剩余资源量；）以月的数据为输入，重复步骤，进而预估月剩余资源量。结合业务实践，对剩余资源量进行优化，若随着时间推移，剩余资源量总体呈下降趋势，则认为模型优化效果较好。电工钢第卷图产销协同优化建模示意图 建模符号建立的数学模型需要用到如表所示的符号。其中接单或投料的值为非负，剩余资源量对应库存或欠量，值为正时表示库存，值为负时表示欠量。月对应的三类变量（月接单建议、投料建议、剩余资源量）是未知的待优化参数，其余变量为已知的输入参数。表建模符号说明符号说明取值区间厚度索引，铁损索引，厚度铁损对应的月接单，）厚度铁损对应的月投料产出，）厚度铁损对应的月剩余资源量（，），库存（）欠量（）厚度铁损对应的月接单建议，）厚度铁损对应的月投料建议，）厚度铁损对应的月剩余资源量（，），库存（）欠量（）案例数据说明以某公司 年某月的生产数据为例，给出数学建模符号与值的对照关系如表所示。该公司每个月的总接单量为 ，每个月的总产出量为 ，同一厚度下各铁损牌号的产出结构相对固定，以厚度值 为例，其产出铁损 和 的比例约为:。由于该公司各个基地的产出结构相同，因此，在做接单和投料的多基地协同时，可以将多基地的需求、产量归并后进行优化。表数学建模符号与实际生产案例的对照关系模型输入参数参数名称厚度铁损月接单 月投料产出 月剩余资源量建模符号 案例数据 在实际业务中，营销接单和生产投料之间缺乏协同优化，比如生产端的投料计划无法对应未来几个月的市场需求，仅按照成本或效率导向规则投料生产，营销端接单往往依据市场价格以及用户需求来进行接单，从而导致库存积压严重、欠量累积增多。如表所示，每一个牌号在月末都面临大量的库存或欠量，本文基于当前月的生产数据，对月的接单 和投料第期彭晟远，等：宝钢股份取向硅钢产品产销协同分析及实现 进行协同优化，给出量化建议，尽最大可能减少库存和欠量。数学规划模型采用数学规划模型对上述产销协同问题进行建模，数学规划模型主要包括优化目标、约束条件、决策变量三个要素，决策变量为月的接单建议量和投料建议量，优化目标和约束条件的数学表达式如表所示。模型的优化目标暂不考虑经济效益，仅从去化库存和缩短交货时间两方面来考虑，缩短交货时间意味着尽可能减少欠量，由于本文的模型中欠量为负值，库存为正值，因此，优化目标设定为最小化欠量及库存的绝对值之和。模型的个约束条件限定了月接单和投料的边界条件，其中月的投料产出与月的投料产出结构一致（长期生产经验得出）。表优化目标与约束条件模型要素数学表达式备注优化目标 （，）最小化欠量及库存的绝对值之和 ，月剩余资源量计算约束条件:；:月产出满足产出结构比例要求，月总接单为 ，月总产出为 优化结果分析将上述数学模型转化为线性规划模型，并采用规划求解器进行求解，可在 内给出最优的接单建议和投料建议，有助于库存和欠量明显下降。表给出了数学模型对应的优化结果，以厚度为 的产品为例，铁损 的欠量由 变为，铁损 的库存由 减少为 。该模型给出的接单建议和投料建议为理想情况下的最优解，实际接单会受到市场需求、产品边际效益等因素影响，因此，业务人员会针对建议进行人工修正，从而得到修正后的接单建议和剩余资源量。以厚度为 的产品为例，铁损 的接单量由系统建议的修正为 ，铁损 的接单量由系统建议的 修正为 ，相应的剩余资源量分别更新为 （欠量）和 （库存）。表月接单建议和投料建议优化结果参数汇总输入参数决策变量优化结果人工修正厚度铁损月接单月投料产出月剩余资源量月接单建议月投料建议月剩余资源量月接单建议月剩余资源量 案例 本文提出的数学模型可以进行持续的迭代优化，进一步以月人工修正后的数据作为输入，优化月的接单建议和投料建议，得到结果如表所示。由表数据可知，经过两轮的模型优化和人工修正，个牌号的库存欠量降幅明显。以厚度为.的产品为例，铁损 的欠量由月的 变为月的 ，到月减少至 ；铁损 的库存由月的 变为月的 ，到月减少至 。图直观展示了月至月库存与欠量的变化趋势：经过两个月的优化迭代，各个牌号对应的库存和欠量都有显著的下降趋势。可以预见，采用本文提出的数学模型进行持续的迭代优化，能够显著提升取向硅钢产销协同的能力，最终达到降低库存成本、缩短交货周期的目的。在减少库存和欠量的基础上，未来在模型中还可以进一步考虑产品毛利等因素，提高产品的盈利能力。电工钢第卷表月接单建议和投料建议优化结果参数汇总输入参数决策变量优化结果人工修正厚度铁损月接单月投料产出月剩余资源量月接单建议月投料建议月剩余资源量月接单建议月剩余资源量 案例 图月至月库存的变化趋势结语）文中只选取部分品种牌号作为分析，实际产出牌号及接单结构更为复杂，下一步可以细化分析各基地取向硅钢牌号产出率和产出结构