智能生产物流模式在钢铁企业的创新与实践

1.背景

传统钢铁企业生产物流环节的装卸车、库内货物倒运等作业基本都要依靠天车完成，天车的作业效率直接影响物流的工作效率。传统模式依然是依靠司机驾驶、手柄操作、地面指挥、吊装工配合，效率低，安全可靠性差；另外作业过程中的收发存货、理货、盘库等作业环节全部以人工操作为主，在与上下游工序之间的衔接上，也主要依靠人工信息沟通实现。存在人力资源浪费、劳效低、库存数据不能实时更新、作业环境安全系数低、吊运期间易损坏产品质量等问题不断出现，这种生产物流模式已不能满足现代化工业生产要求。

随着中国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领《中国制造2025》的发布，冶金行业作为国民经济的支柱产业之一，是《中国制造2025》提出的重点发展十大领域的基础之一，战略地位突显，其中智能生产、智能装备和智能服务都和冶金企业密切相关。根据《中国制造2025》战略的部署，河钢唐钢将推进智能工厂和智能物流建设列入重点工作[1]。

河钢唐钢智能生产物流架构运行之初，各子系统在接口衔接、信息传输、设备状态、功能和人员经验方面存在一些漏洞、缺失和不足之处，仓储发运作业无法实现全流程、全天候的信息化、自动化，无法实现真正意义上的智能生产物流模式，为了解决上述问题，河钢唐钢物流分公司从“科学实用”和“规范管理”角度出发，对影响智能生产物流正常运行的因素进行分析，结合现场作业实际情况，以解决问题，保证各系统协同稳定运行，不断提升其科学性、实用性为目标，开展智能生产物流模式创新与实践活动。

2.钢铁企业智能生产物流模式的建立

钢铁企业智能生产物流模式以智能天车系统为核心，将信息化系统和自动化控制等先进技术应用于整个生产物流过程，实现全过程、全天候的实物流自动吊运，信息流自动传输的新模式，并对整个作业流程进行监控、数据采集，便于进行数据分析，形成具有感知、分析、推理、决策、执行、自主学习及维护等自组织、自适应功能的综合系统体系[2]。但智能生产物流模式应用在钢铁企业尚没有成熟的管理经验、方法和制度体系做支撑，河钢唐钢物流公司结合工作实际，从人、机、料、法、环五方面综合分析，查找问题原因，综合运用现代化管理方法，有针对性的制定解决方案。见图1。

2.1 以人为本，打造专业高效的员工队伍

图1 智能生产物流模式架构

仓储物流智能化，需要智能天车、MES、物流管控平台等多个系统协调联动，运用机械、电气、自动化、信息化等多项专业知识。操作内容方面，由原来的天车驾驶室手柄操作，地面手工记录配合作业，变成车下操作室内的HMI画面操作，操作模式上由原来的天车工和精整工配合完成一项作业变成主操工一人完成多项作业。传统单一人工模式下的操作人员已不适合新技术、新系统的要求，需要减少低级岗位，增加高级岗位，打造高技能和高素质的员工队伍。

2.1.1 多形式开展业务与理论知识培训，提高岗位人员的业务水平

通过集中理论学习，开展机械、电气、自动化、信息化等专业知识培训；通过现场操作讲解、与设计开发人员面对面交流等多种形式，开展智能天车、MES、物流管控平台等多个系统的工作原理和业务知识培训，提高岗位人员的业务素质。

2.1.2 能中选优，配合系统设计开发人员开展系统优化攻关

在每个生产班组抽调1名骨干，组成临时小组，专门配合系统设计开发人员开展系统优化攻关，一方面，使这些骨干成员全方位接触系统开发过程，深入了解系统内部工作原理，掌握出现异常情况后处理方法；另一方面，以点带面，通过他们带动本班组其他人员，实现共同提高。

2.2 制度为纲，建立完善规程制度体系

河钢唐钢物流分公司结合现代化管理方法、仓储物流运行实际以及物流管控平台、MES、智能天车等系统本身的功能特点，本着“人员适应系统，系统约束人的不良行为”的原则，建立完善规程制度体系，编制岗位规程，制定标准化作业流程，规范岗位人员的日常操作，杜绝了 一些“蛮干”“返工”“连续性差”的现象，实现标准化作业，操作人员工作量显著降低、定员大幅减少、作业效率明显提高；另外，以经济责任制为抓手，建立完善岗位绩效和个人绩效，提高岗位操作人员的工作积极性，最终，实现制度为纲，提升系统运行效率和效果。

2.3 开展全员设备管理，提高设备综合效率

2.3.1 提高设备功能精度管理

设备功能精度管理是设备管理的重要组成部分，是预防性维护体系的重要内容之一，设备功能投入与精度保持与否对产品各项指标完成产生较大的不可预测影响，因此，必须确定设备功能精度管理项目，对其实施重点管理。

在智能天车系统上线初期，因设备功能精度问题造成整个系统无法正常运行的现象每天多次发生，现场技管人员与系统开发人员一起，开展提高设备功能精度管理攻关，对一段时间内出现的故障报警进行统计分析评价，从两方面开展工作，解决影响设备功能精度的问题。

（1）对设备机械部分进行改造。智能天车系统识别吊物，一方面来自信息化系统传递的数据信息，另一方面依靠吊具上的传感器检测吊具上机械传动机构接触到吊物后的位置变化完成。作业期间，机械传动机构卡阻，无法到达传感器检测范围，进而引起智能天车系统出现报警，作业中断。通过改造机械传动机构，使上述问题得到根本解决。

（2）定期对吊具进行标定。通过统计数据发现，吊具在使用一段时间后，因累积误差，造成高度、宽度和角度的实际值和反馈给系统的数据出现偏差，引发故障报警，造成作业中断。结合工作实际，规定生产班组在作业前必须对吊具的高度、宽度和角度重新标定，从而消除吊具作业过程中产生的累积误差，保证设备功能精度。

2.3.2 建立完整的维修体制，实行目标管理

智能生产物流模式下的设备管理也需要以点检定修为核心，由于智能天车的特殊性，点检范围增加，同时天车的无人化，人员配置的减少，对点检和定修提出新的要求，点检需要有层次、有重点的进行点检，根据生产需求和天车的布置，经过一段时间对点检结果的统计，划分出重点设备和设备的重点部位，制定出合理的点检周期，保证点检工作的“低耗高效”。定修方面，智能天车消除了传统人工操作中出现的“违章作业”和“过激操作”，避免了设备由于人为因素造成的损伤，降低了天车机械方面的故障率，结合点检得出的结果，制定合理的定修计划，避免设备的过修和欠修，保证设备良性运转。

2.3.3 采用操检合一模式，做好设备的日常自检自修

作为智能生产物流模式下的核心设备，智能天车设备的传感器主要集中在夹钳部分，使用过程的故障报错也是集中在此。将夹钳纳入自检自修的范围，通过实践、培训不断提高职工的素质，通过开展“自主管理”“技术比武”等活动，激励职工自检自修的积极性，最终达到“操检合一”，该工作不但有利于提升职工能力水平，并且也能提高异常处理的响应速度，提高天车整体运行效率。

2.4 借助看板管理方法，实现库区定制管理

库区定制管理是根据物流运动的规律性，按照人的生理、心理、效率、安全的需求，科学地确定物品在工作场所的位置，以达到物与场所的有效地结合，缩短人取物的时间，消除人的重复动作，促进人与物的有效结合，实现人与物的最佳结合的管理方法。在智能生产物流模式下的库区管理里尤为适用。智能天车系统在进料、上料、倒运、下线、储存、发货等多环节的作业过程全部自动完成[3]，结合高强汽车板库区实际，分别对原料库和成品库两个库区进行定制规划管理，除了按传统定制管理方法对每个位置进行“区列行层”的定义外，还在原料库内设置卸料区、备料区、上料区和问题卷区；在成品库内设置下线区、三级品区、积压品区、应急区、大卷区、冷硬卷区、镀锌卷区和连退卷区等，另外，结合智能天车系统可识别钢卷信息，并具备跟踪管理的功能，还对每个库区存放的货物规格进行定制。

2.5 优化系统衔接，完善系统功能，提升系统运行的安全性及实用性

2.5.1 优化天车间避让策略，减少避让等待时间，提高运行效率

天车避让问题是阻碍整体运行效率提升的关键，也是真正实现无人天车“智能调度”的前提，天车作业由于空间和时间的随机性，多部天车作业之间难免会出现冲突，智能天车不会像人工作业时能够默契的配合，而是接收指令后单纯的执行，智能天车应用之初，需要人使用遥控器或者暂停执行等手段，两部天车之间“被动”相让，导致多部天车同时协作时效率极低，想要实现天车“智能调度”自动避让，需要结合实际生产制定天车运行的逻辑。首先根据作业项目的轻重缓急划分优先等级，以对接产线的上下线保产作业为第一优先级，其次不同天车进行相同作业时，根据操作人员工单指令下达的先后顺序，确定优先级，再次根据工单指令分解后，天车运行动作的先后顺序，确定优先级，通过优先级达到天车的自动避让，消除了以往天车避让期间的“假死”现象，提高多部天车协作的运行效率。

2.5.2 开发双车下线程序，提高单一项目作业效率

高强汽车板成品库是“生产库”和“销售库”合二为一的库区，库区直接连接产线，天车下线速度必须和生产线生产速度匹配，原有的“单车下线”无法达到保产要求，为此研发“双车下线”策略，实现两部天车同时完成一项作业，基本解决“单车下线”无法保产问题。

2.5.3 调整吊物通道，提升运行安全性

智能天车运行路线均为提前程序设定，无法主动避让地面人员，为此，为天车吊物定制固定路线，避开人员行走的安全通道，保证天车运行期间的人员安全。

2.5.4 开发货物码放策略程序，保证产品仓储质量，提高库区使用效率

仓储管理重要的核心部分，产品合规码放，不但保证仓储质量，而且减少调倒，提高库区仓储的使用效率和天车的作业效率。利用智能天车系统的优势，将库区码放的原则写入系统程序中，通过系统筛选，自动提供出合适的钢卷或者合适的位置，减少人员工作强度、避免人为失误，同时也实现智能的仓储码放。

4.实施效果

4.1 打通信息流瓶颈，生产物流实现全流程信息化

通过项目实施，达到生产信息与物流信息实时交互、同步、不落地；贯通进料、上料、生产、下线、储存、发货等多环节信息流瓶颈，生产物流实现全流程信息化。

4.2 完善自动化功能，生产物流实现全流程自动化

通过优化完善自动定位产品存放位置、自动定位天车行驶位置、预设后自动避让障碍物、运行过程中防碰撞、双车下线、自动备料上料等技术，提升物流作业期间的安全系数和工作效率，生产物流实现全流程自动化。

4.3 满足现代化钢铁企业生产需求

项目实施期间，河钢唐钢高强汽车板公司生产量大幅提升，项目实施后，各系统稳定高效运行，2018年累计完成原料入库、上料158万吨左右，成品下线、发货140万吨左右，生产物流各环节均能满足生产要求。

4.4 探索出适合钢铁企业的智能生产物流新模式

通过优化岗位人员配置，提高设备运行稳定性，完善系统功能，加强基础管理等管理方法，纵向优化库房管理和物流工艺流程，形成具有感知、分析、推理、决策、执行、自主学习及维护等自组织、自适应功能的智能物流系统，实现物流设备网络化、物流数据可视化、物流过程透明化和物流现场无人化，摸索出适合钢铁企业的具有高价值、高品质、高效率、低能耗、低污染的新型智能生产物流管理新模式。