在鋼鐵業繁多的智能化技術中，寶鋼股份十幾年如一日，圍繞庫存智能優化進行了深入研發。寶鋼股份2004年前後開始研發的這類智能優化模型與係統，曆經數代研發
，實現了從碳鋼冷熱卷聯合合同餘材聯合充當係統到碳鋼
、矽鋼

、不鏽鋼等係統的全覆蓋。其中
，碳鋼冷熱卷聯合優化充當係統等技術覆蓋寶鋼股份4個製造基地
，質量餘材智能優化模型和係統
、質量改判智能處置技術、矽鋼全線處置係統也陸續在東山、青山等基地研發與應用。

　　截至目前
，餘材充當優化係統已經具備了涵蓋薄板全產品、全工序、全產線的多重優化充當能力
，實現了經濟價值和勞動效率的大幅度提升。本文將對這一係統的技術原理、效用等進行全方位梳理
，為鋼鐵行業推進智能化發展提供借鑒。

杜斌

　　對按合同或者按預測組織生產的鋼鐵製造基地來說，庫存智能優化處置（餘材充當）技術（下稱餘材充當技術）是一項重要的競爭力。寶鋼股份經過數代研發形成的餘材充當技術

，對企業競爭力的提高發揮了重要作用。

　　這種技術的價值體現在3個方麵：一是在全局優化效果方麵，有效提高了各類餘材的經濟價值，目前效益已超過6000萬元
；二是明顯提升勞動效率和減輕工程師勞動負荷
，部分係統（如冷熱卷聯合充當係統）接近全自動工作，勞動效率提升近10倍
；sanshigongyiguizeshuzihuadailaideyixilieqiyezhishishuzihuahezhinenghua
，shixianleguizedelinghuopeizhihetongyiguanli，weigongyihezhizaoguanlitigonglexinshouduan，shichixuyouhuachengweikeneng，bingyouliyugongsigongyizhishidechuanchengyujilei。

　　餘材與餘材充當為何物？

　　zaimouzhongyiyishang，gangtiechangliuchengchanxiankeyikanchengyoujiagongguochengyukucunchuanlianercheng。zaigangtieshengchanzhong，jiagongjiezouhedanweishijianchanliangyoushebeinenglijuedingqiejibenguding

，tongshicangkuyeyijingjianshewancheng
，yinci，youxiaodekucunkongzhijiuchengletigaozhizaoxiaolvdezhongyaoyinsu，zhijiejuedinglegangtiegongsixiaopiliang、多品種的接單、製造能力，也就是所謂的柔性製造水平。

　　在按訂單生產的製造基地，鋼鐵製造產線的主要工序間，都會設立一些中間倉庫。中間倉庫除了滿足必要的工藝要求（如中間品下線冷卻）外，還會處理因為生產
、質量、設備、客戶等各類原因產生的與合同脫節的中間品或製成品。這些無合同產品
、半成品
，行業內常常稱之為餘材。幾乎所有按合同生產的產線都會產生不少餘材
，並且生產的品種越多、越複雜，訂單規模越小，餘材也就越多。

　　餘材的種類很多，按照所在的工序可以分為鑄坯餘材
、熱軋餘材等
，如圖1所示
；按照產生的原因可以分為合同餘材（沒有合同的合格品餘材）、質量餘材（因為產品的質量出現偏差而得名）等。

　　毫hao無wu疑yi問wen
，餘yu材cai會hui占zhan用yong企qi業ye的de庫ku存cun，加jia大da庫ku存cun控kong製zhi的de難nan度du，進jin而er阻zu礙ai柔rou性xing製zhi造zao水shui平ping的de提ti高gao，導dao致zhi鋼gang鐵tie企qi業ye生sheng產chan成cheng本ben增zeng加jia，因yin而er對dui餘yu材cai的de減jian少shao、控製就顯得尤為重要。換句話說
，庫存優化技術與餘材處理方式緊密相關。

　　減少餘材的辦法主要有兩方麵：一方麵是從餘材產生的源頭進行控製
，即通過優化生產組織、提高產品質量來減少餘材的產生。但由於合同多品種
、小批量需求的限製，僅靠生產安排的優化不能從根本上杜絕餘材的產生，有些產品規格多
、盈利能力強的優勢產線
，餘材可能占總製造量的比例高達8%。lingyifangmianshiduiyijingchanshengdeyucaijinxingheliliyong，jijiangyucaiyuhetongxiangpipei，bakucundegeleiyucaimaigeishangjiahuozhegeiqianpaiyigeheshidedingdan。zhezhonggeigeleiyucai“賦予”新的合同的做法，行業稱之為餘材充當。

　　如何把庫存的餘材賣給商家
，即針對各類餘材安排合適的訂單，就產生了所謂餘材充當的組合優化問題。（實(shi)際(ji)上(shang)
，根(gen)據(ju)餘(yu)材(cai)產(chan)生(sheng)原(yuan)因(yin)的(de)不(bu)同(tong)，餘(yu)材(cai)充(chong)當(dang)又(you)可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)合(he)同(tong)餘(yu)材(cai)充(chong)當(dang)及(ji)質(zhi)量(liang)餘(yu)材(cai)充(chong)當(dang)等(deng)不(bu)同(tong)問(wen)題(ti)，甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)擴(kuo)展(zhan)成(cheng)為(wei)跨(kua)鋼(gang)級(ji)的(de)餘(yu)材(cai)處(chu)置(zhi)。不(bu)過(guo)，這(zhe)是(shi)更(geng)複(fu)雜(za)的(de)餘(yu)材(cai)優(you)化(hua)問(wen)題(ti)，本(ben)文(wen)不(bu)展(zhan)開(kai)說(shuo)明(ming)。）

　　智能優化模型讓餘材充當更高效

　　jinguanyucaichongdangwentidefuzaduhengao，danrengongzhinenghuoshuxueyouhuajishu，shiwomenbujinkeyibahetongyucaiyushangjiadinghuohetongduijie，haikeyizhaodaofuhegefangmianzhibiao（如交貨期、充當率、物流成本、後期製造）的(de)優(you)化(hua)充(chong)當(dang)方(fang)案(an)。更(geng)進(jin)一(yi)步(bu)，智(zhi)能(neng)優(you)化(hua)模(mo)型(xing)在(zai)符(fu)合(he)充(chong)當(dang)規(gui)則(ze)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，可(ke)以(yi)把(ba)一(yi)些(xie)高(gao)等(deng)級(ji)質(zhi)量(liang)不(bu)合(he)格(ge)的(de)產(chan)品(pin)匹(pi)配(pei)給(gei)合(he)適(shi)的(de)低(di)等(deng)級(ji)產(chan)品(pin)合(he)同(tong)，使(shi)之(zhi)通(tong)過(guo)完(wan)成(cheng)後(hou)續(xu)的(de)加(jia)工(gong)賣(mai)給(gei)客(ke)戶(hu)並(bing)符(fu)合(he)要(yao)求(qiu)，從(cong)而(er)大(da)大(da)提(ti)升(sheng)企(qi)業(ye)效(xiao)益(yi)。

　　從工序的角度而言，目前智能優化模型已經可以在5分鍾~10分(fen)鍾(zhong)內(nei)，完(wan)成(cheng)成(cheng)千(qian)上(shang)萬(wan)的(de)合(he)同(tong)與(yu)餘(yu)材(cai)優(you)化(hua)匹(pi)配(pei)的(de)計(ji)算(suan)，所(suo)以(yi)，最(zui)新(xin)的(de)模(mo)型(xing)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)實(shi)施(shi)類(lei)似(si)消(xiao)耗(hao)熱(re)卷(juan)餘(yu)材(cai)這(zhe)樣(yang)的(de)單(dan)工(gong)序(xu)充(chong)當(dang)，也(ye)可(ke)以(yi)全(quan)產(chan)線(xian)、跨工序，覆蓋鑄坯、冷卷
、熱卷。而這樣大跨度的對接，人腦做不到。

　　根據寶鋼新技術研發與應用的實際情況，過去費時費力地把餘材與合同“掛接”的工作，可以通過新型的智能優化模型（傳統數學優化與近年高速發展的智能優化
，或者他們的組合）幾乎自動完成，同時
，優化的模型還可以從成百上千的餘材與合同中

，給出最佳的充當方案。新技術極大地提高了工作效率、節jie約yue了le製zhi造zao成cheng本ben，特te別bie是shi由you於yu可ke以yi科ke學xue快kuai速su地di處chu理li餘yu材cai，某mou種zhong意yi義yi上shang
，企qi業ye可ke以yi更geng大da膽dan地di接jie受shou更geng多duo的de小xiao型xing訂ding單dan
，柔rou性xing製zhi造zao能neng力li大da幅fu度du提ti升sheng。

　　muqian
，henduodaxingqiyeshiyouyoujingyandeyuangongzaixinxixitongdezhichixiarengongwancheng。danzhezhongfangfadebuzuzhuyaozaiyuchongdanggongzuofanzhong，youhuashuipingdi，gongyiguizegenjinweihuxuyaojisuanjigongchengshidexiezhudeng。zaizhinenghuashidai，xinxingzhinengyouhuajishukeyishixianqizidongqieyouhuadechuzhi。

　　需要說明的是，對於產線簡單、dingdanjiegoudanyideqiye
，zhezhongzhinengyouhuadechuzhisihubingbushishifenjipo，huozheshuokeyiyikaorendezhiliwanchengchongdanggongzuo，mouxiebuandingdanshengchandechangjiashenzhimeiyoukucunchuzhiwenti。danduiyubaogangzheyangdeqiye，zheleigongzuoshifenfanzhong，baoganggufenbaoshanjididecaozuorenyuanweicinanyizhengchangxiujia。chulirenyuanweileshiyucaichulidexiaoguohaoyidian，gengshihuahenduoshijianyanjiu，shifenxinku。

　　優you化hua匹pi配pei問wen題ti。把ba成cheng百bai上shang千qian的de餘yu材cai與yu合he同tong進jin行xing最zui優you的de匹pi配pei是shi一yi個ge典dian型xing的de組zu合he優you化hua問wen題ti。在zai現xian代dai優you化hua技ji術shu出chu現xian之zhi前qian，或huo者zhe說shuo大da規gui模mo線xian性xing規gui劃hua的de高gao效xiao率lv算suan法fa出chu現xian前qian，常chang規gui計ji算suan機ji甚shen至zhi強qiang大da的de計ji算suan機ji都dou不bu能neng在zai較jiao短duan時shi間jian內nei完wan成cheng這zhe樣yang的de匹pi配pei計ji算suan。20世紀90年代以來，在算法學家和工業界的努力下，人們逐漸突破傳統優化的局限，開始了鋼鐵業餘材充當智能優化技術的研發。

　　寶鋼於2005年在國內率先進行了餘材處置智能優化技術的工業應用研發，從最開始的單工序庫存（如僅考慮熱卷餘材與熱卷合同的充當）開始，近年逐步完成了多工序聯合優化自動處置
、從合同餘材到質量餘材
、從(cong)單(dan)純(chun)的(de)數(shu)學(xue)優(you)化(hua)處(chu)置(zhi)到(dao)聯(lian)合(he)材(cai)料(liao)計(ji)算(suan)技(ji)術(shu)的(de)跨(kua)鋼(gang)級(ji)處(chu)置(zhi)等(deng)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用(yong)，明(ming)顯(xian)地(di)提(ti)高(gao)了(le)工(gong)效(xiao)和(he)匹(pi)配(pei)價(jia)值(zhi)，實(shi)現(xian)了(le)部(bu)分(fen)產(chan)線(xian)產(chan)品(pin)的(de)全(quan)自(zi)動(dong)優(you)化(hua)處(chu)理(li)。

　　工(gong)藝(yi)規(gui)則(ze)數(shu)字(zi)化(hua)問(wen)題(ti)。庫(ku)存(cun)優(you)化(hua)不(bu)僅(jin)是(shi)餘(yu)材(cai)與(yu)合(he)同(tong)的(de)匹(pi)配(pei)優(you)化(hua)問(wen)題(ti)，還(hai)有(you)一(yi)個(ge)適(shi)應(ying)工(gong)藝(yi)規(gui)則(ze)頻(pin)繁(fan)變(bian)化(hua)與(yu)增(zeng)加(jia)的(de)問(wen)題(ti)。餘(yu)材(cai)充(chong)當(dang)中(zhong)最(zui)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)判(pan)定(ding)就(jiu)是(shi)餘(yu)材(cai)與(yu)合(he)同(tong)能(neng)否(fou)匹(pi)配(pei)，這(zhe)是(shi)由(you)一(yi)組(zu)業(ye)務(wu)規(gui)則(ze)來(lai)確(que)定(ding)的(de)，規(gui)則(ze)與(yu)工(gong)藝(yi)
、材料質量特征
、合同要求
、生產組織要求甚至突發狀況等直接關聯，它們會隨著工藝提升、業務變化
、管(guan)理(li)改(gai)進(jin)等(deng)跟(gen)進(jin)變(bian)化(hua)，需(xu)要(yao)持(chi)續(xu)修(xiu)改(gai)維(wei)護(hu)。這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)以(yi)往(wang)完(wan)全(quan)依(yi)賴(lai)程(cheng)序(xu)員(yuan)，導(dao)致(zhi)知(zhi)識(shi)掌(zhang)握(wo)者(zhe)與(yu)軟(ruan)件(jian)實(shi)現(xian)者(zhe)脫(tuo)節(jie)
，出(chu)現(xian)理(li)解(jie)偏(pian)差(cha)幾(ji)率(lv)較(jiao)高(gao)，交(jiao)流(liu)及(ji)實(shi)現(xian)代(dai)價(jia)較(jiao)大(da)，往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)外(wai)部(bu)軟(ruan)件(jian)公(gong)司(si)人(ren)員(yuan)介(jie)入(ru)而(er)導(dao)致(zhi)響(xiang)應(ying)周(zhou)期(qi)很(hen)長(chang)，使(shi)自(zi)動(dong)充(chong)當(dang)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)。

　　針對這個問題
，寶鋼研製了一種通用規則配置軟件。該軟件首先解決了“程序員依賴”問題，讓業務工程師能自己維護規則，保證“所述即所想”；規則數字化係統使業務工程師可以通過“無編程”方式在係統中完成規則的在線增加或修改

，直接供智能優化模型調用或者服務於其他需要的流程
，精確保證了規則時效性、一致性，完全打消了業務工程師的顧慮。該係統設計了通俗易懂的規則邏輯描述界麵，貼合日常思維，簡單培訓即可學會。

　　該通用平台使長效與可變充當規則在這個平台的支撐下成為可能
，如圖2所示。但更重要的是，至此
，充當規則有了統一的交流傳承平台，實現了規則的數字化、軟件化，使得知識逐漸從各個工程師的腦中彙集到係統中
，成為公司的知識資產。

　　另外，該通用規則係統不僅可以用於庫存處置
，也可以應用於很多鋼鐵智能化
，甚至非工業問題
，如運輸規則與物流優化
、成本分析與業績比較、人力資源管理等方麵的問題。

　　從圖3可ke以yi看kan出chu，最zui終zhong的de餘yu材cai充chong當dang解jie決jue方fang案an由you通tong用yong規gui則ze平ping台tai與yu大da規gui模mo充chong當dang優you化hua模mo型xing兩liang部bu分fen組zu成cheng。從cong此ci
，當dang工gong藝yi工gong程cheng師shi需xu要yao根gen據ju市shi場chang和he產chan品pin具ju體ti需xu要yao改gai變bian工gong藝yi規gui則ze時shi，隻zhi需xu自zi己ji在zai計ji算suan機ji係xi統tong上shang獨du立li完wan成cheng並bing立li刻ke進jin入ru應ying用yong，不bu再zai需xu要yao等deng軟ruan件jian開kai發fa人ren員yuan來lai編bian製zhi程cheng序xu了le。

　　在工業互聯網熱潮的現實下，我們需要強調
，這項技術完全基於過去的信息化、數據和通信基礎，可謂事半功倍。

　　（作者係寶鋼研究院智能所研究員、寶鋼股份公司“製造管理決策技術虛擬團隊”負責人）