創效6000萬元、勞動效率提升近10倍——

寶鋼股份餘材充當技術的奧秘何在？

2026-04-16 07:27:17

　　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；三(san)是(shi)工(gong)藝(yi)規(gui)則(ze)數(shu)字(zi)化(hua)帶(dai)來(lai)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)企(qi)業(ye)知(zhi)識(shi)數(shu)字(zi)化(hua)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)，實(shi)現(xian)了(le)規(gui)則(ze)的(de)靈(ling)活(huo)配(pei)置(zhi)和(he)統(tong)一(yi)管(guan)理(li)，為(wei)工(gong)藝(yi)和(he)製(zhi)造(zao)管(guan)理(li)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)手(shou)段(duan)，使(shi)持(chi)續(xu)優(you)化(hua)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)，並(bing)有(you)利(li)於(yu)公(gong)司(si)工(gong)藝(yi)知(zhi)識(shi)的(de)傳(chuan)承(cheng)與(yu)積(ji)累(lei)。

　　餘材與餘材充當為何物？

　　在(zai)某(mou)種(zhong)意(yi)義(yi)上(shang)，鋼(gang)鐵(tie)長(chang)流(liu)程(cheng)產(chan)線(xian)可(ke)以(yi)看(kan)成(cheng)由(you)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)與(yu)庫(ku)存(cun)串(chuan)聯(lian)而(er)成(cheng)。在(zai)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)中(zhong)，加(jia)工(gong)節(jie)奏(zou)和(he)單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)產(chan)量(liang)由(you)設(she)備(bei)能(neng)力(li)決(jue)定(ding)且(qie)基(ji)本(ben)固(gu)定(ding)，同(tong)時(shi)倉(cang)庫(ku)也(ye)已(yi)經(jing)建(jian)設(she)完(wan)成(cheng)，因(yin)此(ci)，有(you)效(xiao)的(de)庫(ku)存(cun)控(kong)製(zhi)就(jiu)成(cheng)了(le)提(ti)高(gao)製(zhi)造(zao)效(xiao)率(lv)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)，直(zhi)接(jie)決(jue)定(ding)了(le)鋼(gang)鐵(tie)公(gong)司(si)小(xiao)批(pi)量(liang)、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。

　　haowuyiwen，yucaihuizhanyongqiyedekucun，jiadakucunkongzhidenandu，jinerzuairouxingzhizaoshuipingdetigao，daozhigangtieqiyeshengchanchengbenzengjia，yinerduiyucaidejianshao、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

　　盡jin管guan餘yu材cai充chong當dang問wen題ti的de複fu雜za度du很hen高gao，但dan人ren工gong智zhi能neng或huo數shu學xue優you化hua技ji術shu，使shi我wo們men不bu僅jin可ke以yi把ba合he同tong餘yu材cai與yu商shang家jia訂ding貨huo合he同tong對dui接jie，還hai可ke以yi找zhao到dao符fu合he各ge方fang麵mian指zhi標biao（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、jieyuelezhizaochengben，tebieshiyouyukeyikexuekuaisudichuliyucai，mouzhongyiyishang，qiyekeyigengdadandijieshougengduodexiaoxingdingdan，rouxingzhizaonenglidafudutisheng。

　　目mu前qian，很hen多duo大da型xing企qi業ye是shi由you有you經jing驗yan的de員yuan工gong在zai信xin息xi係xi統tong的de支zhi持chi下xia人ren工gong完wan成cheng。但dan這zhe種zhong方fang法fa的de不bu足zu主zhu要yao在zai於yu充chong當dang工gong作zuo繁fan重zhong，優you化hua水shui平ping低di，工gong藝yi規gui則ze跟gen進jin維wei護hu需xu要yao計ji算suan機ji工gong程cheng師shi的de協xie助zhu等deng。在zai智zhi能neng化hua時shi代dai，新xin型xing智zhi能neng優you化hua技ji術shu可ke以yi實shi現xian其qi自zi動dong且qie優you化hua的de處chu置zhi。

　　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3keyikanchu，zuizhongdeyucaichongdangjiejuefanganyoutongyongguizepingtaiyudaguimochongdangyouhuamoxingliangbufenzucheng。congci，danggongyigongchengshixuyaogenjushichanghechanpinjutixuyaogaibiangongyiguizeshi，zhixuzijizaijisuanjixitongshangduliwanchengbinglikejinruyingyong，buzaixuyaodengruanjiankaifarenyuanlaibianzhichengxule。

　　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）

　　《中國冶金報》（2020年12月22日 04版四版）

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯：宋玉錚

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