供稿|陳先利，谷少黨，胡濤，陳華知/

內(nèi)容導讀

隨著國家環(huán)保管控力度的逐漸加大，安鋼主動適應多頻次、大力度的環(huán)保管控，在頻繁變化的生產(chǎn)條件下基于系統(tǒng)理論通過鐵前系統(tǒng)和軋鋼系統(tǒng)的管理進行優(yōu)化，建立起穩(wěn)定、均衡、經(jīng)濟、高效的運行模式，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，對國內(nèi)外同行企業(yè)具有非常重要的借鑒意義。

隨著黨的十八大把生態(tài)文明建設納入中國特色社會主義事業(yè)總體布局，“綠水青山就是金山銀山”的綠色發(fā)展理念日漸深入人心。削減大氣污染排放，打贏國家藍天保衛(wèi)戰(zhàn)則是生態(tài)文明建設的重中之重。為此，我國于2018年制定了“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃”，明確提出經(jīng)過三年努力，大幅減少主要大氣污染物排放總量，協(xié)同減少溫室氣體排放，進一步明顯降低細顆粒物(PM2.5)濃度，明顯減少重污染天數(shù)，明顯改善環(huán)境空氣質(zhì)量，明顯增強人民的藍天幸福感。

對于政府來說，隨著大氣治理經(jīng)驗的累積和社會不同行業(yè)的積極反饋，其在打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的措施上更加完善，力度上也更加強化。在管控鋼鐵企業(yè)減排方面，主要體現(xiàn)出三個變化。一是在時間跨度上由2018年重點針對采暖季排放管控進一步發(fā)展為貫穿全年，根據(jù)每個月、每一天的大氣質(zhì)量預判相應的動態(tài)進行管控；二是在管控的方式上由以往的控工序發(fā)展為當前的控制排放總量，由企業(yè)按照排放要求結合自身特點自主決定生產(chǎn)的機組；三是在管控的形式上由以往粗放式管控變?yōu)橐罁?jù)天氣條件和企業(yè)治理現(xiàn)狀實行精準化、科學化、差異化管控。

與此同時，鋼鐵企業(yè)主動適應國家要求，在不斷加大污染治理升級改造等硬件投入，滿足環(huán)境要求的同時，如何適應多頻次、大力度的環(huán)保管控，在頻繁變化的生產(chǎn)條件下順利建立起穩(wěn)定、均衡、經(jīng)濟、高效、安全的運行模式，是當前鋼鐵企業(yè)都需要解決的一個難題，也能夠體現(xiàn)出鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)運行方面的核心競爭力。

理論依據(jù)

系統(tǒng)一詞是由部分構成整體的意思，是有組織的和被組織化的全體集合。在鋼鐵企業(yè)的整個制造流程中，各工序看似功能不同、特點各異，實則互相制約，互相依賴，共同構成了整個生產(chǎn)系統(tǒng)。

系統(tǒng)論的基本思想方法，就是把所研究和處理的對象，歸為一個系統(tǒng)。分析系統(tǒng)的結構和整體功能，在此框架內(nèi)研究各要素的相互關系和變動的規(guī)律性，并以系統(tǒng)觀點優(yōu)化解決。

在紛繁復雜的生產(chǎn)過程中，各工序因素由于自身和外部環(huán)境的改變都在不斷的發(fā)生著變化。為確保在動態(tài)變化中實現(xiàn)全工序流轉(zhuǎn)的平穩(wěn)均衡，就需要建立系統(tǒng)思維。

鐵前優(yōu)化生產(chǎn)管理模式，系統(tǒng)一體化協(xié)同聯(lián)動

安鋼以“綠色環(huán)保、降本節(jié)約、提質(zhì)增效”為發(fā)展目標，鐵前系統(tǒng)經(jīng)過幾年的快速發(fā)展，裝備工藝不斷升級換代，實現(xiàn)了設備大型化、自動化，工藝集約化、系統(tǒng)化(表1)。原有的生產(chǎn)管理模式逐漸顯露出多工序各自為戰(zhàn)，工序間信息傳遞低效遲緩等不足，直觀結果就是焦炭、燒結礦及原燃料難以滿足高爐需求，高爐爐況頻繁波動，生鐵成本居高不下、生鐵產(chǎn)量低迷等不理想的結果。

表1 2019年安鋼鐵前系統(tǒng)主要設備匹配情況

為了解決這個矛盾，安鋼以系統(tǒng)論為指導思想，打破原有生產(chǎn)管理體系，成立了鐵前一體化工作組，推行“一體化+趨勢化”的生產(chǎn)管理模式，以高爐為中心，協(xié)調(diào)焦炭、燒結礦及其他原燃料的生產(chǎn)。并且依據(jù)不同級別的限排限產(chǎn)，進行分級管控，科學匹配高爐生產(chǎn)模式，同時，將余裕產(chǎn)能資源結合市場形勢進行靈活經(jīng)營，實現(xiàn)資源創(chuàng)效。

建立“一體化+趨勢化”的系統(tǒng)管理模式

安鋼原有的生產(chǎn)管理體系是以工序為節(jié)點進行集中管理，即焦化工序統(tǒng)一由焦化廠管理，燒結工序統(tǒng)一由燒結廠管理，原料以及高爐工序由煉鐵廠管理，這種管理模式集中高效,特別是在工藝設備升級改造前,設備以小型化為特點時有顯著優(yōu)點。但隨著以高爐為核心的工藝設備逐漸大型化，生產(chǎn)流程發(fā)生了脫胎換骨的改變之后，原有的生產(chǎn)管理模式便不再適用，新的“四位一體標準化”模式便應運而生。

“四位一體標準化”是指打破原有的線性管理模式，以“原料”供應鏈穿針引線，以“焦化、燒結、高爐”三大工藝要素為核心，建立鐵1系統(tǒng)、鐵2系統(tǒng)、鐵3系統(tǒng)，進行扁平化、產(chǎn)線化管理，“四位一體標準化”生產(chǎn)管理模式以“高爐”為核心，依據(jù)高爐的運行情況，對“原料、焦炭、燒結礦”進行定制化、標準化供應，如表2所示。

趨勢化管理則是以四位一體標準化為基礎，以突出高爐的長期穩(wěn)定順行為目標，加強關鍵參數(shù)分級管控，建立高爐運行參數(shù)三級管控體系。公司級管控參數(shù)(A級)：包括日產(chǎn)量、焦炭負荷、燃料比、壓差等參數(shù)；廠級管控參數(shù)(B級)：爐芯溫度、熱負荷、爐墻溫度、煤氣利用率、爐缸工作狀態(tài)等；車間級管控參數(shù)(C 級)：風壓、風量、風溫、[Si]、[S]、渣堿度、氧量、鐵口深度、出鐵正點率等。

四位一體各工序運行及產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)按照趨勢管理要求運行，專人管控，對內(nèi)部主要參數(shù)每天趨勢進行跟蹤分析，對于偏離標準的數(shù)據(jù)必須及時進行修正，使其按期回歸標準之內(nèi)。同時及時分析、總結、歸納，以產(chǎn)線為單位召開內(nèi)部分析會，當外圍發(fā)生波動或條件發(fā)生變化時，提出運行參數(shù)的調(diào)整建議。產(chǎn)線系統(tǒng)每天召開三長會，對爐況及關鍵參數(shù)運行情況進行分析，制定操作方針，建立運行參數(shù)臺賬，并進行分析和考核。定期召開趨勢化管理會議，各系統(tǒng)負責人通報各產(chǎn)線工藝運行參數(shù)變化趨勢，對超出標準范圍的數(shù)據(jù)進行原因分析和改正。

表2 “四位一體標準化”重點管控指標

建立分級管控、科學匹配的鐵前運行系統(tǒng)

地方政府依據(jù)實時監(jiān)測空氣質(zhì)量結果，制定了分級預警制度，并針對長流程鋼鐵制造行業(yè)的工序特點，以污染物排放量為指標，分級制定了限產(chǎn)減排的具體要求。為了兼顧經(jīng)濟效益與社會效益，安鋼一邊加大投資，不斷地建設、投用新型環(huán)保設備和環(huán)保工藝，一邊依據(jù)實際情況情況，把污染物排放量占據(jù)比例較大的燒結工序作為限產(chǎn)減排重點，制定分級管控措施如圖1所示。

圖1 環(huán)保分級管控方案

燒結機限產(chǎn)減排的嚴格執(zhí)行，導致燒結礦供應短缺，為了維持高爐穩(wěn)定運行，安鋼開源節(jié)流，一方面合理安排燒結機檢修，充分把握限產(chǎn)窗口期，儲備燒結礦；另一方面靈活調(diào)整鐵燒平衡，大幅降低燒結礦比例，提高球團礦比例，通過對國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)爐料結構的綜合分析和實驗研究，酸性球團礦由于高溫冶金性能與燒結礦差異較大，不利于高爐穩(wěn)定運行，堿性球團具有良好的冶金性能，因此，根據(jù)安鋼現(xiàn)有裝備條件進行鏈篦機回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)堿性球團，并在1#高爐、2#高爐、3#高爐進行大比例球團礦實踐，如圖2所示，取得了良好的效果。

挖掘系統(tǒng)長板潛力，實現(xiàn)綠色經(jīng)濟的雙贏

根據(jù)木桶效應，由多塊木板組成的木桶，其價值在于其盛水量的多少，但決定木桶盛水多少的關鍵因素不是其最長的板塊，而是其最短的板塊。燒結工序生產(chǎn)受限，無法滿足高爐生產(chǎn)需求成為了安鋼鐵前系統(tǒng)的短板。與之形成對比的焦化工序，雖然同樣受分級管控的影響，但在滿足高爐需求的前提下仍有余裕產(chǎn)能，成為系統(tǒng)長板，2019年10月—2020年3月的供需平衡折線圖如圖3所示。

圖2 高爐爐料結構配比圖

圖3 焦炭供需折線圖

由于焦炭長期落地存放不僅會占用場地空間和企業(yè)資金，增加費用成本，還會導致焦炭粉化，性能指標下降，不利于高爐穩(wěn)定運行，同時落地存放還會帶來揚塵等環(huán)境問題，因此，不宜大量、長期存放。安鋼緊盯市場，把握采暖季焦炭市場行情上揚的機遇，進行富余焦炭外銷的靈活經(jīng)營，在充分利用了焦化工序的機組產(chǎn)能的前提下，既降低了資金占用、節(jié)約了費用成本，又為儲存燒結礦騰出空間和場地，減少了揚塵等環(huán)境問題，挖掘出難以產(chǎn)生價值的“長板”之潛力，實現(xiàn)了經(jīng)濟創(chuàng)效和綠色創(chuàng)效的雙贏。

鋼后細化資源配置，全力以赴實現(xiàn)增效

由于環(huán)保限產(chǎn)的直接影響是鐵前工序，生鐵產(chǎn)量的降低，造成煉鋼工序原料不足，軋鋼工序坯料不足、待料停車，使得訂單超期、訂單流失的情況也越發(fā)明顯，對企業(yè)經(jīng)營造成嚴重影響。為了緩解這種負面影響，安鋼通過優(yōu)化生產(chǎn)組織、開展管理模式創(chuàng)新，分階段、分重點的開展增鋼增產(chǎn)增效，減少限產(chǎn)帶來的影響，同時開展“五定”管理，優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)減鐵減產(chǎn)不減效。

分階段、分重點開展增鋼增產(chǎn)

環(huán)保限產(chǎn)期開展節(jié)鐵增鋼

環(huán)保限產(chǎn)期間，高爐產(chǎn)量受限，生鐵供應難以滿足煉鋼工序的需求，因此適時開展實施“節(jié)鐵增鋼”生產(chǎn)運行模式，挖掘廢鋼使用潛力，緊緊圍繞鐵耗目標，全力以赴降低鐵水消耗、增加廢鋼使用量，進一步釋放生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)能，在滿足公司系統(tǒng)整體鐵鋼平衡的條件下，按照轉(zhuǎn)爐檢修計劃分為四個階段，噸鋼綜合鐵水消耗目標分別為875、870、865、840 kg。

為了節(jié)鐵增鋼工作的穩(wěn)定有序推進，需要從以下幾個方面入手：一是在煉鐵與煉鋼兩大工序中建立聯(lián)動機制，形成上道工序?qū)ο碌拦ば虻姆找庾R。通過鐵水質(zhì)量的穩(wěn)定為煉鋼工序優(yōu)化操作創(chuàng)造條件，為此建立了“鐵水的分類管理和按質(zhì)計價”的管理制度，為鐵水質(zhì)量的穩(wěn)定提供保證；二是優(yōu)化鐵鋼界面的運行組織,即優(yōu)化鐵水運輸過程管理，通過合理配罐，控制過程節(jié)點，優(yōu)化檢定修模型等手段降低鐵水罐周轉(zhuǎn)時間減少鐵水過程溫降；三是將爐料價效評價結果與生產(chǎn)實際相結合，優(yōu)化煉鋼過程組織。結合當期公司生產(chǎn)組織模式形成穩(wěn)定的鐵鋼平衡關系，建立便捷高效的轉(zhuǎn)爐爐料結構優(yōu)化的價效評價體系，為爐料結構優(yōu)化提供正確的方向，縮短單斗廢鋼裝入時間的同時增大廢鋼裝入量，進一步梳理煉鋼流程，提高轉(zhuǎn)爐冶煉效率的同時尋找過程中新的廢鋼加入點；四是優(yōu)化廢鋼采購模式，拓寬供應渠道，控制采購成本，保證廢鋼質(zhì)量的同時穩(wěn)定煉鋼工序廢鋼配料結構；五是廠區(qū)內(nèi)針對廢鋼運輸車輛的增加要相應的優(yōu)化接卸車流程，提高物流效率。

適時開展轉(zhuǎn)爐精益高效化生產(chǎn)攻關

由于氣候的周期性原因，每年4—10月份氣象條件有利于粉、塵等污染物的消散，在此期間鐵前系統(tǒng)具備滿負荷生產(chǎn)的外部條件，生鐵供應能夠滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼的原料需求。并且隨著三座35 t轉(zhuǎn)爐停產(chǎn)停爐，按計劃拆除進行產(chǎn)能置換，導致生鐵供大于求，轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力成為制約高爐運行的新因素。因此，開展轉(zhuǎn)爐精益高效化生產(chǎn)攻關，不僅可以解決鐵鋼平衡這一矛盾，還能兼顧增鋼增產(chǎn)、提升整體效益。

圍繞轉(zhuǎn)爐以分秒必爭的思路組織精益高效生產(chǎn)，構建冶煉工藝時長模型(見表3)，嚴格執(zhí)行不等鐵、不等廢鋼、不等渣罐、不等鋼包、不等成分的轉(zhuǎn)爐“五不等”管控原則。具體措施有：上料過程中專人負責加料跨指揮協(xié)調(diào)天車作業(yè)，加料跨天車緊密高效分布，實現(xiàn)上料快速移動及作業(yè)；吹煉過程中嚴格按照規(guī)程操作，提高控制水平，加強石灰等原材料質(zhì)量監(jiān)督檢查，早化渣、化好渣，控制好終渣，終點溫度大于1630 ℃，不倒爐出鋼；出鋼作業(yè)前確保鋼包到位，用氮氣打渣或加抑制劑出鋼，倒渣前確保渣罐到位，可倒出部分渣再濺渣縮短濺渣護爐時間，精益濺渣操作。

表3 高效煉鋼冶煉周期目標時間表

系統(tǒng)優(yōu)化設備檢修方案，提升整體開機率

采暖季環(huán)保管控期間，鐵水的產(chǎn)能難以滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼的鐵水原料需求。結合該特點，針對性的優(yōu)化系統(tǒng)檢修和技改工程，將工期在3 d以上的檢修項目和技改項目，集中安排在這段期間，充分利用限產(chǎn)時期打牢設備基礎。以2019年秋冬季系統(tǒng)檢修為例，三座150 t轉(zhuǎn)爐需要進行更換爐襯、爐體裙板、除塵煙道等項目，共需58 d，將這些項目安排在“兩爐兩機”模式期間交替進行，一座轉(zhuǎn)爐施工，另外兩座轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)，并針對這種安排進行鐵鋼資源平衡(如圖4所示)，這樣既滿足了設備維護的需求，又避免了鐵水資源不足時的設備閑置。

圖4 秋冬季檢修系統(tǒng)圖

實行計劃“五定”系統(tǒng)管理，優(yōu)化生產(chǎn)資源配置

“五定”是指通過定成本、定產(chǎn)量、定產(chǎn)線、定品種、定效益優(yōu)化生產(chǎn)組織的一種模式，對現(xiàn)有的資源進行動態(tài)平衡控制，把控好各項生產(chǎn)指標，保證總體產(chǎn)量完成的同時提高重點品種比例，縮短創(chuàng)效產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，突出高效產(chǎn)品和創(chuàng)效產(chǎn)線，創(chuàng)造更多的效益，以達到資源利用最大化，其針對的主要目標是以周為單位的短期計劃和日作業(yè)計劃，以日計劃的完成保證周計劃、月計劃以及年計劃的完成，最終實現(xiàn)減產(chǎn)不減效(如圖5所示)。

圖5 生產(chǎn)計劃系統(tǒng)圖

在此工作方針指導下，生產(chǎn)組織系統(tǒng)根據(jù)高爐當前運行狀態(tài)，對當天鐵水產(chǎn)量進行初步預測，結合生產(chǎn)指標完成情況，經(jīng)過數(shù)據(jù)測算，確定當前合適的噸鋼鐵水消耗指標，并且對接財務、銷售，結合設備管理部門提供的設備檢修維護計劃，制定合理的短期生產(chǎn)計劃，由此確定鋼產(chǎn)量，再根據(jù)財務提供的產(chǎn)線的效益排序，確定資源優(yōu)先分配產(chǎn)線。在確定過產(chǎn)線效益排序后，根據(jù)財務測算各品種的效益確定高效品種，從而做到軋材效益最大化。

依據(jù)產(chǎn)線效益開展外購坯料增產(chǎn)工作

由于環(huán)保分級管控限產(chǎn)，以及新舊產(chǎn)能置換的共同作用，加深了鑄機供坯與軋機需求在數(shù)量和結構上不匹配的矛盾，為了緩解該矛盾、改善生產(chǎn)運營的現(xiàn)狀，安鋼組織成立了靈活經(jīng)營小組，以銷售訂單為核心，以物流運輸、生產(chǎn)計劃、財務核算為支點，系統(tǒng)性的開展購坯軋材和來料加工工作。一方面積極開拓渠道，提升采購量、采購品種，降低采購成本、運輸成本。另一方面，全方位組織協(xié)調(diào)物流，因地制宜的利用汽車運輸和鐵路運輸，加快發(fā)貨速度；靈活調(diào)整接車、卸車，提升入庫效率；積極組織軋制計劃縮短坯料在庫時間。

實施效果

(1)鐵前板塊焦化工序充分挖掘“長板”潛力，在滿足環(huán)保管控條件下，不但實現(xiàn)了焦炭自給自足，而且還開展自產(chǎn)焦炭6.73萬t、噴煤煤核0.38萬t外銷，創(chuàng)收約1700萬元。

(2)環(huán)保嚴控期高爐通過大比例球團實踐，2019年燒結產(chǎn)量較2018年降低16.18%，但生鐵產(chǎn)量僅下降10.13%，打破了燒結礦產(chǎn)能不足對系統(tǒng)鐵、鋼、材生產(chǎn)的制約，實現(xiàn)節(jié)礦增鐵。

(3)通過分階段、分重點實施節(jié)鐵增鋼增效，2019年年度煉鋼噸鋼綜合鐵水消耗881.21 kg，同比2018年年度降低12.27 kg，實現(xiàn)增產(chǎn)9.7萬t，增效4850萬元。

(4)通過“五定”生產(chǎn)組織模式，實施動態(tài)資源平衡，保證總體產(chǎn)量完成的同時提高重點品種比例，突出高效產(chǎn)品和創(chuàng)效產(chǎn)線，2019年完成重點品種351.3萬t，較2018年增長27.14%。

(5)依據(jù)產(chǎn)線效益，購坯軋材增產(chǎn)增效。2019年完成購坯51萬t，增效約5000萬元。

結束語

本文利用系統(tǒng)理論對生產(chǎn)制造流程進行充分研究和管理優(yōu)化。鐵前系統(tǒng)優(yōu)化方面通過建立“一體化+趨勢化”鐵前管控模式保障高爐運行穩(wěn)定；依據(jù)不同管控要求建立匹配的鐵前運行模式以提高高爐運行效率；針對部分階段資源富余的情況開展靈活經(jīng)營，實現(xiàn)資源創(chuàng)效以發(fā)揮工序產(chǎn)能，突出了協(xié)同性。鋼軋系統(tǒng)優(yōu)化方面實施分階段、分重點開展增鋼增產(chǎn)；實行“五定”計劃管理，優(yōu)化資源配置；依據(jù)產(chǎn)線效益，針對高效益產(chǎn)線階段性資源不足的問題開展外購坯料增產(chǎn)工作，突出了高效性。這一系列措施的實施對經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一具有顯著的作用，對國內(nèi)外同行企業(yè)具有非常重要的借鑒意義。