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；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？

　　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%。另ling一yi方fang麵mian是shi對dui已yi經jing產chan生sheng的de餘yu材cai進jin行xing合he理li利li用yong，即ji將jiang餘yu材cai與yu合he同tong相xiang匹pi配pei
，把ba庫ku存cun的de各ge類lei餘yu材cai賣mai給gei商shang家jia或huo者zhe給gei其qi安an排pai一yi個ge合he適shi的de訂ding單dan。這zhe種zhong給gei各ge類lei餘yu材cai“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。（shijishang
，genjuyucaichanshengyuanyindebutong，yucaichongdangyoukeyifenweihetongyucaichongdangjizhiliangyucaichongdangdengbutongwenti，shenzhikeyikuozhanchengweikuagangjideyucaichuzhi。buguo，zheshigengfuzadeyucaiyouhuawenti，benwenbuzhankaishuoming。）

　　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、訂(ding)單(dan)結(jie)構(gou)單(dan)一(yi)的(de)企(qi)業(ye)，這(zhe)種(zhong)智(zhi)能(neng)優(you)化(hua)的(de)處(chu)置(zhi)似(si)乎(hu)並(bing)不(bu)是(shi)十(shi)分(fen)急(ji)迫(po)，或(huo)者(zhe)說(shuo)可(ke)以(yi)依(yi)靠(kao)人(ren)的(de)智(zhi)力(li)完(wan)成(cheng)充(chong)當(dang)工(gong)作(zuo)，某(mou)些(xie)不(bu)按(an)訂(ding)單(dan)生(sheng)產(chan)的(de)廠(chang)家(jia)甚(shen)至(zhi)沒(mei)有(you)庫(ku)存(cun)處(chu)置(zhi)問(wen)題(ti)。但(dan)對(dui)於(yu)寶(bao)鋼(gang)這(zhe)樣(yang)的(de)企(qi)業(ye)，這(zhe)類(lei)工(gong)作(zuo)十(shi)分(fen)繁(fan)重(zhong)
，寶(bao)鋼(gang)股(gu)份(fen)寶(bao)山(shan)基(ji)地(di)的(de)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)為(wei)此(ci)難(nan)以(yi)正(zheng)常(chang)休(xiu)假(jia)。處(chu)理(li)人(ren)員(yuan)為(wei)了(le)使(shi)餘(yu)材(cai)處(chu)理(li)的(de)效(xiao)果(guo)好(hao)一(yi)點(dian)，更(geng)是(shi)花(hua)很(hen)多(duo)時(shi)間(jian)研(yan)究(jiu)

，十(shi)分(fen)辛(xin)苦(ku)。

　　youhuapipeiwenti。bachengbaishangqiandeyucaiyuhetongjinxingzuiyoudepipeishiyigedianxingdezuheyouhuawenti。zaixiandaiyouhuajishuchuxianzhiqian，huozheshuodaguimoxianxingguihuadegaoxiaolvsuanfachuxianqian
，changguijisuanjishenzhiqiangdadejisuanjidoubunengzaijiaoduanshijianneiwanchengzheyangdepipeijisuan。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。

　　gongyiguizeshuzihuawenti。kucunyouhuabujinshiyucaiyuhetongdepipeiyouhuawenti，haiyouyigeshiyinggongyiguizepinfanbianhuayuzengjiadewenti。yucaichongdangzhongzuiweijichudepandingjiushiyucaiyuhetongnengfoupipei，zheshiyouyizuyewuguizelaiquedingde，guizeyugongyi、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
、guanligaijindenggenjinbianhua
，xuyaochixuxiugaiweihu。zhezhongmoshiyiwangwanquanyilaichengxuyuan
，daozhizhishizhangwozheyuruanjianshixianzhetuojie，chuxianlijiepianchajilvjiaogao，jiaoliujishixiandaijiajiaoda，wangwangxuyaowaiburuanjiangongsirenyuanjieruerdaozhixiangyingzhouqihenchang
，shizidongchongdangbiandefeichangkunnan。

　　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）