• Интегрированное планирование на заводе İsdemir

    Значительная экономия за счет применения горячей загрузки

Интегрированный металлургический завод İsdemir находится на юге Турции, недалеко от города Искендерун, и является частью группы компаний Erdemir, ведущего производителя листовой стали в Турции. Помимо завода в Исдемире группа компаний имеет также ме- таллургический завод в Эрегли. С 2008 года на заводе İsdemir кроме длинного проката производится также листовая сталь. Для этого на заводе были установлены две установки непрерывного литья слитков и стан горячего проката с мощностью 3,5 миллионов тонн в год. В 2010 году, за год до реализации нового решения по планированию, доля применения горячей загрузки составляла пять процентов. Была поставлена цель повысить это значение и добиться значительной экономии средств на энергопотребление печами для дополнительного нагрева. Кроме того, на заводе İsdemir должны были сократиться складские запасы перед станом горячего проката, движение складских запасов и общее время выполнения работ. Erdemir и PSI вместе работали над интегрированной концепцией планирования для достиже ия поставленных целей. Сегодня – четыре года спустя после внедрения решения – мы хотим взглянуть на этот проект и описать, как в площалась в жизнь эта история успеха.

Горячая загрузка как мера постоянного снижения расходов на интегрированных металлургических заводах имеет большую значимость. При этом речь идет о загрузке еще горячих слитков в печи для дополнительного нагрева стана горячего проката сразу после процесса литья. Это непосредственно способствует экономии потребления энергии, сокращению расходов на складирование исходного материала и расходов на обработку слитков. В 2011 году группа компаний Erdemir тала заниматься реализацией этой идеи вместе с PSI и на сегодняшний день смогла добиться значительных улучшений.

ФАКТЫ (С 2011 Г. ПО 2013 Г.)

  • Доля применения горячей загрузки: повысилась с 5 % до 54 %
  • Средняя температура загрузки слитков: повысилась с 430 °C до 586 °C
  • Общее энергопотребление печей дополнительного нагрева: снизилось с 316.1 Мкал/тонну до 245.7 Мкал/тонну
  • Сокращение времени при формировании последовательности: 80 %
  • Общее сокращение расходов с 2011 г. по 2013 г.: 13 миллионов долларов

 

Горячая загрузка как альтернатива философского камня

Основной целью нового решения по планированию было достижение максимально возможной доли применения горячей загрузки на этапе между обработкой в установке непрерывного литья и стане горячего проката.

Производители всегда, насколько это возможно, стараются снизить энергопотребление при нагреве слитков до необходимой температуры проката 1200 °C, загружая их в печи перед станом горячего проката в максимально возможном горячем состоянии. Это осуществимо в том случае, если слитки обрабатываются в прокатном стане непосредственно после процесса литья (непосредственная загрузка) или в течение 12 часов (горячая загрузка). Достигаемая за счет этого экономия газа огромна.

Однако что если непосредственная или горячая загрузка невозможна? Ведь для некоторых сортов стали требуется определенное время охлаждения, прежде чем они снова будут нагреты и обработаны в прокатном стане или подвергнуты процессу огневой зачистки.С другой стороны, есть сорта стали, которые могут обрабатываться только с применением горячей загрузки.

Отображение ежедневной работы

Среднесрочное планирование нацелено на определение количества слитков для горячей загрузки на основании книги заказов и составление исходя из этого детальных планов для установки непрерывного литья и стана горячего проката. В рамках детального планирования составляется последовательность производственных работ для соответствующих установок, при этом учитываются также текущие состояния оборудования и фактическое наличие материала.

Оба плана (среднесрочный, краткосрочный) ежедневно актуализируются. Для этого книга заказов на следующие месяцы, информация о текущем запасе материала (WIP) на складе исходного материала, а также данные о запланированном времени простоев в виде скриншотов за ночь передается в систему планирования непосредственно из системы управления производством предприятия UYS либо при необходимости от сотрудника, осуществляющего планирование. К этому моменту имеющиеся слитки уже привязаны к производственным заказам.

Ключ к решению проблемы:
интегрированное планирование

Для повышения доли применения горячей загрузки – отдельного рассмотрения программ литья или обработки в стане горячего проката недостаточно. Поэтому решение PSI рассматривает в равной мере как среднесрочное планирование, включающее до четырех недель (midterm), на вышестоящем уровне, так и краткосрочное формирование последовательности (shortterm). При этом мы говорим об интегрированном планировании.

Для повышения доли применения горячей загрузки – отдельного рассмотрения программ литья или обработки в стане горячего проката недостаточно.

Для среднесрочного планирования ежедневно составляется схема поточного производства, позволяющая прийти к компромиссу между конкурирующими целями сервисных услуг, максимального увеличения производительности и ведения складских запасов. Результаты предоставляются для процесса формирования последовательности выполнения заказов (Order Scheduling) в качестве целей, после чего на основании заказов и количества продукции составляется примерный детальный план, общий для всех линий, на следующие четыре недели. Этот процесс позволяет смоделировать ожидаемые сроки производства для каждого заказа на каждой линии, а также ожидаемые сроки завершения производства и состояние складских запасов на это время. Технические предельные условия вышестоящего уровня, как, например, дополнительные эксплуатационные периоды проката, которые могут привести к смещению сроков поставки на несколько дней, учитываются в этом моделировании. На этом этапе важно согласовать последовательность работ на установке непрерывного литья и стане горячего проката, чтобы определить максимальное количество слитков для горячей загрузки.

В последующем детальном планировании составляется оптимальная последовательность работ на отдельных установках на следующие три дня. При этом учитываются специфические для линии технические предельные условия, например, изменение сорта материала в установке непрерывного литья или изменение ширины заготовок в стане горячего проката. Исходным пунктом являются целевые сроки, заданные в процессе формирования последовательности выполнения заказов. В конце концов, составляется последовательность выполнения работ, которая может быть утверждена непосредственно для производства.

Помимо вертикальной интеграции уровней планирования ключевую роль играет горизонтальная интеграция в среднесрочном планировании на этапе между обработкой в установке непрерывного литья и стане горячего проката.

 

 

Сначала «притягиваем»…

На среднесрочном уровне сотрудник, осуществляющий планирование, формирует сначала последовательность, идеальную с точки зрения выполнения работ на стане горячего проката. Этот этап, называемый также Pull-циклом (циклом притягивания), имеет следующие цели:

• определение группы заказов для формирования контейнеров для горячей загрузки
• минимизация распределения сроков поставки, чтобы найти идеальное время для формирования контейнеров горячей загрузки.

Предельные условия на установке непрерывного литья не учитываются. В Pull-цикле планируется максимальное количество контейнеров для горячей загрузки. К этому моменту фактически имеющихся слитков недостаточно, чтобы заранее спланировать последовательность работ на стане горячего проката на четыре недели вперед. Последовательность работ на установке непрерывного литья также еще не сформирована, поскольку можно получить доступ только к прогнозируемым слиткам, согласующимся с замороженной последовательностью работ. Для решения этой проблемы вводятся так называемые виртуальные слитки, чтобы заполнить запас слитков для формирования последовательности.

На следующем этапе идеальные с точки зрения выполнения работ на стане горячего проката условия берутся за основу для формирования последовательности для установки непрерывного литья. При формировании последовательности для установки непрерывного литья, конечно, учитываются также специфические для оборудования условия. Таким образом достигается согласование сроков производства на установке непрерывного литья с условиями горячей загрузки стана горячего проката и обеспечивается максимальное количество слитков для горячей загрузки. При этом важно, чтобы сроки поставки заказа хотя и учитывались Pull-циклом для стана горячего проката, но в то же время, чтобы принимались во внимание отклонения на основании требований группировки заказов с целью формирования контейнеров для горячей загрузки.

 

 

… а затем «проталкиваем»

Теперь, когда учтены также предельные условия установки непрерывного литья, очень вероятно, что не все контейнеры для горячей загрузки могут быть обработаны так, как определено в Pull-цикле. Поэтому в Push-цикле (цикл проталкивания) создается новая последовательность для стана горячего проката, на этот раз на основании реально существующих слитков и запланированных слитков из последовательности для установки непрерывного литья. К этому моменту созданные прежде виртуальные слитки удаляются. Особенностью Push-цикла является попытка придерживаться выбранных в Pull-цикле контейнеров, но при этом новая оптимизация последовательности и замена созданных до этого виртуальных слитков запланированными.

В рамках краткосрочного планирования необходимо сформировать последовательность работ для установки непрерывного литья и стана горячего проката на следующие 1-3 дня. После завершения производства эта последовательность передается в систему UYS. Поэтому эта последовательность должна быть намного подробнее тех вариантов последовательности, которые составлялись в рамках среднесрочного планирования. Это означает необходимость учета всех технических предельных условий оборудования, например, изменение ширины слитков. На этапе среднесрочного планирования от такой степени детализации приходится отказаться в пользу эффективности, но также по той причине, что только на этапе детального планирования имеется точная картина ситуации на производстве. Но главной целью остается реализация контейнеров для горячей загрузки из вышестоящего горизонта планирования в детальной последовательности.

Оптимизация горячей загрузки в краткосрочном планировании осуществляется исключительно на основании принципа «Push»: сначала формируются оптимизированные варианты последовательности для установки непрерывного литья с учетом определенных периодов эксплуатации кокилей и распределителей.

На втором этапе сотрудник, осуществляющий планирование, создает последовательность для стана горячего проката. При этом он вручную выбирает контейнеры для заполнения. Хотя система и предлагает контейнер, выбранный на этапе среднесрочного планирования, планировщику надлежит выбрать другую форму с учетом текущей ситуации на установке непрерывного литья. В действительности как раз в случае контейнеров для горячей загрузки зачастую сложно подтвердить, отвечает ли последовательность установки непрерывного литья требованию своевременности производства всех запланированных слитков.

Передача запланированных слитков из процесса литья на склад слитков перед станом горячего проката организуется системой UYS. Как только запланированные слитки прошли процесс литья, они преобразуются в реально существующие слитки.

Pull-Push = Win-Win

Спустя пять лет после внедрения системы планирования PSImetals для оптимизации горячей загрузки на предприятии İsdemir результаты свидетельствуют в пользу выбранного подхода:

  • снижение энергопотребления печами для дополнительного нагрева ускоренный процесс формирования последовательности работы на стане горячего проката, несмотря на сокращение запаса исходного материала
  • сокращение движений слитков и в связи с этим оптимизация использования крана
  • увеличение производительности
  • сокращение времени производства

Сокращение энергопотребления является непосредственным результатом увеличения доли использования горячей загрузки. Сокращение времени производства и движений слитков, а также возможность в основном работать с небольшими запасами исходного материала объясняются тем фактом, что горячие слитки сразу после формирования на короткое время помечаются в определенной части склада для слитков с целью дальнейшей горячей загрузки и уменьшается необходимость доступа к «холодным» слиткам. В конечном итоге загрузка горячих слитков в печи для дополнительного нагрева приводит к ускорению процесса обработки в печах.

В конечном итоге загрузка горячих слитков в печи для дополнительного нагрева приводит к ускорению процесса обработки в печах.