工業工程方法在軋線提效改善中的研究應用

龐海輪，馮振亮，鄭萬任，臧海峰，來慶斌

（日照鋼鐵有限公司，山東 日照 276806）

國內軋鋼產線通過對標、技術引進等手段在提效改善過程中已取得巨大進步，但產線效率在提升到一定水平并長久運行后，其產線效率出現瓶頸，無法實現突破。

根據往期國內鋼鐵企業調研結果，除產線主體原因外，影響產線效率的問題主要有：

（1）產線管理人員提升產線效率的方法多源于管理經驗，對科學提效及避免因局部提效帶來的系統失衡缺乏科學指導和改善機制。

（2）軋鋼生產現場未形成改善氛圍，員工缺乏合理的改善思維，即使擁有合理建議，卻無法付諸實施，最終導致員工對現場問題習以為常，喪失改善的動力。

日照鋼鐵控股集團有限公司是一家集燒結、煉鐵、煉鋼、軋材于一體并配套齊全的特大型鋼鐵聯合企業。其軋鋼產線有H型鋼、棒材、線材、板材等多條產線。通過對標、技術引進等手段，軋鋼產線在提效改善過程中已取得巨大進步。為解決產線提效問題，日鋼全面引入工業工程方法在解決軋鋼產線的提效方面做出了大量探索，并已取得一定研究成果。

1 工業工程方法

工業工程俗稱“改善效率”，是一門涉及人、物料、設備、信息、能源等要素的集成規劃、設計、改善、控制和創新的工程學科，它應用自然科學、社會科學，特別是工程技術的理論和方法，為實現生產制造、管理和服務體系的低成本、高效率和高收益的管理目標提供有力的技術支持[1]，其核心是降低成本，提高質量和生產率。

目前，寶武鋼鐵、臺灣中鋼等競爭力極強的鋼鐵企業在工業工程應用方面已取得重要進展，但國內大多數鋼鐵企業管理者缺乏全力接入工業工程方法用以解決實際問題的經驗，因此對于是否全力接入工業工程方法提高產線效率存在思想不統一、信心不足等問題。本文將從應用舉例和保障手段等方面闡述引入工業工程方法對于提效的意義。

2 工業工程方法在軋線提效中的應用舉例

2.1 軋線效率簡介

軋鋼產線根據產品類型，分為板材、棒材、線材、型材等不同的產線，其一般的工藝流程如圖1所示。

圖1 軋鋼工藝流程圖

軋線的效率主要由設備決定，為準確衡量軋線效率，引入設備效率的衡量工具OEE。其OEE的定義為機器設備實際生產數量與可能生產數量的比值。OEE的組成包含時間稼動率（可用率）、性能稼動率（表現指數）、良品率（質量指數）。

OEE=時間稼動率×性能稼動率×良品率

其中：

時間稼動率=（負荷時間-停機時間）/負荷時間。

性能稼動率=理論節拍時間×投入數量/稼動時間。

良品率=（投入數量-不良數量）/投入數量。

2.2 常用分析方法

軋鋼產線常用的工業工程方法包括程序分析、操作分析和動作分析三方面，其具體包含項目如圖2所示。程序分析為以產品的整個軋制過程為研究對象，從加熱到入庫運輸進行過程的經濟性和合理性分析；操作分析是以操作為研究對象，使人、機、料等科學合理配置，減少作業時間消耗，提高作業效率；動作分析事宜動作為研究對象，刪除無效動作，制定最佳的動作序列。

圖2 常用工業工程分析方法

針對提升軋鋼產線OEE的三個參數，結合日照鋼鐵2019年下半年以來的改善項目，舉例說明上述工業工程方法提效改善過程中的實際應用。

2.3 應用實例

2.3.1 作業率的提升（時間稼動率）

軋鋼過程屬于典型的制造流程，其連續性、緊湊性、有序性和協調性的研究與設計關乎產線產能能否釋放[2]。某板材軋鋼產線在對標時發現，檢修時間長于國內平均水平，利用聯合操作分析和布置與路線分析，最終得出行車效率是其縮短檢修時間的制約點。

在同一時間內，檢修更換備件與更換支撐輥均需要同一部行車進行吊裝，兩個項目無法同時進行導致效率低下。通過工業工程方法分析，利用流程分析中ECRS方法中的合并原則[3]，建議增加半門吊，實現立體交叉作業，達到兩個作業項目同時進行，減少檢修時間。經過數據統計分析，節省時間帶來的效益遠大于投資費用，僅此一項，每年創效大于1000萬元。

2.3.2 機時產量的提升（性能稼動率）

在型鋼產線，對生產率影響因素進行工藝程序及實際操作中的動作要素分析，部分規格的冷鋸切割時長為制約生產效率提升的瓶頸環節。以400×400規格為例，根據圖3進行流程改善，切尾工序與下支鋼的切頭工序進行合并，并對部分切定尺工序進行重排，使得每支鋼的鋸切時間由原來的15.06min，縮短為10.65min，鋸切時間大大縮短，鋸切效率提高29%。

圖3 流程改善圖

通過工業工程改善，鋸切效率大幅提升，此環節將不再成為機時產量提升的瓶頸。

2.3.3 產品合格率（良品率）

良品率是指產線上最終通過測試的良品數量占投入材料理論生產數量的比例。軋鋼產線要想保證較高的良品率，應從兩方面進行改善。一方面需要保證原料坯的質量，另一方面需要在保證軋制速度的前提下，對表面質量、性能等質量指標進行合理的過程管控。

熱軋產線生產的鋼卷因邊裂、油污等情況遭到下游冷軋工序的退卷，造成二次倒運的浪費，經統計發現退卷率達到2%。根據采用監控的形式，對各動作要素分析和目視動作分析，發現油污的產生主要受到打油的時間影響，而邊裂的產生集中發生在鋼卷吊運過程，由此實施以下改善過程。

改善后，退卷率由原來的2%下降到0.6%左右，生產效率獲得極大的提升。

通過上述舉例，運用工業工程方法可實現提高產線效率的三個分項指標，并最終實現整體效率的提升。其具體的價值表現在。

（1）工業工程方法的運用找到產線提效的瓶頸和要因。

（2）工業工程方法的運用為系統的解決效率提升的瓶頸提供有利的管理工具。

（3）工業工程方法的運用大幅提高產線的效率，最終為企業帶來實際的效益。

但僅靠工業工程方法并不足以持續解決產線提效問題，因此需要借助常用的管理工具，如PDCA、5W1H和QC7等進行輔助管理，最終建立提效改善的長效運行機制。

3 長效運行機制

建立長效運行機制，必然要求具有一定的組織形式、激勵方式和跟蹤機制。

在組織形式方面，需明確成立課題的攻關步驟、推進形式、時間節點、人員名單、激勵方式等要素，以便激發人員的積極性和責任感，最終培養出企業自身的工業工程人才[4]。

在激勵方式的設置方面，需要參照項目類型、攻關難度、產生效益大小等要素進行設定，同時保障發放的及時性，進而保障后續改善的順利開展。

課題目標達成后，還需通過較長時間的追蹤，以確保攻關課題的全方位達效。

4 結語

（1）通過工業工程方法的運用，日照鋼鐵實現了軋鋼產線效率瓶頸的診斷、分析和突破，部分產線效率甚至可實現效率提升10%以上。根據統計，各類軋線提效改善項目的年效益累計已達千萬元以上。

（2）工業工程不但是軋鋼產線實現提產的方法論,而且可實現管理的精進。

（3）倡導有提產需求的軋鋼產線通過培訓、建立機制等手段對接先進的工業工程思想，建立長期穩定的改善機制。