HSS炼钢车间生产系统运行优化与控制

河北工业大学硕士学位论文HSS炼钢车间生产系统运行优化与控制姓名：夏向阳申请学位级别：硕士专业：工业工程指导教师：孔造杰;邵青立20071201河北工业大学硕士学位论文HSS炼钢车间生产系统运行优化与控制摘要全球经济一体化的迅猛发展，使企业面临激烈的竞争。要想在激烈的竞争中立于不败之地，不断创新是企业的立足之本。而管理创新以整合各种生产要素为目的，对提升企业的核心竞争力有着至关重要的影响。炼钢系统是钢铁制造系统的重要子系统，其制造过程是相对复杂的，炼钢生产昀适合大批量、单品种，随着市场多样性需求的变化，小批量、多品种成为必然，在这种情况下实现炼钢生产的高效率、高质量、低成本，是系统运行优化的核心内容。河北冶金科技股份有限公司是一家正处于快速发展期的特钢企业，随着公司品种结构调整的加强，小批量、多品种的特钢式生产管理模式逐渐替代原有的大批量、单品种生产管理模式。HSS炼钢车间作为公司的龙头车间也面临同样的现实：生产批量小，钢种多、锭型更换频繁，系统运行效率和成本受到严重制约，如何解决炼钢车间的效率、成本问题是本文的目的所在。论文首先阐述了问题提出的原因和背景，就研究方法和内容作了简单介绍；随后对各种优化与控制理论与优化与控制工具进行了阐述，包括精益生产、准时生产制、炼钢系统优化控制等技术方法，并分析了HSS炼钢车间生产运行现状和问题，在此基础上，从生产连续性管理和生产准时性管理两方面进行优化与控制，从物质流的三个基本参数：时间、温度、物质量出发，对生产过程各工序进行优化控制，消除生产中主要的浪费和改善不适应环节，以中频炉为中心，缩短冶炼周期，缩短高温钢水的停留时间，并充分发挥电渣序的拉动作用，提高生产效率，实现生产准连续；同时通过优化配料、备件的快速更换、不同钢种重熔参数的快速调整，来提高小批量，多钢种、多锭型生产的灵活性，适应市场需要。在生产运行方式上实现均衡化、同步化，变押入为拉动，适时适量生产，实现生产的准时性。昀后对运行优化控制中应注意的问题进行了阐述。关键词：优化控制，准时生产，连续生产iHSS炼钢车间生产系统运行优化与控制THERUNNINGOPTIMIZATIONANDCONTROLFORPRODUCESYSTEMINHSSSTEELMAKINGWORKSHOPABSTRACTFollowingthedevelopmentofEconomicintegrationoftheworld,eachenterpriseisfacingadrasticrival.Continualinnovationisnecessarytoestablishininvinciblepositiontotheenterpriseindrasticrival.Managinginnovationaimtounittodiversifiedyieldingbasic,itisimportanttoimprovethecompetitiveofenterprise.Steel-makingsystemisimportantsubsysteminsteel-producingsystem.Itsmanufacturationisrelativelycomplicated.steel-producingadaptstonumbersofquantityandsinglevarietybestofall.Followingthedemandchangeofvarietyofmarket,Smallbatchandmanyvarietybecomenecessity,relizinghighefficiency,highquality,lowcostisnucleuscontentofoperationoptimizationHeBeiMetallurgicalScience&TechnologyCo.,Ltdisdevelopingspecializedownerthatproduceshigh-speedtoolsteel.Followingtheregulativereinforceofvarietyandstructureofthecompany.Productionmanagingmodelofsmallbatchandmanyvarietyforspecialsteelsubstitutesoriginalproductionmanagingmodelofnumbersofquantityandsinglevariety.HSSsteelmakingworkshopisforcedwithsamplerealismforcockworkshoptoo：smallbatchandmanyvariety，ingottypereplacingfrequently，efficiencyandcostforsystemrunningwasrestrictedseverity.Textualaimishowtosolvetoproblemaboutefficiencyandcoststeelmakingworkshop.Discoursefirstlysetforthcauseandbackgroudofproblemadvance，brieflyintroducedreseaychmethodandcontent；aftersetforthmanytheoriesandtoolswithoptimizeandcontrol，includeextractproduce，ontime-produce，steel-makingoptimizetechnologymethod.analyseactualityandproblemofproducecourseaboutHSSsteelmakingworkshop.Onbase，opitimizeandcontroltwoway，producecontinuitymanageandproduceontimemanage.fromthreebasicparametersofmatterii河北工业大学硕士学位论文flow：time，temperature，substance.Optimizeandcontrolworkingproceduresinproducecourse，avoidprimarywasteandimprovemaladjustmenttacheinproduce.Accordingtofocus：intermediatefrequencyfurnace，shortensmeltperiod，shortensettlingtimeofhightemperaturemoltensteel，filllyexertdrawingeffectofelectricityslagprocedure，advanceproduceefficiency，realizeproducecontinuity.Atsametimebyopitimizingmatchmaterial，speedilyreplacingsparepart，speedilyredjustremeltingparametersofdiffersteel，improveproducingagilityaboutlittlebatchandmanysteeltypeandmanyingottype，fitmarketdemand.Realizingproportionandin-phaseonproducerunningfashiog，changepawningtodrawing，producetimingandrightquantity，realizeproducingontime.Finalysetforthattentivingprobleminopitimizingandcontrolling.KEYWORDS:optimizationandcontrol,ontimeproduce,continuumproduceiii河北工业大学硕士学位论文第一章绪论§1-1问题的提出河冶科技公司是专业化的高速钢研发与生产厂家，生产的产品主要有锻材、热轧圆钢、立铣刀、机用锯条等十大系列380余种规格。产品销往国内外，其产量在特钢协会成员中一直名列前茅，产品质量位居国内先进水平，成为我国新型高速工具钢研发生产基地、中国特钢行业高速工具钢专业组组长单位。改革开放二十多年来,中国已然成为制造大国。但随着中国加入WTO,竞争越来越激烈,对国内企业来说,是机遇与挑战并存。如何在这场强手云集的竞争中立于不败?这是摆在中国制造业面前的一个重要课题。在瞬息万变的市场环境条件下，国内外一些企业的做法和趋势，特别是一些企业小、快、灵的运作特点，获得成功，很值得我们思考和借鉴。反观我们的生产现场，由于以前远离市场，常年形成的习惯思维，还存在许多不合理的浪费和无效劳动状况，需要不断的修正和改善，才能更好地适应公司多品种、小批量，质量和交货期严格的市场特点。炼钢车间的钢锭生产是河冶品牌的基础，如何提高各个岗位的工作效率，每一项生产任务都能设法用昀好、昀经济的方法完成，尽量减少环节，避免无效劳动，是车间现场管理追求的主要目标。车间结合生产钢种多，批量小，锭型更换频繁的特点，利用冶金流程学和精益生产的方法提出和建立了以中频炉为中心的生产组织方式和快速反应机制，炼钢流程向准连续化和柔性制造靠拢，在保证生产连续的基础上实现准时生产，实践证明，行之有效，取得满意的效果。§1-2本文的研究目的和内容本文研究精益生产方法、准时生产制方法以及冶金流程学理论，旨在结合这些理论炼钢车间生产系统的运行进行优化与控制，实现准连续生产和准时生产，达到炼钢车间低成本、高效率的生产目的。全文共分六部分：第一部分：绪论。主要包括问题的提出、研究的目的和研究的内容。第二部分：为生产系统优化控制与技术理论综述，重点阐述了生产系统理论、精益生产原理、精益生产方式下的现场“七大”浪费、精益生产方式下持续改进方法，准时生产制，冶金流程优化原则与策略。第三部分为HSS炼钢车间运行现状分析，对车间生产管理中两个重要方面（即生产的连续性及生产的准时性管理）中现存的问题及产生的原因进行了分析。第四部分，准连续生产的实现，从物质流的三个基本参数：时间、温度、物质量出发，对生产过程1HSS炼钢车间生产系统运行优化与控制各工序进行优化控制，主要包括缩短冶炼周期，提高电渣重熔效率等。第五部分，准时生产的实现，主要包括优化配料实现多钢种冶炼，通过备件的归类管理，不同钢种重熔参数的快速调整，在生产运行方式上均衡化、同步化，拉动式生产。第六部分，生产运行中应注意的问题。2河北工业大学硕士学位论文第二章优化控制理论与技术综述§2-1生产系统概述1-1-1生产系统概念[1]生产系统就是与实现的生产其目标有关的生产单位的集合体。它是生产过程与管理过程有机结合的整体。生产过程提供将资源转换成产品或服务的功能；管理过程则提供为生产过程制定目标和计划，并对计划的事实进行组织和控制，使之不断适应动态变化的环境的功能。这样两个过程的集合，使生产活动具有了改善和发展自身的活力，真正成为在一定环境下实现预定目标的有机系统。生产系统中先由管理过程提出目标和计划，然后按目标和计划要求组织生产要素的投入，由生产过程将投入的生产要素转换成产品和服务。生产过程实际完成的绩效反馈给管理过程。管理过程通过实际绩效与计划要求的对比，发现和分析两者之间的偏差，再采取措施，调整生产要素的投入和控制生产过程的进行。这样，在生产系统中存在两个流程：物流和信息流。生产要素的投入、转换和产品的产出是物料的流动，他们从供方开始，沿着工艺顺序逐个环节地向需方流动。伴随着物料流动的还有信息的流动。产品生产过程中的流动信息包括：销售合同、生产计划、物料明细、生产指令等。当这些生产信息随物料流流过生产过程时，就形成了信息流。但信息流很大程度上代表了需求，是需求信息流驱动着物流的流