鋼鐵企業(yè)運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)以提升鋼鐵企業(yè)經(jīng)營管理水平、創(chuàng)造更大經(jīng)濟效益為前提，將企業(yè)運營決策的管理過程規(guī)范化、精細化、智能化和系統(tǒng)化，是一個覆蓋公司領(lǐng)導層和生產(chǎn)、銷售、采購、財務(wù)、質(zhì)量、技術(shù)中心等業(yè)務(wù)部門的運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)。實施該系統(tǒng)，每月可將企業(yè)的整體效益提高2%~3%，在某鋼鐵企業(yè)應(yīng)用中，每個月為該企業(yè)增加效益200萬元以上。

決策支持系統(tǒng)產(chǎn)生背景

目前，全球制造業(yè)發(fā)展模式正在發(fā)生深刻變革，德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命和我國當前推進的“兩化融合”，都表明信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造業(yè)各領(lǐng)域的交叉融合正日益深入。新一輪的制造業(yè)變革，是結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)信息通訊技術(shù)實現(xiàn)制造體系邏輯的全新顛覆。

智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期，而不僅僅是生產(chǎn)流程的自動化。智能化和自動化的本質(zhì)區(qū)別在于知識的含量，智能制造是基于科學而非僅憑經(jīng)驗的制造，科學知識是智能化的基礎(chǔ)。智能制造是以詳實的客戶產(chǎn)品數(shù)據(jù)、優(yōu)化制造工藝流程、協(xié)調(diào)生產(chǎn)制造設(shè)備為核心，旨在高效、優(yōu)質(zhì)、清潔、安全、敏捷地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶的一種新的制造模式。

近年來，我國鋼鐵行業(yè)存在突出的產(chǎn)能過剩、結(jié)構(gòu)失當、產(chǎn)品低端、能源制約趨緊的現(xiàn)象，由粗放型增長轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動增長已成為普遍共識。在需求低迷、利潤微薄的行業(yè)背景下，鋼鐵工業(yè)亟需借助智能制造技術(shù)，構(gòu)建功能完善、快速響應(yīng)的物料供應(yīng)鏈，這就要求鋼鐵制造企業(yè)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)管理模式，將自動化、智能化和信息化進行高度集成，從而實現(xiàn)敏捷制造和精細化管理。

而現(xiàn)代管理科學的發(fā)展和計算機技術(shù)的應(yīng)用促進了管理的變革，以信息分析和輔助決策為主要特征的決策支持系統(tǒng)正在取代傳統(tǒng)的以處理事務(wù)操作對象為主要內(nèi)容的管理信息系統(tǒng)，為智能化分析、決策提供更加先進的管理手段。

決策支持系統(tǒng)作為一種新興的信息技術(shù)，能夠為企業(yè)提供各種決策信息以及許多商業(yè)問題的解決方案，從而減輕了管理者從事重復(fù)性信息處理和分析的負擔，使得他們能夠?qū)Ｗ⒂谛枰獩Q策智慧的工作，提高決策的質(zhì)量和效率。

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營特點

鋼鐵生產(chǎn)是一個非常復(fù)雜的制造過程，包含冶煉、精煉、連鑄、熱軋和冷軋等多個生產(chǎn)階段，每個生產(chǎn)階段均有自己特有的工藝約束和優(yōu)化目標。

鋼鐵企業(yè)面臨的市場競爭日益激烈，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營呈現(xiàn)如下特點：

一是“個性化、定制化，多品種、小批量”，是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)組織的必然趨勢?？萍伎焖侔l(fā)展，工序持續(xù)改進，使得鋼鐵產(chǎn)品需求呈現(xiàn)多品種、小批量的趨勢。此外，客戶對最終產(chǎn)品需求的個性化、多樣化，使得傳統(tǒng)的“面向預(yù)測的大批量生產(chǎn)”方式已經(jīng)不能滿足市場需求。為了減少庫存，節(jié)約成本，企業(yè)必須轉(zhuǎn)變生產(chǎn)模式———由大批量的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變成多品種、小批量的生產(chǎn)方式。

二是“加強質(zhì)量管理、降本增效、節(jié)能減排”，是鋼鐵企業(yè)發(fā)展生存的必然要求。降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)節(jié)能減排，需要企業(yè)加強對原材料、能源、設(shè)備等資源的全面監(jiān)控與調(diào)度，使現(xiàn)有資源發(fā)揮最大效用。同時，優(yōu)化物流管理，減少產(chǎn)品庫存，減少對資金的不合理占用，建立生產(chǎn)計劃與調(diào)度體系，優(yōu)化運營決策與生產(chǎn)調(diào)度，提高產(chǎn)能利用率，提高合同兌現(xiàn)率。此外，產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)生存之本，要強化生產(chǎn)的過程管理，實現(xiàn)質(zhì)量PDCA（計劃-執(zhí)行-檢查-行動）循環(huán)，多快好省地生產(chǎn)出客戶滿意的產(chǎn)品。

三是“協(xié)調(diào)產(chǎn)銷矛盾、實現(xiàn)產(chǎn)銷平衡”，是鋼鐵企業(yè)一直面臨的關(guān)鍵問題。鋼鐵行業(yè)產(chǎn)銷是一對矛盾統(tǒng)一體。從市場銷售來看，需要進行多品種、小批量、按訂單生產(chǎn)的生產(chǎn)模式，要充分考慮客戶的個性化需求，爭取最廣泛的細分市場。從生產(chǎn)角度來看，需要釋放企業(yè)的全部產(chǎn)能，達到產(chǎn)量的最大化。在鋼鐵行業(yè)，不能很好地協(xié)調(diào)產(chǎn)銷矛盾，會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低其經(jīng)濟效益。因此，如何協(xié)調(diào)產(chǎn)銷矛盾，實現(xiàn)產(chǎn)銷平衡，既能很好地實現(xiàn)產(chǎn)能最大，又能很好地實現(xiàn)按單生產(chǎn)，成為每一個鋼鐵企業(yè)面臨的一個關(guān)鍵問題。

四是“產(chǎn)銷一體、管控銜接、三流同步”，是鋼鐵企業(yè)信息化的必然選擇。如何實現(xiàn)產(chǎn)銷一體化、解決管控銜接問題，達到物流、資金流、信息流三流同步，是困擾鋼鐵企業(yè)生存和發(fā)展的重要問題。目前，一個較好的解決方案是不斷提升企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，建立銜接產(chǎn)銷的信息系統(tǒng)。運用信息化的管理手段，通過優(yōu)化技術(shù)、合理組織和安排生產(chǎn)、建設(shè)“產(chǎn)銷一體、管控銜接、三流同步”的信息化系統(tǒng)，是鋼鐵企業(yè)擺脫困境、應(yīng)對挑戰(zhàn)的必然選擇。此外，鋼鐵企業(yè)最為關(guān)注的、也是最難解決的是生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)調(diào)度問題，采用運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)，可以為鋼鐵企業(yè)提供科學、合理、高效的決策結(jié)果，這正是鋼鐵企業(yè)亟需的。

決策支持系統(tǒng)特點

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)計劃體系劃分為能力與需求、訂單計劃、批量計劃和生產(chǎn)調(diào)度4個層次：能力與需求計劃是根據(jù)公司戰(zhàn)略規(guī)劃、市場需求分析預(yù)測和生產(chǎn)能力計劃等確定的公司中長期計劃；訂單計劃是對客戶訂單進行訂單評審、質(zhì)量設(shè)計、要料設(shè)計和有限能力排產(chǎn)；批量計劃是針對冶鑄軋等生產(chǎn)工序進行組爐、組澆、組軋，編制爐次作業(yè)計劃、澆次作業(yè)計劃和軋次作業(yè)計劃等批量計劃；生產(chǎn)調(diào)度是根據(jù)現(xiàn)實工況對批量計劃進行生產(chǎn)調(diào)度并下達執(zhí)行。

鋼鐵企業(yè)運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)以全局資源優(yōu)化為目標，能夠為鋼鐵企業(yè)提供科學、高效、可行的解決方案，其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾點：

一是降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)經(jīng)驗安排生產(chǎn)計劃，僅僅考慮價格、成本因素，是根據(jù)經(jīng)驗人為調(diào)整，工廠越大越復(fù)雜，計劃越不科學，存在的利潤損失越大。鋼鐵企業(yè)運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)、質(zhì)量、銷售、成本、庫存提供的約束條件，通過約束模型和優(yōu)化決策算法，能夠有效地降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的優(yōu)化。該系統(tǒng)在滿足當前市場、生產(chǎn)工藝的條件下，在當前成本和售價不變的前提下，通過優(yōu)化生產(chǎn)品種計劃，使企業(yè)獲得最大化的利潤。

二是高效的運算速度，快速響應(yīng)客戶需求。鋼鐵企業(yè)車間調(diào)度復(fù)雜多變，現(xiàn)場受生產(chǎn)計劃影響較大。工序的生產(chǎn)安排不合理，會造成工序之間的物流不平衡，一部分設(shè)備處于空閑狀態(tài)，而另一部分設(shè)備超過了負荷能力，降低了生產(chǎn)收益。此外，由于車間生產(chǎn)的不確定性和客戶訂單的動態(tài)到達性，生產(chǎn)計劃不是一成不變的，需要及時調(diào)整。人工的調(diào)整策略不僅所需時間長，且調(diào)整缺乏科學性，還會造成生產(chǎn)車間準備工作和人員調(diào)度混亂，生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場無序，導致生產(chǎn)阻滯。

鋼鐵企業(yè)運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)所建立的約束模型和優(yōu)化決策智能算法，在滿足各種動態(tài)約束的基礎(chǔ)上，可以快速高效地對鋼鐵企業(yè)的運營過程進行決策。決策結(jié)果不僅滿足新的生產(chǎn)需求、客戶需求和市場需求，還兼具一定的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)具有3秒快速計算、多方案對比、多種決策偏好、豐富的數(shù)據(jù)可視化效果、可與其他信息系統(tǒng)實現(xiàn)集成等優(yōu)勢，面對車間生產(chǎn)的動態(tài)特征，能夠快速響應(yīng)客戶需求。

決策支持系統(tǒng)構(gòu)架與功能

鋼鐵企業(yè)的信息化系統(tǒng)自下而上可以分為3個層次，即自動化控制系統(tǒng)（PCS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）。MES銜接ERP和PCS系統(tǒng)，起著承上啟下、貫通協(xié)調(diào)的作用，是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁。MES接收來自ERP系統(tǒng)的訂單信息，根據(jù)工藝規(guī)則等生成確定的指令信息，并將這些指令下發(fā)到PCS系統(tǒng)，由PCS系統(tǒng)控制生產(chǎn)過程；PCS系統(tǒng)將生產(chǎn)實績反饋給MES，MES一方面利用生產(chǎn)實績修正生產(chǎn)指令，同時，將生產(chǎn)實績反饋給ERP系統(tǒng)。鋼鐵企業(yè)運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)DFD圖（數(shù)據(jù)流圖）見圖1。

由圖1可知，鋼鐵企業(yè)運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)，定位于ERP和MES之間，以提升鋼鐵企業(yè)經(jīng)營管理水平、創(chuàng)造更大經(jīng)濟效益為前提，將企業(yè)運營決策的管理過程，規(guī)范化、精細化、智能化和系統(tǒng)化，針對復(fù)雜的決策過程建立數(shù)學模型，采用智能優(yōu)化算法進行求解，提供實用的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)挖掘和決策分析手段，是一個覆蓋公司領(lǐng)導層和生產(chǎn)、銷售、采購、財務(wù)、質(zhì)量、技術(shù)中心等業(yè)務(wù)部門的運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)。

在該系統(tǒng)中，生產(chǎn)部提供生產(chǎn)需求的相關(guān)數(shù)據(jù)，并確定產(chǎn)銷策略；銷售處提供銷售需求和客戶信息的相關(guān)數(shù)據(jù)；財務(wù)部提供產(chǎn)品價格、產(chǎn)品成本和產(chǎn)品盈利情況的相關(guān)數(shù)據(jù)；設(shè)備部提供設(shè)備產(chǎn)能和設(shè)備檢修的相關(guān)數(shù)據(jù)；質(zhì)量部提供不同產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計和工藝路線等相關(guān)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)結(jié)合以上各部門提供的數(shù)據(jù)，通過建立相應(yīng)的產(chǎn)品盈利模型、銷售需求模型、生產(chǎn)需求模型，計算得出產(chǎn)品的盈利、銷售需求和生產(chǎn)需求等信息，進而建立資源平衡模型，并采用約束滿足算法和智能算法對模型進行求解，輸出資源平衡計劃、生產(chǎn)運營計劃、銷售運營計劃和KPI指標分析，為鋼鐵企業(yè)領(lǐng)導層、生產(chǎn)部、設(shè)備部、銷售部等提供運營決策支持。

該系統(tǒng)的功能模塊主要有：盈利能力管理、銷售需求管理、生產(chǎn)需求管理和資源平衡管理等。該系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖見圖2。

從圖2可以看出，盈利能力管理模塊主要是對鋼鐵產(chǎn)品的盈利能力進行管理，由于市場環(huán)境的變動，鋼鐵產(chǎn)品的盈利能力需要定期更新，以滿足市場要求；銷售需求管理模塊包括銷售需求計劃和銷售約束文件，主要是按區(qū)域?qū)Ω鞣N鋼鐵產(chǎn)品的市場需求進行管理，并采用定期和不定期相結(jié)合的方式，更新市場需求情況；生產(chǎn)需求管理模塊主要是對鋼鐵企業(yè)內(nèi)部的設(shè)備生產(chǎn)能力、能源供應(yīng)情況進行管理；資源平衡管理模塊是運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)的核心功能，在綜合考慮產(chǎn)品盈利能力、市場需求和企業(yè)生產(chǎn)約束的基礎(chǔ)上，采用不同的產(chǎn)銷策略，給出科學、合理、最優(yōu)的生產(chǎn)運營計劃和銷售運營計劃，以實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。

決策支持系統(tǒng)實施要點和預(yù)期

生產(chǎn)計劃系統(tǒng)的流程為：訂單錄入→訂單分析（訂單拆分、產(chǎn)能檢驗、工藝路線選擇、優(yōu)化）→訂單下達→訂單執(zhí)行（異常信息處理）→訂單交付→訂單結(jié)算。其中，訂單分析中的優(yōu)化和異常情況的處理是難點也是關(guān)鍵點。

鋼鐵企業(yè)在實施運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)時，需要關(guān)注以下幾點：

一是建立和完善運營決策的相關(guān)制度。通過流程分析，針對工作中的各個環(huán)節(jié)，全面梳理和完善運營決策業(yè)務(wù)方面的相關(guān)制度，包括交貨期、生產(chǎn)計劃的制定步驟、生產(chǎn)執(zhí)行的責任制定等。

二是強化產(chǎn)供銷聯(lián)動和異常信息溝通。運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)離不開產(chǎn)供銷之間的信息互動，各部門就生產(chǎn)、質(zhì)量、客戶要求等問題進行信息溝通和協(xié)調(diào)，有利于最大化地發(fā)揮該系統(tǒng)的作用。

三是標準化產(chǎn)品數(shù)據(jù)，數(shù)字化工藝流程，規(guī)范化業(yè)務(wù)流程。鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品品種眾多，工藝流程復(fù)雜，在實施運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)時，需要將鋼鐵產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)標準化，工藝流程和質(zhì)量設(shè)計數(shù)字化，車間生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程規(guī)范化，以夯實該系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐。

四是突出鋼鐵生產(chǎn)的特點。要明確職能分工，加強生產(chǎn)過程的管控，實現(xiàn)從訂單接收、計劃排產(chǎn)、生產(chǎn)制造和執(zhí)行發(fā)運的全流程管控。

實施鋼鐵企業(yè)運營決策優(yōu)化與支持系統(tǒng)可以達到以下預(yù)期效果：

一是運營決策更加科學，生產(chǎn)調(diào)度更加高效有序。應(yīng)用該系統(tǒng)，有助于鋼鐵企業(yè)制定科學、合理的運營決策，促使車間生產(chǎn)調(diào)度高效有序，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高車間生產(chǎn)效率，增強企業(yè)競爭力。

二是優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)可根據(jù)產(chǎn)品的盈利能力和市場需求，制定相應(yīng)的生產(chǎn)計劃，可以進一步優(yōu)化鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

三是通過采用市場潛力預(yù)測和按單生產(chǎn)相結(jié)合的方式，優(yōu)化生產(chǎn)組織管理。該系統(tǒng)可以建立面向客戶、快速反應(yīng)的精益生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠初步實現(xiàn)生產(chǎn)制度完善、生產(chǎn)計劃嚴密、產(chǎn)銷聯(lián)動、異常信息受控、信息跟蹤實時的管理目標。

四是提高訂單的履行率，進行科學、合理、最優(yōu)的生產(chǎn)調(diào)度。應(yīng)用該系統(tǒng)不僅可以有效縮短產(chǎn)品的交貨期，還可以給出準確的交貨日期，提高客戶的滿意度。