达索系统 DELMIA Quintiq虚拟孪生助力钢铁行业绿色智能发展

寂静回声

本文节选自作者应邀在《2022中国绿色钢铁国际峰会》上所做的演讲《数字技术助力钢铁行业绿色智能发展》的上半部分。

钢铁是我们生活的必需品，尤其对于建筑行业和基础设施行业来讲，钢材的使用量占到了50%。即使是“清洁能源”也需要钢铁，而且用到的钢铁比重是84%。
数字技术助力钢铁行业绿色智能发展的第一性原理。在物理的钢铁厂的基础上，我们在虚拟世界里面构建一个虚拟的钢铁厂，我们让虚拟世界里面的钢铁厂与真实世界同步运行，甚至更早地运行，在虚拟世界里面不断的进行尝试，不断的优化，找到最安全、最经济、最绿色环保的方式，在真实世界再把它变为现实，这就是数字技术帮助钢铁企业实现绿色智能发展的第一性原理。
有没有一项技术，或者一个平台能够同时具备上面提到的各种数字化技术呢？达索系统提供的3Dexperience平台就涵盖了以上所有的数字化技术。3Dexperience平台上承载了两种数字化技术，一种是数据驱动。从现实世界采集所有必要的数据，基于这些数据，通过算法实现极致的最高效率，实现极致的管理，让我们所做的所有的决策具备科学性。实现数据驱动的可持续钢铁厂。
从采购到制造、运输、销售、人力资源，都有各种计划。从不同的层次分有战略规划、销售运营计划、产销主计划和详细排程。崇尚更快更高更强的奥运会，有田径、举重、游泳等各种项目的世界纪录。在生产调度和物流路线规划等领域也有世界级的算法优化记录。

柔性作业车间调度（FJSSP，Flexible Job Shop Scheduling Problem），是自 1960 年代以来一直在研究的经典车间调度问题的扩展。达索系统DELMIA品牌的子品牌Quintiq创造了FJSSP的119个世界纪录。
同时，Quintiq还创造了84个VRPTW世界纪录，有时间窗车辆路径问题（vehicle routing problems with time windows，VRPTW）。
此外，Quintiq还创造了13个PDPTW世界纪录；带时间窗的装货卸货（PDPTW）问题multi-vehicle pickup and delivery problem with time windows (m-PDPTW)。
Quintiq优化器的核心是五项供应链优化技术：坤帝科智能逻辑语言(Quill)、数学规划、约束规划、路径优化算法和图形规划。
在钢铁制造中，即使对于经验丰富的规划人员来说，根据可用资源和待定订单准确规划各个生产车间也很困难。例如，计划人员必须考虑可以插入哪些板坯以延长进度并最大限度地减少铸轧之间的等待时间，或者考虑如何在遵守客户交货日期的同时创建可行且高效的热轧机活动。当发生意外中断时，这很快就会出错，需要计划者对时间表进行重大更改。

但是，如果您有一个可以立即重新计划和优化跨不同领域的日程变更的解决方案呢？DELMIA 拥有规划人员在各个规划级别做出最佳决策所需的解决方案。在操作层面。DELMIA支持计划人员创建最佳程序和序列、计划物料流和活动，并创建批次以生成最佳序列，从而实现更高的生产力和更好的交付性能。
解决方案的动态排序功能可实现灵活的时间表，使规划人员能够有效地应对中断，通过简化铸造和热轧时间表以实现更平稳的过渡来提高整体效率，通过集成调度增加热装来实现更好的节能和降低碳排放。

在战术层面，DELMIA 的主生产调度提供端到端的可见性并帮助制定切合实际的计划。模拟和比较假设情景以实时查看影响和后果，并根据 KPI 优化绩效，通过供应链规划连接销售、生产、采购和运输，消除运营孤岛。许多 DELMIA 客户在交付、性能、库存、交货时间和计划方面都实现了显著改进。
DELMIA不仅能在战术层面和运营层面解决钢铁企业的需求，还能从战略层面，通过协作式 S&OP 流程支持钢铁企业的销售和运营规划、销售和生产，以优化产品组合和长期产能决策。实时协作支持所有利益相关者的协调以及财务指标。通过应用机器学习方法，在时间和需求维度上对预测进行适当和一致的聚合和分解，并模拟场景和供应链规划，以支持决策制定以实现最大的盈利能力。
Acciaierie Bertoli Safau（简称ABS） 是欧洲三大特殊钢材制造商之一，也是意大利的领先制造商。ABS成立于1988 年，由Officine Bertoli（成立于1813 年）和Safau（成立于1934 年）合并而成。ABS是Danieli Group 的一个部门。

ABS 选择DELMIA Quintiq 作为最适合的平台，以帮助它改善客户服务和降低运营资本。借助DELMIA Quintiq，ABS可以优化产能，消除瓶颈并针对首要制造资源安排活动。DELMIA Quintiq 还使ABS 规划人员能够对备选计划的优点进行比较。在实施DELMIA Quintiq 后的短短一个月内，ABS就实现了关键绩效指标的改进。
Arvedi Group 旗下的 Acciaieria Arvedi 是意大利领先的炼钢和加工公司，每年生产超过400 万吨钢材。 当Arvedi 希望进一步改善整个供应链的客户服务时，它选择了DELMIA Quintiq 来提供对其复杂供应链流程的最大可见性。结果是，Arvedi更好地响应订单并改进了生产协调，提高了客户服务水平，降低了运营和物流成本，提高了产量。
ArcelorMittal Dofasco 是北美领先的钢铁生产商与高品质扁轧钢供应商。每年生产和运输 450 万吨钢材。它在加拿大占地750 英亩的钢铁制造中心拥有北美一部分技术最先进的设施。ArcelorMittal Dofasco 的钢产品可用于从汽车车身零件到家用电器和建筑材料等各种用途。

该公司拥有1,400 多名员工，每周要处理数千份工单，因此需要更好的维护和调度解决方案；该解决方案可以优化流程并缩短安排工作所需的时间。DELMIA Quintiq 的解决方案允许规划人员实时做出决定。它使他们能够更好地预测需求并更有效地应对时间表中断。借助DELMIA Quintiq，ArcelorMittal Dofasco 的维护团队可以积极主动地进行人力规划，并更好地管理工单积压。
Beltrame Group 已在钢铁行业运营了一个多世纪，它生产用于建筑、造船厂和挖掘机的异型钢材。它是欧洲的行业领导者，拥有九个工厂，综合生产能力约为400 万吨。

该集团选择DELMIA Quintiq 来优化规划并改善其意大利、法国和瑞士工厂的客户服务。DELMIA Quintiq 将提供一个可配置的软件解决方案，该解决方案考虑了Beltrame 的具体业务目标和限制。该解决方案将释放本来会被闲置库存占用的资本，并确保产品线可在需要时用于客户订单。
FNsteel 是定制长钢产品的独立开发商、生产商和分销商。该公司在荷兰、芬兰和瑞典设有工厂，配备先进的设施，用于各种生产和加工活动，包括盘条的酸洗、退火和拉丝。

FNsteel在荷兰阿尔布拉塞丹的退火业务中实施了DELMIA Quintiq 软件。DELMIA Quintiq 软件同时用于规划将卷板装入熔炉的过程，从而更有效地利用能量。它还可用于管理材料和库存，创建生产订单，规划海上发货等。

DELMIA Quintiq 在 FNsteel 的复杂供应链的每个阶段发挥了关键作用。FNsteel 报告了自实施DELMIA Quintiq 以来实现的几项改进，包括缩短10% 的生产周期和将熔炉容量利用率提高到90% 以上。产能利用率也得到提高，库存水平和客户服务也得到改善。
NatSteel 是亚太地区领先的钢铁生产商，拥有3,000 多名员工。这家跨国公司每年的钢生产能力约为200 万吨。NatSteel为建筑行业提供优质钢解决方案，包括上游产品以及定制的下游产品和服务。其产品用于住宅、工业和商业项目以及基础设施工程。

NatSteel 是新加坡唯一一家综合上游和下游运营的钢厂，通过回收废料制造钢材，并根据客户的需求制造钢材。作为全球十大钢铁公司之一，NatSteel拥有世界上最大的单一切割和折弯业务之一。
“我们希望转型整个供应链。我们审查了多家APS 提供商，DELMIA Quintiq 的解决方案及其在钢铁行业的强大专业知识让我们的选择变得显而易见。Macro Planner 和Company Planner 解决方案已上线，Upstream and Downstream Scheduler 正在实施中，Logistics Planner 即将开始实施。基于这些实施的成功，我们将考虑将该解决方案推广到我们在新加坡以外的其他工厂。”NatSteel首席供应链官Tan Man Ee说。
Outokumpu 是不锈钢和高性能合金领域的全球领导者。该公司生产的高级材料十分高效、持久且可回收。Outokumpu在40 多个国家/地区拥有15,000 多名专业人员，总部位于芬兰埃斯波。

Outokumpu 一直在寻找一种可以管理需求增长的解决方案。他们选择了DELMIA Quintiq 的供应链规划和优化平台来管理其意大利的两个服务中心和瑞典的一个冷轧厂。DELMIA Quintiq 的Macro Planner 将集成整个Outokumpu 的业务规划流程。自实施以来，Outokumpu的交付周期和库存水平都有所减少。
太原钢铁是中国宝武的控股子公司和不锈钢产业一体化运营的平台公司。始建于1934年，前身是民国时期创立的西北实业公司所属西北炼钢厂。新中国成立之初，被国家定位于发展特殊钢，先后生产出中国第一炉不锈钢、第一张热轧硅钢片、第一块电磁纯铁，也是中国第一台不锈钢精炼炉、第一台不锈钢立式板坯连铸机、第一条冷轧不锈钢生产线、第一条冷轧宽带不锈钢光亮退火线、第一条不锈钢冷热卷混合退火酸洗线的诞生地。

太钢通过实施DELMIA Quintiq的项目，对计划与排产系统进行优化升级后，在产销一体化、库存、生产、物流等方面的管理得到了很大提升，从而做到“事前有计划，事中有追踪，事后有评价“的可持续循环管理，打通生产和市场，让企业以非常柔性的方式，按照市场不同的需求去高效组织生产。不仅降低了库存，降低了成本，交货期也得到了改善，同时在排产方面也解放了很多人力资源。
唐钢公司是国内外具有重要影响力和较高知名度的汽车板、家电板生产基地，致力于为下游产业提供最具价值的钢铁材料和综合服务解决方案，主要生产冷轧退火板、冷轧涂镀板、热轧卷板、中厚板、大型材、中型材、棒材、线材等产品，其中镀铝硅板、镀锌铝镁板、结构钢、矿用钢市场占有率居国内第一。

根据唐钢公司全球讯息与自动化部长赵振锐的介绍，2008年以后，钢铁企业从卖方市场变成买方市场，为了让生产跟经营符合用户需求，唐钢过去讯息化架构，对于在有线产能约束下，有很大的差距，整个生产过程中，生产了多少、整个工序还有产品、交期地回应也不是很准确。

引进达索系统DELMIA Quintiq APS 系统以后，让系统跟品质管理能够实现，满足客户需求，借此提升消费者满意度。 在此，唐钢学习到一个好的架构能够推动企业往好的发展，当大家都用同样的语言沟通，所有员工就能按照客户要求，如期达成订单。
钢铁行业的关键要求之一是如何使用制造运营管理(MOM)，而不是MES，来进行有效的生产管理。使用MOM，企业可以在远程或无线环境中有效地执行、跟踪和跟踪所有在线或离线订单的生产订单。达索系统的DELMIA APRISO解决方案提供了进阶版的操作可见性和动态仪表板，用于帮助企业在生产、质量、维护、劳动力管理等方面做出明智的决策。

过去几年，钢铁企业采用数字化的步伐有所加快。 分析、自动化、移动解决方案、工业物联网、机器人技术方面的创新正在推动显著的效率提升，并通过资源优化帮助实现业务连续性、供应链弹性和绝对可持续性。

3DEXPERIENCE 平台可以在钢铁企业自动化之旅中发挥重要作用，在平台上具有 DELMIA Operations Experience 的虚拟孪生体验、与 3DLean的精益协作、通过 Apriso 的任务执行和生产监控，当然还有具有调度功能的 Quintiq 供应链将有助于钢铁企业实现智能工厂。
由3DEXPERIENCE平台提供了这些能力，最终形成了为钢铁行业量身定制的可持续转型的完整解决方案，使钢铁企业获得可持续转型的7大竞争力。