成立于2007年的中升鋼鐵，具備年產120萬噸鐵、170萬噸鋼（優(yōu)質碳素結構鋼鋼坯）、100萬噸棒材和100萬噸高速線材的生產能力，采用“轉爐煉鋼、連鑄連軋、一火成材”的全連軋生產工藝，裝備工藝技術處于國內領先水平。
轉型升級的第一步是要確定方向。冶煉工序生產成本是影響噸鋼效益的關鍵因素，而在鋼鐵冶煉工序中，原燃料配比方案是非常關鍵的一步。一個偶然的機會，中升鋼鐵了解到杉數(shù)科技的全局優(yōu)化方案，雙方很快達成合作，確定了以原燃料配比優(yōu)化為突破口，帶動采購決策和生產配料決策的全局決策優(yōu)化方案。
深入場景 把脈運營決策三大痼疾
與杉數(shù)科技合作之前，中升鋼鐵的生產、采購、市場等業(yè)務環(huán)節(jié)相對獨立，各部門僅在業(yè)務范圍內進行優(yōu)化運營，原燃料選礦配比、采購策略和生產計劃都以人工經驗決策為主。隨著供應鏈和市場需求的不確定性增加，依靠人工經驗進行決策的難度增加，很多難以看見的成本被忽略，預計產出與實際產出、預計收益與實際收益偏差很大。要改變這種局面，必須破除數(shù)據(jù)、協(xié)同性和效率等三大關鍵問題。
一是數(shù)據(jù)依靠人工統(tǒng)計，協(xié)同效率低。鋼鐵企業(yè)的生產運營數(shù)據(jù)基本依靠人工統(tǒng)計，各個場景產生的數(shù)據(jù)未被有效利用。在運營管理過程中，信息傳輸主要依靠電話、微信等工具，很多工作無法量化，運營管理效率低。
比如，各礦石的成分、品位等數(shù)據(jù)以及生產過程用料情況為線下手工統(tǒng)計，信息不清晰，數(shù)據(jù)不準確。當有新的訂單產生需要采購原料時，采購員在數(shù)據(jù)整理及校對環(huán)節(jié)耗時在2天以上，工藝員需要根據(jù)不同礦石品位調整生產可執(zhí)行參數(shù)，耗時1天左右，最終決策計算也需要1天左右，如此計算下來，從訂單產生到確定原料采購方案大約要耗時1周，整體交付周期較長，而且人工統(tǒng)計和計算可能存在誤差，會影響最終的決策結果。
二是決策依靠人工經驗，缺乏科學性。高度依賴人工經驗的決策方式已經不再適應復雜多變的市場。一方面，原燃料品種多達數(shù)百種，人工無法把所有的約束都考慮進去，也無法對所有可能性組合進行分析，決策具有片面性；另一方面，原燃料品質與市場變化日新月異，人工決策無法快速響應，可能會造成不必要的浪費或丟失市場機會。
原燃料在不同工藝環(huán)節(jié)的配比選擇性很多，科學來看，在燒結/球團、高爐煉鐵、轉爐煉鋼三大核心環(huán)節(jié)，人工決策存在明顯的不足。在燒結/球團環(huán)節(jié)，需要將不同的礦粉、返礦、燃料等原料進行組合，確定每種原料的用量范圍。假如利用人工Excel檢核，大約5秒判斷一種，找出市場不同種類礦粉的所有可行組合需要超過1年的持續(xù)嘗試。在高爐煉鐵環(huán)節(jié)，對鐵水產量、原料投入量、爐渣脫硫、焦炭/煤粉等使用量、礦石比例等都有非常嚴格的要求。焦炭、煤粉、廢鋼、富氧投入有上萬種可能方案組合，綜合計算復雜度萬億量級起步，已經超越傳統(tǒng)計算范疇。在轉爐煉鋼環(huán)節(jié)，需將鐵水和鋼坯、廢鋼等進行混合加工。其中要考慮鋼坯產量、廢鋼比例、鐵水成本等約束，求解規(guī)模大，人工計算分析效率低。
三是采銷數(shù)據(jù)斷層，收益預測不精準。鋼鐵企業(yè)收益由生產成本和產品市場價格共同決定，但由于生產、采購和銷售各模塊互相割裂，很多影響因素被忽略，導致企業(yè)收益預測和實際達成情況偏差較大。舉例來說，銷售額的增加意味著更高的原燃料成本、運輸成本、能源消耗、人力成本等，如果只考慮營業(yè)額和原料采購成本，收益預測就會偏高。
以上問題不僅是中升鋼鐵面臨的難題，也是很多鋼鐵企業(yè)運營現(xiàn)狀的真實寫照。為此，中升鋼鐵和杉數(shù)科技雙方項目人員深入場景挖掘問題點，精益求精地打磨每一個環(huán)節(jié)的方案設計和實施，最終構建的智能采銷平臺于2021年12月正式上線。
破除壁壘 鑿通從數(shù)據(jù)到決策的智能通衢
通過對生產流程和業(yè)務場景的深入研究分析，中升鋼鐵和杉數(shù)科技擬定了數(shù)字化轉型路徑：從基礎數(shù)據(jù)入手，通過數(shù)據(jù)整合、算法建模和優(yōu)化求解，幫助中升鋼鐵打造數(shù)據(jù)驅動的采銷智能決策平臺。該平臺可以結合原燃料成本與鋼材市場價格快速計算和決策，給出滿足生產要求的原料配比方案，實現(xiàn)成本最小化和收益最大化。
方案主要包括以下幾大模塊：
構建基礎原料數(shù)據(jù)庫。通過系統(tǒng)采購員隨時錄入原料成分數(shù)據(jù)和市場價格數(shù)據(jù)（系統(tǒng)支持手工錄入、Excel表格導入和系統(tǒng)集成），讓企業(yè)數(shù)據(jù)收集實現(xiàn)標準化和實時化。這些數(shù)據(jù)可以作為基礎數(shù)據(jù)長期存儲，將為決策算法提供輸入值。
構建工廠及工藝模型。以中升鋼鐵的實際生產工藝和運營情況構建工廠及工藝模型。工廠模型可以根據(jù)不同區(qū)域或者不同工廠進行系統(tǒng)設置，以維護車間、設備的基本信息，如燒結、球團投入產出量，高爐投入產出量，轉爐投入產出量等信息。工藝模型包括工藝定義、約束配置和產品策略設置，主要是對工藝流程進行定義，并設置影響決策的約束上下限，包括燒結約束、球團約束、煉鐵約束、煉鋼約束；同時，設置實際生產工藝中入爐原料的最佳投入比例。
構建智能采銷決策平臺。從全局視角構建生產成本的算法模型。在原燃料配比選礦方面，綜合考慮種類、成分、質量、價格等因素，同時考慮原燃料質量對燒結設備、高爐產量、能耗、成本等的影響，并協(xié)同考慮采購、生產、市場等各經營指標的相互作用及變化趨勢。在預設產能要求的條件下，尋求最低成本的原料配比方案，在滿足約束條件下達成利潤最大化。同時，通過多場景仿真模擬，收集使用當前工藝約束/生產成本/經營成本等信息，做出最優(yōu)化產銷決策及不同場景下的備用方案供企業(yè)決策者使用。
通過以上幾大模塊，可以將鋼鐵冶煉過程中的各個因素綜合考慮，得出最優(yōu)的配比方案。具體運營過程中，采購員可及時同步市場上原材料的成分及價格信息，供相關決策者了解市場行情變動；工藝員可及時同步各項工藝的指標參數(shù)要求，并可以使用決策軟件得出最優(yōu)生產配比；決策者通過查看原料成分價格趨勢和產品成分價格趨勢，比對系統(tǒng)給出的多版本采購決策方案，做出最優(yōu)的采購決策。
由點到面 為企業(yè)數(shù)智化轉型多維賦能
對于中升鋼鐵來說，打造采銷智能決策平臺是一項立足當下、面向未來的重要工程，在鋼鐵生產優(yōu)化上實現(xiàn)了三大突破。
第一，以利潤最大化為目標實現(xiàn)全局優(yōu)化，可全面提升資源利用率，降低鋼鐵生產成本。此前，鋼鐵企業(yè)在解決類似決策優(yōu)化問題時，僅能覆蓋部分工藝流程，而中升鋼鐵將全流程多工藝串聯(lián)進行綜合決策優(yōu)化，是從點到面的創(chuàng)新突破，得出的配比方案不會局限于某個單一因素。從整體效果來看，相較于人工決策，每噸鐵水成本節(jié)約2.3%，每噸鋼坯成本節(jié)約1.8%。
第二，大幅提升了求解和決策速度，解決了之前通過人工無法計算和量化的問題。對于一般決策求解問題，系統(tǒng)可實現(xiàn)1分鐘集成信息、1分鐘快速計算、1分鐘對比決策、5分鐘內做出決策。進一步來看，求解和決策效率的提升可以幫助企業(yè)敏捷響應市場變化，強化運營管理柔性和提升抗風險能力。當原料和市場需求出現(xiàn)變動時，企業(yè)可以針對不同情景，實現(xiàn)快速模擬仿真，做出最優(yōu)采購決策：如果短期內需求驟增，可保障最大產量；如果短期內需求驟減，可保障最低生產要求。
第三，消除了多工廠、多部門、多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鴻溝，實現(xiàn)全局協(xié)同運營以及精細化、透明化管理。借助一體化平臺，可降低數(shù)據(jù)錯誤帶來的風險。同時，將粗放式運營決策升級為精細化運營決策，讓決策、計劃和執(zhí)行高度聯(lián)動和統(tǒng)一，進而提升整體生產運營效率和服務履約水平。
除原燃料配比優(yōu)化外，杉數(shù)科技提供的智能決策解決方案覆蓋鋼鐵生產計劃、產能優(yōu)化、物流運輸、節(jié)能減碳、碳素流模型優(yōu)化、電力分配等多個場景。隨著中升鋼鐵一期項目的順利上線，未來雙方還將深化合作，將智能決策技術應用到更多鋼鐵生產運營場景中，為鋼鐵企業(yè)數(shù)智化轉型注入更多活力。