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1、生产运作管理应用案例-阴极扁钢开发管理1 引言1.1 背景自 2008 年的全球金融危机后，世界电解铝行业开始向中国转移，随着国内电价的不断攀升，基于成本压力和新疆丰富的煤炭、电力资源，我国电解铝行业开始向西北和新疆转移，仅 2012 年就有 8 家电解铝企业落户乌鲁木齐和石河子地区，总设计产能超过 1000 万吨。作为电解铝生产线，消耗量最大的钢材是阴极扁钢（也叫阴极钢棒） 。12 意义 电解铝槽用阴极扁钢与阴极碳块组合在一起作为电解铝的阴极，由于腐蚀、变形等原因，每 5 年左右更换一次。百万吨产能的电解铝生产线，一次投用阴极扁钢约 5 万吨左右。因此，根据中国电解铝行业十一五规划，到 20
2、15 年年底，新疆及甘肃河西走廊地区电解铝产能将达到 2000 万吨，也就是说每年电解铝槽用阴极扁钢将达到20 万吨左右。八钢中厚板产线（4300mm/3500mm）自 2009 年投产以来，其120 万吨的设计产能因新疆市场容量限制，一直没有释放出来。通过中厚板机组提供的厚板原料加工成阴极扁钢，不但给八钢带来丰厚的利润，而且也会带动疆内的运输、加工等行业，进而繁荣地区经济，稳定地区环境。由于改变了国内传统的加工工艺和方法，本项目从工艺设计、质量保证、用户接受等方面都具有极大的挑战性和科学性。2 方法综述2.1 课程相关内容综述项目有大有小，合理、科学的项目计划制订是所有项目管理的奠基石。根据
3、项目管理的关键路径法，项目管理的基本要素包括：项目定义-确定项目的目标、明确项目所需资源与人力；活动定义-分解一组不可再分的任务或活动、说明每一项活动的内容、古迹各项活动所需时间；活动关系-描述所有活动之间的相互关系、先后顺序限制；项目调度-规定所有活动开始、结束时间；项目监控-采用控制手段、确保项目个阶段里程碑任务如期完成、如有意外情况出现，修正现有计划。对于本文的产品开发项目，其一利用网络图表对项目进行分解、表述；其二根据关键路径法来计划完成项目所需的最短时间、每项活动的开始与完成时间、哪项活动可以在不影响整个项目的情况下延期；其三是时间和成本测算；3 国内外近期研究与应用电解铝时制造业的
4、能耗大户，平均每生产 1 吨电解铝需耗电1.4 万度，因此，世界上电解铝厂总是建在水利发电比较丰富的地区，加拿大和美国电解铝比较发达，产量占据世界电解铝的 1/3 以上。法国在电解铝槽的设计和设备制造方面处于世界领先地位，其设计具有电耗低、使用周期长等特点。因此，对于电解铝槽用阴极扁钢，国内各设计院在借鉴国外设计的基础上，对阴极扁钢提出了尺寸及尺寸偏差要求，祥见图 1。 图 1 某电解铝厂 210012096 型号阴极扁钢尺寸图中国电解铝行业起步较晚，上世纪 90 年代在政府政策支持下才开始发展，到 90 年代末进入高速发展阶段。起初，阴极扁钢严格按照图 1 的精度要求，把毛坯进行机械加工后使
5、用。但随着国内产能的饱和，成本压力日趋严峻，部分铝厂开始自行降低阴极扁钢的使用要求。时至今日，国内电解铝厂使用的阴极扁钢均不进行机械加工，而是直接使用热轧型钢。断面形状精度、尺寸精度均达不到图1 的要求。由于阴极扁钢与阴极碳块装配后，粘结力下降、热膨胀后的变形不均匀，会导致寿命下降、阴极电压降增大。4 问题的定义及环境描述4.1 阴极扁钢开发任务根据市场规划与市场调研结果，目标用户定为：天龙铝业有限公司，产品材质 Q195，规格：651804100，供货地点：石河子，交货期：3 个月，交货量 5000 吨。公司把这一任务交给制造管理部组织实施。4.2 当前的状况阴极扁钢由国内各大钢厂直接供货，
6、均采用大型型钢轧机轧出断面尺寸符合供货尺寸的条钢，然后分段切割供货。八纲没有满足要求的型钢轧机，初步评估，给出以下 3 个选择方案：方案 A：新建一条大型型钢轧机生产线；方案 B：利用八纲生产的板坯进行机械加工（锯床、车床等）的方式供货方案 C：利用八钢中厚板轧机，把板坯轧制到供货阴极扁钢最小尺寸，然后进行火焰切割的方式进行供货。4.3 方案确定根据表 2 的估算对比，方案 C 是最佳选择。项目实施需新投入的资源包括：手提式火焰切割机、切割工。采用方案 C，设计出 3 个月的设计、生产、供货计划。表 2 方案对比固定资产投资 生产效率 产品质量 预计交货期A 7 亿元 5000 吨/天 达到国
7、内 15 个月B 5 千万元 40 吨/天 达到设计 7 个月C 10 万元 500 吨/天 优于国内 25 个月4.4 组织机构确定根据产品开发工作特点，公司成立项目小组，呈线性组织特点：制造部对副经理负责，承担项目推进、工艺方案制定、生产计划制定；销售部对制造部负责，承担用户联络、合同签订、产品交付；中板厂对制造部负责，承担加工阴极扁钢的毛坯生产任务；钢构厂对制造部负责，承担阴极扁钢的加工任务。图 2 项目组织机构图5 项目实施计划应用项目计划管理技术， 按照关键路径法对阴极扁钢开发过程中的关键路径进行识别。通过对各要素的分析，进而确定项目实施计划。5.1 项目计划表述根据与用户签订的供货
8、技术协议，计划内容分为以下几个活动内容：制定毛坯生产和阴极扁钢加工工艺方案，生产出阴极扁钢样品，电导率性能试验，用户确认，毛坯批量生产，成品批量生产，火焰切割机采购，招切割工，切割工培训。 表 3 活动及所需时间 活动 所需时间/天 紧前活动A 制定工艺方案B 样品加工C 性能试验D 用户确认E 毛坯生产F 成品生产G 设备采购H 人员招聘I 人员培训7105251015205ABCDG、I、E-3AAH5.2 基于项目表述，画出本项目计划甘特图。图 3 表 3 所列活动计划甘特图活动 E 进行到第三天就可以开始活动 F。样品制作由单位技术人员完成，人员招聘与培训不作为样品加工的紧前活动。要完
9、成本项目的 3 条路径。表 4 关键路径路径 所需完成时间A-B-C-D-（E-3）-FA-G-FA-H-I-F363242要完成本项目，3 条路径都必须完成，很显然本项目中最长的 A-H-I-F 路径为关键路径。在本项目中，A 制定工艺方案、H 人员招聘、I 人员培训、F 成品生产为关键活动。5.3 关键路径修正本案例唯一不能确定的活动结果是 D 用户确认，也就是用户对样品尺寸精度不满意，给出修正意见后要进行 2 次确认。这样就需要增加修改工艺方案 1 天，成品样品加工 5 天（备用毛坯） ，性能试验结果不作为用户确认条件。为便于计算，把表 3 的 D 活动由 2 天增加到 8 天，表 4
10、修正为 5表 5 关键路径路径 所需完成时间A-B-C-D-（E-3）-F 42A-G-FA-H-I-F3242关键路径有两条，则 A、B、C、D、E、H、I、F 为关键活动。5.4 按照时间成本的方法确定最佳完工时间本项目中，F 活动-成品生产的时间与成本相关性较大。根据现有的生产经验，5000 吨阴极扁钢分 10 个小组完成，每组 2 人，配一台手提式切割机，投资成本 5000 元，每组每天加工 50 吨成品，每吨10 元工资（计件制） ，场地租金平均 1000 元/天（最多可容纳 80 个小组同时加工，费用不变） 。10 天完成 5000 吨加工任务的可变生产成本为 10 台5000 元
11、/台+5000 吨10 元/吨+10 天1000 元/天=11 万元。根据表 5 的关键路径计算，F 活动开始于第 32 天，从 3 个月的交货期中减去最后 8 天的供货运输时间，成品加工的最长完成时间为 50 天（90-32-8） ，需要 2 个小组；最短为 1 天，需要 100 个小组。小组个数 a 可变生产成本 w 的关系可表述为：w(元)=a5000+500010+（5000100）（a50）图 3 纵坐标为可变生产成本，横坐标为小组个数。 图 3 时间成本关系图当小组个数 a=4，可变生产成本 w(元)=45000+500010+（5000100）（450）=95000 元。F 活动
12、时间=5000 吨（4 天50 吨/天）=25 天在考虑了用户的二次确认和时间成本两个因素的情况下，本项目的活动及活动时间表最终修订为表 6表 6 修订后的活动及所需时间 活动 所需时间/天 紧前活动A 制定工艺方案B 样品加工C 性能试验D 用户确认71058ABCE 毛坯生产F 成品生产G 设备采购H 人员招聘I 人员培训52515205DG、H、E-3AAH在保证交货期的前提下，基于最小可变生产成本的考虑，根据关键路径 A-H-I-F，计算出最佳的本项目活动完成时间为 72 天。设备采购：4 台火焰切割机；招聘人员：8 名；场地租赁时间25 天。6结论与效果6.1 本案为我公司 2013 年年初的第一个阴极扁钢合同，历时 70 天完成了天龙铝业有限公司 5000 吨的阴极扁钢供货合同。6.2 由于根据项目计划管理技术制定出合理、科学的阴极扁钢开发实施计划，不但每个活动均按照时间节点顺序完成，而且也保证了成本最低、利润最大化。6.3 随着市场扩大，在随后增加的几个阴极扁钢加工车间，通过本案的设计方法，取得了较好的管理和经济效果。6.4 目前，我公司已具有月供 15000 吨阴极扁钢生产、供货能力，交货周期为 30 天。产品尺寸精度优于国内同类产品。八钢制造部 2015 年 5月
