生产运作管理应用案例

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-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）。

1．2 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2015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。根据项目管理的关键路径法，项目管理的基本要素包括：①项目定义-确定项目的目标、明确项目所需资源与人力；②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；③活动关系-描述所有活动之间的相互关系、先后顺序限制；④项目调度-规定所有活动开始、结束时间；⑤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2100×120×96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：65×180×4100，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，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

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

5.2 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。要完成本项目的3条路径。

表4 关键路径

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修正为5

表5 关键路径

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/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)=a×5000+5000×10+（5000×100）÷（a ×50） 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)=4×5000+5000×10+（5000×100）÷（4×50）=95000元。

F 活动时间=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

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