概要
Tata Steel は世界有数の鉄鋼メーカーです。同社は 26 か国で事業を展開し、年間 3,400 万トン (メートルトン) の鉄鋼生産能力を持ち、2021 年の売上高は 212 億ドルでした。
ISO14024 ベースの CII Green Pro 認証を取得したインド初の鉄鋼メーカーとして、Tata Steelは、産業運営における「優れた環境実践」の認証を受けています。同社のエンジニアは石灰石処理施設の効率向上に取り組み、シミュレーション モデリングを使用した結果、機械の稼働時間が減り、その結果コストが削減されました。
問題
石灰は、LD (Linz-Donawitz) 製鋼プロセスで使用される最も重要なフラックスです。LD プロセスでは厳格な品質管理と石灰の安定した供給が必要であるため、Tata Steelは石灰プラントを継続的に稼働させることになりました。同社は効率化が可能であると考え、石灰工場の プロセスを最適化するプロジェクトを開始しました。この工場には、生石灰を製造するために石灰石を焼成するための 9 つの窯がありました。石灰石の到着から石灰窯での焼成まで、石灰石供給路全体に沿ったプロセスを分析します。
工場では、石灰石はダンプラー（ロータリーカーダンプ）で降ろされ、ベルトコンベアで一次選別場に送られ、二段式選別工程を経ます。ふるい分け後、材料はストレージ ビンに移され、次にサージビンに移されます。サージビンから再びシングルデッキのスクリーニングプロセスを経て、計量ホッパーに移送されます。材料はスキップバケットを使用して上部から窯に投入されました。
エンジニアは、供給路が十分に利用されず、それを継続的に運用することは不必要だと考え、石灰石再生を最適化し、より適切なスケジュールを設定して、供給路の利用率を最大化し、運転時間を短縮することにしました。
ソリューション
Tata Steelのエンジニアは、さまざまな仮定のシナリオをテストし、石灰石供給路の利用状況を理解するためのモデルを開発しました。
シナリオ 1
サイトの現在の平均生産量はプラント データから計算され、シミュレーション モデルに入力され、いくつかの洞察が得られました。現在のペースでの生産は、たった 1 回の再生シフトだけで対応できます。すべての棚は 20% から 100% の容量を維持し、毎日 1 シフトだけストックヤードからストレージ ビンまでの供給路を稼働させるだけで十分です。
シナリオ 2
次のシミュレーション実験の目的は、供給路内のボトルネックを見つけることでした。AnyLogic でのモデリングは、ビン 2 の容量と計量フィーダー 3 および 4 が供給路のボトルネックであることを特定するのに役立ちました。
シナリオ 3
モデル開発者は、同様にサージ・ビンの供給路制約および利用に対する考慮を含めた最大の生産量を測定したいと考えていました。
サージ ビンが利用可能になったため、ビン 2 の在庫をサージ ビンに転送することができました。つまり、ビン 2 はもはや制約とはなり得ませんでした。これは、シフトの開始時にサージ ビンに空きスペースがあることが要因でした。その結果、生産量は増加しましたが、サージ ビンでの保存能力はわずか 6 時間しかありませんでした。その後、再度補充する必要がありました。
シナリオ 4
このモデルを使用したバッファーストック分析により、プラントはビン 2、ビン 3、およびビン 4 で維持する必要がある最小限のストックレベルを取得することができました。
初期在庫に最小容量 400 トンのサージ ビンを使用した場合、ビン 2 の制約は窯 1 ～ 6 には適用されなくなりました。この場合、第 1 窯から第 6 窯までのフル稼働が可能となります。
窯7 ～ 9 での 2 シフト分の生産に十分なバッファー在庫を維持できます。しかし、ビン内の利用可能な最小在庫は、故障が発生した場合に備えて、窯 1 から 6 までの 2 シフトの生産には十分ではありませんでした。
シナリオ 5
Tata Steelのエンジニアは、サーキット内のバッファーの在庫を理解し、十分なレベルを決定するためにスケジュールをテストしました。彼らは、日々の生産業務に最適な戦略を開発しました。
ストレージ ビンからサージ ビンへの移動には、8 時間又は 6 時間の 2 つの期間を要します。この供給路は 1 日あたり 10 時間停止でき、電力を節約できます。
結果
AnyLogic を使用したシミュレーションは、Tata Steel が供給路の利用率を最大化するのに役立ちました。モデルは、彼らの 5 つの実験を実施し、機械の稼動を減らし、電気関連のコストを削減できる有利なプラント運転スケジュールを開発しました。次に、専門家は 1 日あたりの消費電力削減量とコスト削減量を計算しました。
AnyLogic Conference 2021で Tata Steel が発表したこのケーススタディに関するビデオをご覧ください。
