Regular Article

Data Envelopment Analysis for steel production with the use of Total Material Requirement

Analyse de l’enveloppement des données pour la production d’acier avec l’utilisation de l’exigence de matériaux totaux

¹ Ritsumeikan University, Minami Kusatsu, Japan
² The University of Tokyo, Tokyo, Japan

^* e-mail: jordi-c@gst.ritsumei.ac.jp

Received: 28 June 2017
Accepted: 21 February 2018

Abstract

High properties of stainless steels can be achieved by adding alloying elements and/or by structure control through complex heat treatments. Evaluations of such processes have so far been made in terms of the carbon dioxide emissions emitted or the energy consumption, but less attention has been given to resource intensity and “hidden flows”. Using Data Envelopment Analysis (DEA), this study evaluates the efficiency of the environmental impact, characterised through Total Material Requirement (TMR), a measurement of hidden flows, and three properties (two mechanical and one chemical) of the materials obtained after manufacturing. Out of sample of 72 stainless steels it was found that seven (SUS312L, SUS836L, SUS447J1, SUSXM27, SUS410, SUS420F2, and SUS329J4L) showed the highest comparative efficiency, and that, when classifying the sample into four groups, the production of martensitic steels showed the highest efficiency (88%), followed by ferritic and duplex (82.6% each) and lastly austenitic (43.3%).

Résumé

Les propriétés élevées des aciers inoxydables peuvent être obtenues en ajoutant des éléments d’alliage et/ou en contrôlant la structure avec des traitements thermiques complexes. Les évaluations de ces processus ont été effectuées dans le cadre des émissions de dioxyde de carbone ou de consommation d’énergie, mais moins d’attention a été accordée à l’intensité des ressources et aux « flux cachés ». À l’aide de l’analyse de « Data Envelopment Analysis (DEA) » (l’analyse de l’enveloppement des données), cette étude évalue l’efficacité de l’impact environnemental par les « Total Material Requirement (TMR) » (besoins de matériaux totaux), une mesure des flux cachés et deux propriétés chimiques) des matériaux obtenus. Sur un échantillon de 72 aciers inoxydables, il a été trouvé que sept (SUS312L, SUS312L, SUS312L, SUS320, SUS420, SUS420, SUS420F2 et SUS329J4L) présentaient une efficacité comparée élevée, et que quand on classifie les échantillons en quatre groupes, la production d’aciers martensitiques a l’efficacité la plus élevée (88 %), suivi du ferritique et du duplex (82,6 % chacun), et finalement l’austénitique (43,3 %).