鋼鐵企業(yè)的質(zhì)量管理方式躍進

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中國鋼鐵行業(yè)近年來正面臨著內(nèi)外環(huán)境的巨大變化，用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，尤其是汽車工業(yè)、高端家電等行業(yè)對鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量要求日趨嚴格，產(chǎn)品的個性化需求越來越多，同時國內(nèi)鋼鐵企業(yè)面臨的行業(yè)競爭也日漸加劇。各鋼鐵企業(yè)都高度重視質(zhì)量管理工作。但傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方式已經(jīng)難以滿足當前用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，而充分利用大數(shù)據(jù)提高質(zhì)量管理的效率，從而提升企業(yè)的產(chǎn)品競爭力，已被越來越多的鋼鐵企業(yè)管理者所認同。

一、目前鋼鐵企業(yè)質(zhì)量管理普遍存在的問題

國內(nèi)大部分鋼鐵企業(yè)的信息化系統(tǒng)都是分階段、分產(chǎn)線和不同區(qū)域分步實施上線的，其功能不夠系統(tǒng)和完善?？蛻舻膫€性化需求無法全部在質(zhì)量設計中體現(xiàn)；生產(chǎn)質(zhì)量實績數(shù)據(jù)散落于不同的信息系統(tǒng)內(nèi)，上下工序間的質(zhì)量信息不能實現(xiàn)貫通和共享，對產(chǎn)品實現(xiàn)過程的信息和質(zhì)量信息跟蹤追溯困難；對產(chǎn)品實現(xiàn)的過程質(zhì)量控制缺乏有效的監(jiān)控，無法進行跨工序的跟蹤、傳遞、追溯和改進驗證，過程發(fā)生異常時信息無法及時獲取和采取應對措施；不能完全實現(xiàn)過程參數(shù)判鋼，判定效率低下，代表性不強，準確度不高；研發(fā)和工藝技術人員無法完整、快速獲取全工序的過程數(shù)據(jù)，系統(tǒng)不能為質(zhì)量設計和分析改進提供支持，導致質(zhì)量設計和改進的效率低、效果不理想等諸多問題。鋼鐵企業(yè)要實現(xiàn)與市場、用戶的無縫銜接，提升企業(yè)的競爭力，就要對質(zhì)量管理工作進行創(chuàng)新，提高企業(yè)在“質(zhì)量設計、質(zhì)量判定、質(zhì)量改進”等質(zhì)量管理方面的工作效率和效果，滿足客戶個性化需求；有必要將散落在各產(chǎn)線、各系統(tǒng)中的生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)采集并整合在一個大數(shù)據(jù)平臺上，在此平臺上構建一個集“客戶需求識別→基于個性化需求的質(zhì)量設計→過程質(zhì)量監(jiān)控→包含過程參數(shù)的質(zhì)量判定→全工序質(zhì)量分析與改進”為一體的質(zhì)量管理信息化系統(tǒng)，以支撐生產(chǎn)的全流程質(zhì)量管控及多業(yè)務協(xié)同。

二、建立企業(yè)級的大數(shù)據(jù)管理應用平臺

建立企業(yè)級的大數(shù)據(jù)管理應用平臺，即工廠數(shù)據(jù)庫。根據(jù)質(zhì)量管理業(yè)務的要求，建立質(zhì)量數(shù)據(jù)采集規(guī)則，將產(chǎn)品實現(xiàn)過程的全部數(shù)據(jù)，包括原輔材料采購、煉鋼、連鑄、熱軋、冷軋、產(chǎn)品出廠以及銷售、用戶使用等的產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的所有質(zhì)量信息采集到大數(shù)據(jù)管理應用平臺上，對質(zhì)量數(shù)據(jù)進行集中統(tǒng)一管理。1.數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集可分為過程實時數(shù)據(jù)采集和產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)采集。按設定的采集要求，主要對包括企業(yè)信息化系統(tǒng)和現(xiàn)場檢測儀表的數(shù)據(jù)進行自動采集。對不能自動采集的一些常見事件、狀態(tài)等，在各數(shù)據(jù)采集服務設置相應的手工數(shù)據(jù)輸入頁面，由操作人員根據(jù)實際情況錄入相應的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)歸集是對已收集到的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和跟蹤數(shù)據(jù)以確定的格式進行整理歸集。煉鋼和連鑄以生產(chǎn)爐次號為采集主對象，以鑄坯號為歸集目標，記錄生產(chǎn)爐次所對應的生產(chǎn)線上實時生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。熱軋按批（卷）號和長度為跟蹤單元進行精確地生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)歸集。冷軋覆蓋酸洗、熱鍍鋅以及彩涂等生產(chǎn)線，其數(shù)據(jù)歸集以準確物料跟蹤為基礎，以鋼卷號和帶鋼長度為跟蹤單元，記錄生產(chǎn)線上帶鋼所對應的測量點位置的實時生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)與鋼卷號、帶鋼長度進行匹配。2.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是根據(jù)工藝特性和分析需求所定制的規(guī)則，使數(shù)據(jù)成為有效的信息。建立相應的數(shù)據(jù)之間的關系，并按存儲模型的要求進行存儲。大數(shù)據(jù)管理應用平臺可以將過程參數(shù)匹配到板坯或鋼卷的相應位置上，以實現(xiàn)對各產(chǎn)線質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集和匹配（即將時間軸轉(zhuǎn)換為位置軸）。

三、大數(shù)據(jù)下的質(zhì)量管理應用與創(chuàng)新

通過構建企業(yè)級的大數(shù)據(jù)管理應用平臺，對產(chǎn)品實施過程質(zhì)量信息采集、質(zhì)量設計、質(zhì)量監(jiān)控、在線質(zhì)量判定、過程質(zhì)量追溯、質(zhì)量分析和改進。實時監(jiān)控產(chǎn)品的質(zhì)量情況，以評價各產(chǎn)線質(zhì)量水平。在質(zhì)量管理信息化系統(tǒng)中建立相關產(chǎn)品和冶金規(guī)范庫，作為質(zhì)量判定和改進的依據(jù)。通過質(zhì)量管理應用軟件和分析工具解決質(zhì)量控制、工藝優(yōu)化和質(zhì)量分析改進等問題。

1.基于大數(shù)據(jù)下的質(zhì)量設計

利用大數(shù)據(jù)管理應用平臺建立集中統(tǒng)一的產(chǎn)品規(guī)范數(shù)據(jù)庫和冶金規(guī)范數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量設計標準化和模塊化。產(chǎn)品規(guī)范庫模塊是指對產(chǎn)品質(zhì)量設計規(guī)范數(shù)據(jù)庫及工藝設計規(guī)則的模塊化管理。產(chǎn)品和冶金規(guī)范庫的建立需要明確產(chǎn)品本質(zhì)屬性定義、產(chǎn)品的使用要求、用戶特殊需求等事項，對產(chǎn)品從煉鋼到最終成品進行的工藝路徑設計、生產(chǎn)工藝目標控制參數(shù)設計、產(chǎn)品質(zhì)量控制要求及性能取樣判定標準等產(chǎn)品過程控制的規(guī)范化管理。貫徹產(chǎn)品質(zhì)量是設計出來的理念，基于大數(shù)據(jù)管理應用平臺中的歷史數(shù)據(jù)開展產(chǎn)品質(zhì)量設計，在成分設計、工序參數(shù)選擇、工藝路線確定等環(huán)節(jié)，通過歷史數(shù)據(jù)來確定最佳的產(chǎn)品設計和過程設計。ERP系統(tǒng)完成產(chǎn)品設計，質(zhì)量信息化管理系統(tǒng)完成過程設計和客戶特殊需求的補充設計。即與ERP下達的質(zhì)量設計結果在相互校驗、補充完善后，形成完整的產(chǎn)品制造過程控制目標、檢驗與判定標準。質(zhì)量設計的結果可以自動按照規(guī)定格式形成質(zhì)量計劃、控制計劃等技術文檔。質(zhì)量管理信息化系統(tǒng)支持對質(zhì)量設計的規(guī)則基于歷史數(shù)據(jù)進行驗證，即質(zhì)量設計完成后，用歷史數(shù)據(jù)對質(zhì)量設計的規(guī)則進行驗證，從而可以準確地對未來產(chǎn)品的接單能力做出評估。

2.利用大數(shù)據(jù)對過程質(zhì)量實施監(jiān)控和評價

（1）基于實時的大數(shù)據(jù)平臺，依據(jù)冶金規(guī)范中的參數(shù)值，應用SPC判異規(guī)則，對影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要工藝參數(shù)實施在線監(jiān)控及預警。建立過程質(zhì)量預警系統(tǒng)，及時向現(xiàn)場操作及質(zhì)量管理崗位提供制造過程重要工藝參數(shù)變化及預警信息，對質(zhì)量異常事件自動進行報警。（2）對關鍵工藝參數(shù)采用SPC規(guī)則進行監(jiān)控，進行關鍵工藝參數(shù)分析，通過維護判異準則，自動生成控制圖，形成評價報告。（3）開發(fā)產(chǎn)線質(zhì)量評價模型，綜合過程參數(shù)、產(chǎn)品指標參數(shù)、生產(chǎn)裝備情況，定期自動對產(chǎn)線進行質(zhì)量控制能力指數(shù)評價，以利于產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改善。（4）針對一些無法直接測量的工藝質(zhì)量參數(shù)，采用軟件測量模型進行預報后，并統(tǒng)一納入監(jiān)控參數(shù)進行監(jiān)控。（5）建立專家質(zhì)量診斷系統(tǒng)，在產(chǎn)線出現(xiàn)質(zhì)量問題時，利用大數(shù)據(jù)快速定位導致問題出現(xiàn)的工序及關鍵工藝參數(shù)，提出預診斷報告書。

3.應用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)質(zhì)量自動判定

產(chǎn)品質(zhì)量的自動判定：包括鑄坯分級判定、過程產(chǎn)品判定和熱軋、冷軋、涂鍍等產(chǎn)品的出廠檢驗判定。當產(chǎn)品生產(chǎn)完成后，質(zhì)量管理信息化系統(tǒng)根據(jù)預先維護的質(zhì)量檢驗判定規(guī)則對產(chǎn)品進行自動質(zhì)量判定。判定使用的數(shù)據(jù)包括訂單信息、鋼種信息、產(chǎn)品的理化檢驗結果、過程質(zhì)量參數(shù)、過程異常事件、產(chǎn)品外形尺寸、表面質(zhì)量數(shù)據(jù)等。（1）鑄坯質(zhì)量分級判定：依據(jù)板坯質(zhì)量判定規(guī)則，對煉鋼的轉(zhuǎn)爐、合金微調(diào)站、LF爐、RH、連鑄等各工序的工藝參數(shù)，以及鑄坯表面質(zhì)量的檢查結果，完成板坯質(zhì)量分級判定，最終的綜合質(zhì)量結果會匹配到每一塊板坯。（2）產(chǎn)品表面缺陷自動判定：鋼卷的表面質(zhì)量自動判定是基于表面檢測系統(tǒng)對表面缺陷的準確識別和維護一套完善的表面缺陷檢判規(guī)則，最終實現(xiàn)對表檢儀檢測出的缺陷進行自動判定。（3）出廠產(chǎn)品的質(zhì)量判定：依據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量判定規(guī)則，對采集熱軋各產(chǎn)線表面質(zhì)量檢查儀的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和圖片，并準確識別各種缺陷，實現(xiàn)自動判定。根據(jù)冷軋各產(chǎn)線表面質(zhì)量檢查儀的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和圖片，依據(jù)判定標準并結合客戶特殊需求，實現(xiàn)自動判定。

4.工序質(zhì)量追溯和表面缺陷跟蹤

基于大數(shù)據(jù)管理應用平臺，實現(xiàn)了從煉鋼、連鑄、熱軋、冷軋、涂鍍等產(chǎn)品的全流程工藝質(zhì)量追溯和分析。可按物料、訂單、時間、鋼種等多種條件追溯，獲取多工序的過程參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)，進行工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯分析、工藝設定數(shù)據(jù)追溯、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯、同批次物料工藝參數(shù)對比追溯分析、跨工序工藝質(zhì)量參數(shù)追溯分析等，以找出制造過程工藝、質(zhì)量參數(shù)等差異，定位問題的原因。

5.大數(shù)據(jù)基礎上的質(zhì)量持續(xù)改進

應用大數(shù)據(jù)管理應用平臺和統(tǒng)計分析工具，建立質(zhì)量管理、質(zhì)量設計、工藝優(yōu)化質(zhì)量數(shù)據(jù)分析平臺，為工藝技術人員持續(xù)改進產(chǎn)品質(zhì)量和新產(chǎn)品開發(fā)提供支持。通過大數(shù)據(jù)管理應用平臺，實現(xiàn)了對客戶技術檔案的管理，包括客戶的基本信息、客戶的原材料采購信息、客戶的產(chǎn)品信息、客戶的質(zhì)量反饋及客戶的特殊需求等信息的管理。也可以基于客戶服務系統(tǒng)的質(zhì)量異議數(shù)據(jù)庫，對質(zhì)量異議進行統(tǒng)計和分析，對發(fā)生質(zhì)量異議的產(chǎn)品進行全流程的質(zhì)量追溯。建立了高效、便捷的數(shù)據(jù)分析工具及KPI報表生成工具，以便于對質(zhì)量狀況進行分析。可以按照班、日、周、月、年自動生成統(tǒng)計報表。大數(shù)據(jù)下的企業(yè)質(zhì)量管理創(chuàng)新，實現(xiàn)了質(zhì)量管理的精細化和高效化，大大提高了質(zhì)量管理的效率和水平。大數(shù)據(jù)管理平臺，采集從原輔材料進廠到產(chǎn)品運達用戶使用全過程的質(zhì)量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理和高效利用；在大數(shù)據(jù)平臺上基于數(shù)據(jù)和分析進行的質(zhì)量設計、質(zhì)量監(jiān)控、質(zhì)量判定和質(zhì)量分析改進更加嚴謹精準和及時規(guī)范，有利于滿足用戶提出的個性化需求，為從根本上實現(xiàn)品種結構的轉(zhuǎn)型升級提供基礎保障。但也需要特別指出，實時采集的數(shù)據(jù)與鋼卷的精確匹配極為關鍵，匹配的準確性將直接影響缺陷跟蹤的準確性，最終影響質(zhì)量追溯、處置的準確性和產(chǎn)品質(zhì)量分析改進的效果。

作者:張文洋 單位:馬鞍山鋼鐵股份有限公司