自動(dòng)化與信息化技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量管控中的實(shí)踐應(yīng)用

程大軍

（江蘇蘇鋼集團(tuán)有限公司， 江蘇 蘇州 215151）

1 應(yīng)用背景

江蘇蘇鋼集團(tuán)有限公司（以下簡稱“蘇鋼”）是一個(gè)典型的特鋼生產(chǎn)型企業(yè)，擁有德國德馬克的100 t直流電弧爐、LF精煉爐、VD爐、意大利達(dá)涅利的5機(jī)5流和4機(jī)4流合金鋼大方坯連鑄機(jī)、810大棒材軋機(jī)、挪威原裝進(jìn)口紅外、超聲探傷等設(shè)備，裝備精良，工藝先進(jìn)，從而為后期質(zhì)量控制提供了良好的裝備保證。

蘇鋼管理層充分認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)于企業(yè)的重要性，勇于投入，大膽嘗試。

無論是制造裝備，還是管理方式，都為這一系列項(xiàng)目的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，創(chuàng)造了良好的開發(fā)環(huán)境[1]。

2 應(yīng)用的內(nèi)容及重點(diǎn)解決的問題

提高產(chǎn)品質(zhì)量的途徑和方法有很多，自動(dòng)化、信息化技術(shù)則是確保產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的重要手段。當(dāng)前企業(yè)卻大多停留于自動(dòng)化的層面，尤其是傳統(tǒng)的冶金制造企業(yè)。怎樣利用信息化的技術(shù)，將自動(dòng)化層面所不能呈現(xiàn)的東西更好地展現(xiàn)于企業(yè)管理中，尤其是質(zhì)量管控體系中，這是目前兩化融合的一個(gè)熱門課題。蘇鋼針對(duì)這一難題逐步開展了一系列的工作，如利用自動(dòng)化、信息化技術(shù)在生產(chǎn)的直接現(xiàn)場引入了覆蓋全流程的質(zhì)量控制項(xiàng)目。圖1為蘇鋼的生產(chǎn)工藝流程圖。

其中已實(shí)施部分質(zhì)量改進(jìn)項(xiàng)目包括以下幾點(diǎn)。

1）電爐、LF爐自動(dòng)上料及合金成份分析與自動(dòng)計(jì)算控制系統(tǒng)。在煉鋼環(huán)節(jié)中，合金消耗占整個(gè)產(chǎn)品制造成本的比重很大，因此準(zhǔn)確反映合金消耗數(shù)據(jù)對(duì)于測算生產(chǎn)成本顯得極為重要。不僅能準(zhǔn)確反映煉鋼車間的合金消耗情況，而且能按爐進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，自動(dòng)記錄下爐批號(hào)、料倉號(hào)、合金名稱、加料時(shí)間、加料重量等信息，從而保證此環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本與質(zhì)量控制[2]。

圖1 蘇鋼的生產(chǎn)工藝流程圖

2）快速分析室鋼水元素?cái)?shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要是為電爐、LF精煉爐、VD爐、連鑄生產(chǎn)系統(tǒng)提供有力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐。當(dāng)前冶煉的鋼水及鋼坯內(nèi)所含相關(guān)元素的含量，均通過該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與傳輸,實(shí)時(shí)呈現(xiàn)于爐前及各相關(guān)部門，為各爐前冶煉技術(shù)人員提供最有力的加料和調(diào)節(jié)依據(jù)，大大提高了生產(chǎn)效率，為電爐LF精煉爐、VD爐、連鑄階段的生產(chǎn)提供了良好的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)依據(jù)[3]。

3）連鑄液位自動(dòng)控制系統(tǒng)（連鑄坯質(zhì)量控制）。采用PLC自動(dòng)控制，結(jié)合PID調(diào)節(jié)技術(shù)，精準(zhǔn)控制連鑄液位，防止鑄坯粘結(jié)發(fā)生拉裂或漏鋼，同時(shí)穩(wěn)態(tài)控制結(jié)晶器振動(dòng)，周期性改變鋼液面和結(jié)晶器壁的相對(duì)位置，有利于改善結(jié)晶器內(nèi)壁表面的潤滑狀況，減少粘結(jié)阻力和摩擦阻力，從而有效改善連鑄坯的表面質(zhì)量。

4）連鑄自動(dòng)打號(hào)機(jī)控制系統(tǒng)。目前多數(shù)鋼坯生產(chǎn)企業(yè)在連鑄生產(chǎn)線上采用人工標(biāo)號(hào)，該方法存在工作效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷，因此越來越多的鋼企引入了鋼坯打號(hào)系統(tǒng)，同時(shí)也是鋼企為保證鋼材質(zhì)量所采取的手段之一。國外鋼鐵業(yè)已普遍采用自動(dòng)打號(hào)的方法，在鋼坯上打上鋼號(hào)、生產(chǎn)日期等標(biāo)記，以便發(fā)生質(zhì)量問題時(shí)查找原因，以免發(fā)生混鋼故障等。

5）紅外+超聲的雙探傷系統(tǒng)。紅外探傷是利用棒材通過高頻感應(yīng)線圈時(shí)，棒材表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用高頻感應(yīng)的趨膚效應(yīng)，在有缺陷的區(qū)域感應(yīng)電流受到缺陷阻礙，因而只能從缺陷周圍和下方流過，從而阻礙了電流的通路，導(dǎo)致在單位長度的表面上產(chǎn)生更多的電能，這將引起棒材局部表面溫度發(fā)生變化，該套裝備原裝挪威進(jìn)口[4]。

超聲探傷是利用超聲波束自探頭發(fā)射穿透至棒材內(nèi)部，遇到缺陷與棒材表面時(shí)分別發(fā)出的不同反射波形來判斷缺陷位置與大小，該套裝備選自德國GE公司進(jìn)口。

通過內(nèi)外結(jié)合的雙重探傷技術(shù)，進(jìn)一步提升了精整探傷能力和檢測水平，有力增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭力，同時(shí)更大大提高了經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品附加值。

6）蘇鋼信息平臺(tái)側(cè)質(zhì)量管理系統(tǒng)。從管理的角度出發(fā)，在蘇鋼全面推進(jìn)質(zhì)量管控體系平臺(tái)建設(shè)，即通過利用第三方成熟的信息化技術(shù)，使得現(xiàn)有的質(zhì)量管理體系再作提升，從信息流的角度使得每一包鋼水、每一根鋼坯以及到最后的每一根棒材都將擁有他們在全流程各個(gè)工序中的專屬身份信息，做到了蘇鋼銷出去的每根鋼坯或每根棒材等產(chǎn)品都是可追溯的。

3 應(yīng)用優(yōu)勢及效果

以上自動(dòng)化、信息化技術(shù)項(xiàng)目的實(shí)施在產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管控中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：一是能實(shí)時(shí)采集產(chǎn)品生產(chǎn)過程中有關(guān)質(zhì)量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)管理的數(shù)字化、透明化，提高產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管的時(shí)效性、準(zhǔn)確性和監(jiān)管效率；二是能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)管，尤其是隨著我國鋼鐵行業(yè)的集中度逐步提升，鋼企的跨區(qū)域生產(chǎn)和管理將成為考驗(yàn)鋼企生產(chǎn)質(zhì)量的一道坎，而信息化手段不受時(shí)空限制的特性，便于鋼企管理者隨時(shí)隨地監(jiān)控產(chǎn)品的生產(chǎn)[5]。

通過以上系統(tǒng)項(xiàng)目的引入，對(duì)生產(chǎn)所涉及的關(guān)鍵參數(shù)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、事前風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和事后事件追溯，有效保障企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的全程受控。以上系統(tǒng)的應(yīng)用可極大地提升本企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的監(jiān)管水平和效率，實(shí)現(xiàn)本企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的遠(yuǎn)程監(jiān)管，同時(shí)也為其他管理模塊單元在信息技術(shù)應(yīng)用的角度提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。也為同行業(yè)其他鋼鐵企業(yè)提供了很好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4 應(yīng)用前景

根據(jù)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的趁勢，普鋼的生產(chǎn)必將越來越艱難，越來越多的鋼企都將轉(zhuǎn)入附加值和利潤更高的特鋼生產(chǎn)，而以上這些與特鋼產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)的自動(dòng)化、信息化技術(shù)，則是分布于每個(gè)特鋼生產(chǎn)型企業(yè)中，如果將以上這些項(xiàng)目在全行業(yè)全面推廣，勢必會(huì)帶來很好的行業(yè)應(yīng)用效果。

中國目前大多還是普鋼型的鋼企,以上這些自動(dòng)化信息化技術(shù)在國內(nèi)鋼企的應(yīng)用還不算廣泛，專業(yè)從事此類項(xiàng)目研究的單位也并不多，如果能找到合適的投資商，將這一系列的項(xiàng)目打包研究實(shí)施，那樣隨著國家產(chǎn)業(yè)政策、市場形勢等多種因素的共同作用，會(huì)有越來越多的鋼企向特鋼轉(zhuǎn)型，那樣這些項(xiàng)目將會(huì)處于供不應(yīng)求的良好狀態(tài)[6]。

5 結(jié)語

目前，以上這一系列項(xiàng)目已經(jīng)全流程覆蓋于蘇鋼的整個(gè)生產(chǎn)線，為每道工序產(chǎn)品質(zhì)量密切把關(guān)，運(yùn)用效果良好，為蘇鋼產(chǎn)品質(zhì)量的提升與穩(wěn)定起到了相當(dāng)大的促進(jìn)作用，由以往的人為可控度差，提高為機(jī)器自動(dòng)可控的水平，更加科學(xué)合理，既省時(shí)省力，又能更好地提高產(chǎn)品質(zhì)量，起到了事半功倍的效果。目前蘇鋼產(chǎn)品已順利進(jìn)入國際市場，更是成功進(jìn)入一線車企供應(yīng)商隊(duì)伍，如：寶馬汽車量產(chǎn)曲軸；捷豹、路虎國內(nèi)首批認(rèn)證供應(yīng)商；通用、奔馳認(rèn)證工作進(jìn)行中；連續(xù)6年獲卡特彼勒優(yōu)秀供應(yīng)商稱號(hào)；齒輪鋼后橋齒占領(lǐng)國內(nèi)市場40%以上；切削用非調(diào)質(zhì)鋼全國排名前列，所有以上信息均說明，多年來蘇鋼在質(zhì)量提升方面的相關(guān)裝備投入和技術(shù)提升且成效顯著。