SAS BASE統(tǒng)計分析軟件在質(zhì)量管理中的應(yīng)用

董 銳

(寶山鋼鐵股份有限公司上海梅山鋼鐵股份有限公司,江蘇 南京 210039)

鋼鐵產(chǎn)品大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)近年來應(yīng)用廣泛,越來越引起企業(yè)的重視。數(shù)據(jù)挖掘指的是從巨量的、不完全的、模糊的、有噪音的實際應(yīng)用數(shù)據(jù)中,提取隱藏在其中的、人們事先未知但有潛在利用價值的信息和過程。因為鋼鐵行業(yè)質(zhì)量風(fēng)險因素多且復(fù)雜又不穩(wěn)定,如果利用傳統(tǒng)的質(zhì)量風(fēng)險模式,并不足以發(fā)現(xiàn)內(nèi)在規(guī)律,需要利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),主要是通過識別海量信息中的潛在規(guī)律和特征,研判其可能存在的風(fēng)險嚴(yán)重等級和發(fā)生概率,如關(guān)聯(lián)性、指標(biāo)、分類等。

SAS(statistics Analysis System)是目前世界上應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件,它以運(yùn)行穩(wěn)定、功能強(qiáng)大著稱,尤其在制造行業(yè)中更是有著廣泛的應(yīng)用。梅鋼的信息化建設(shè)數(shù)據(jù)挖掘和分析,采用了SAS的解決方案。

1 梅鋼SAS BASE軟件的運(yùn)行環(huán)境

梅鋼產(chǎn)銷系統(tǒng)從2018年1月升級為新的產(chǎn)銷系統(tǒng),梅鋼產(chǎn)銷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)每天定點23點向產(chǎn)銷云數(shù)據(jù)庫拋數(shù)據(jù)。產(chǎn)銷云數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)訪問通過兩種方式實現(xiàn),即數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)訪問和SAS BASE(圖1)方式訪問。數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)中固定的報表由軟件公司開發(fā),質(zhì)量工程師也可以通過個性化操作進(jìn)行數(shù)據(jù)表的拼接,但局限性很大;采用SASE BASE雖然對編程要求較高,但靈活性和自由度較大,可以實現(xiàn)很多復(fù)雜的功能。數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)和SASE BASE兩種數(shù)據(jù)分析的優(yōu)缺點比較見表1。由于功能強(qiáng)大、執(zhí)行效率高、可移植性和可擴(kuò)展性強(qiáng)等多種優(yōu)勢,目前SAS BASE已廣泛應(yīng)用于梅鋼制造部一貫制質(zhì)量管理中。

表1 數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)和SAS BASE數(shù)據(jù)分析的優(yōu)缺點對比Table 1 Comparison of advantages and disadvantages of data warehouse system and SAS BASE

2 SAS BASE統(tǒng)計軟件在梅鋼一貫制質(zhì)量管理的應(yīng)用

SASE BASE在梅鋼質(zhì)量一貫制的應(yīng)用主要有質(zhì)量內(nèi)外設(shè)計防錯、典型產(chǎn)品質(zhì)量一貫制工藝數(shù)據(jù)的分析、重點過程參數(shù)的監(jiān)控及產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)等。SASE BASE應(yīng)用的原理一般是產(chǎn)品工程師編寫SAS BASE程序,抓取產(chǎn)銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)表格的拼接和勾連,并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行再加工,截取、剔除或轉(zhuǎn)化字段,根據(jù)篩選條件,顯示需要的數(shù)據(jù)或剔除不需要的數(shù)據(jù),根據(jù)需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)分類匯總或透視表的功能,必要的時候?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形化顯示。

2.1 質(zhì)量內(nèi)外設(shè)計防錯比對

梅鋼產(chǎn)銷系統(tǒng)的質(zhì)量模塊合同處理進(jìn)行質(zhì)量內(nèi)設(shè)計,一般情況下內(nèi)設(shè)計的結(jié)果要和外設(shè)計保持一致。外設(shè)計由銷售部下發(fā),即用戶需求什么,我們就要進(jìn)行質(zhì)量內(nèi)設(shè)計,滿足用戶的要求。個別特殊情況內(nèi)外設(shè)計不一致,但這需要產(chǎn)品工程師進(jìn)行質(zhì)量確認(rèn)。內(nèi)外設(shè)計不一致可能會導(dǎo)致嚴(yán)重后果,若產(chǎn)品未出廠必須要脫合同改判以及合同延期,若產(chǎn)品出廠就會導(dǎo)致用戶的質(zhì)量異議,如酸洗產(chǎn)品曾經(jīng)出現(xiàn)過用戶訂貨為切邊,而質(zhì)量設(shè)計為毛邊,導(dǎo)致用戶無法使用,甚至要求退貨。

技術(shù)防錯是將鑒別錯誤的邏輯寫成程序,通過SAS程序進(jìn)行校驗,從系統(tǒng)上解決人工防錯可能出現(xiàn)的疏漏,達(dá)到真正意義上的全面檢查,預(yù)防錯誤的發(fā)生。具體的措施是產(chǎn)品工程師編寫SAS BASE程序,抓取產(chǎn)銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)表格的拼接和勾連,將合同處理內(nèi)設(shè)計的結(jié)果與外設(shè)計用戶的要求數(shù)值進(jìn)行校核比對,若發(fā)現(xiàn)比對不一致,保留不一致的結(jié)果(圖2)。根據(jù)字段的類型不同可以分為字段的直接比對、間接比對、邏輯關(guān)系比對以及化學(xué)成分范圍比對。

2.1.1 內(nèi)外設(shè)計字段直接比對

如酸洗產(chǎn)品訂貨要求中的厚度公差要求有PT.T、PT.C、PT.B,在SAS程序中通過訂貨要求共同字段拼接內(nèi)外設(shè)計的厚度公差的字段值,顯示內(nèi)外設(shè)計不一致的字段值,由產(chǎn)品工程師確定內(nèi)外設(shè)計的差異是否存在風(fēng)險,類似的比對還有涂油量等。

2.1.2 內(nèi)外設(shè)計字段間接比對

如鍍(鋁)鋅產(chǎn)品中的后處理方式,通常情況外設(shè)計的字段和內(nèi)設(shè)計字段不相同,對于不相同的字段,由產(chǎn)品工程師確定內(nèi)外設(shè)計的差異是否合理,如果確認(rèn)差異是合理的,就將合理差異在程序異常值中剔除,不顯示。圖3為質(zhì)量設(shè)計內(nèi)外設(shè)計間接比對圖,圖中大圓區(qū)域為內(nèi)外設(shè)計不一致的顯示,小圓為產(chǎn)品工程師確認(rèn)的合理的差異,藍(lán)顏色陰影區(qū)域為真正有異常的數(shù)據(jù)。

2.1.3 內(nèi)外設(shè)計的邏輯關(guān)系比對

內(nèi)外設(shè)計字段之間存在著一定的邏輯關(guān)系,如酸洗產(chǎn)品的切邊方式和切邊量之間關(guān)系,如果切邊方式為切邊,那么切邊量必須大于0;如果切邊方式為毛邊,那么切邊量為0。如果不符合上述邏輯,SAS程序就可以將異常的數(shù)據(jù)顯示出來,由產(chǎn)品工程師確認(rèn)是否存在異常。

2018年4月,在用SAS程序比對的過程中發(fā)現(xiàn)某個合同號,用戶要求毛邊,質(zhì)量設(shè)計成切邊,發(fā)現(xiàn)錯誤后產(chǎn)品工程師及時修改了產(chǎn)品規(guī)范碼。

2.1.4 化學(xué)成分范圍比對

質(zhì)量設(shè)計時,有一類錯誤不可忽視,用戶要求某種元素的成分范圍較窄,而產(chǎn)品工程師在質(zhì)量設(shè)計時選擇了成分比較寬松的出鋼記號。目前產(chǎn)銷系統(tǒng)質(zhì)量模塊合同處理功能對放行成分和熔煉成分并不進(jìn)行比對,到綜判或轉(zhuǎn)用充當(dāng)質(zhì)量確認(rèn)時才會發(fā)現(xiàn)元素不合,那樣為時已晚,已經(jīng)是既成事實,煉鋼已經(jīng)完成,必須要脫合同進(jìn)行轉(zhuǎn)用充當(dāng),如果匹配不上期貨規(guī)格,只能報無委托現(xiàn)貨。期貨和現(xiàn)貨的差價巨大,特別對于合同量較大的合同,損失更大。

目前采取的SAS程序可以在煉鋼生產(chǎn)之前提早發(fā)現(xiàn)質(zhì)量設(shè)計成分異常的數(shù)據(jù),再由產(chǎn)品工程師評估是否存在風(fēng)險,如果確認(rèn)質(zhì)量設(shè)計存在錯誤,就可以把合同退回到原始狀態(tài)重新處理,從而避免錯誤的發(fā)生。

比對的主要邏輯如下:① 合同處理的放行成分和出鋼記號的熔煉成分進(jìn)行比對,熔煉成分比放行成分要窄,如果范圍寬,顯示出錯的元素項;②比對的合同為當(dāng)天往前推5個工作日、煉鋼投料之前的合同。

通過每天運(yùn)行比對程序,對質(zhì)量設(shè)計元素成分的錯誤進(jìn)行預(yù)警,及時進(jìn)行干預(yù),避免錯誤的發(fā)生。

2018年11月2日,比對發(fā)現(xiàn)某個合同號放行成分Mn要求為0～1.6%,熔煉成分Mn含量1.5%～1.7%,熔煉Mn上限比放行上限高。告知相關(guān)的產(chǎn)品工程師,最終通過措施將此出鋼記號的Mn含量上限控制在1.6%。

2.2 監(jiān)控質(zhì)量設(shè)計的一貫制參數(shù)

通過SAS BASE方式編寫代碼訪問相關(guān)的數(shù)據(jù)表,對拉伸試驗表、鋼卷的詳細(xì)信息、判定放行實績、熱軋的軋制實績和爐次代表成分?jǐn)?shù)據(jù)表進(jìn)行勾連和拼接,形成質(zhì)量一貫制數(shù)據(jù)表。

計算Cpk值(圖4)、符合率分析、正態(tài)檢驗等可以反映某種產(chǎn)品在某一時間段的性能控制水平(圖5)以及過程控制能力。這些數(shù)據(jù)對于產(chǎn)品工程師回復(fù)用戶詢單、同工序?qū)?biāo)以及作為質(zhì)量設(shè)計的依據(jù)具有重要意義,將代碼輸入到SAS BASE程序中就可以對統(tǒng)計量進(jìn)行圖形化展示。

利用SAS提供的可視化工具對統(tǒng)計匯總結(jié)果進(jìn)行可視化的展示,更直觀地理解分析結(jié)果,為后續(xù)質(zhì)量的決策支持打下良好的基礎(chǔ)。

通過對明細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯分析,構(gòu)建不同的維度和層次,就可以對問題進(jìn)行深層次分層揭示。如酸洗產(chǎn)品的腰折缺陷,用時間序列、產(chǎn)線、出鋼記號、冷卻時間、判定放行維度等多種維度,最終揭示了某一規(guī)格類的腰折表面缺陷和酸洗機(jī)組質(zhì)檢的判定放行存在強(qiáng)相關(guān)性,從而針對性地制定了措施,有力地推動了質(zhì)量問題的解決。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)

近期某產(chǎn)品用戶頻繁提出材料性能類的質(zhì)量異議,經(jīng)過調(diào)查,這些材料的力學(xué)性能貼近放行的上限或下限。由于鋼卷的性能在長度方向上存在波動,取樣位置的材料性能并不能表征整卷長度材料的性能,再疊加檢測誤差,用戶制樣的機(jī)加工方式不同(銑床或線切割)等原因,存在著質(zhì)保書性能合格,但用戶檢測不合格的情況。對于這種情況,一般由用戶和鋼廠協(xié)商解決,但是協(xié)商不一致時,用戶就會要求進(jìn)行第三方檢測,甚至?xí)岢鲑|(zhì)量異議要求理賠。那么如何有效地識別性能風(fēng)險因素并且實施有效的管控,已成為當(dāng)前應(yīng)該思考的關(guān)鍵性的問題。

采用SAS程序可以對貼近上下限的性能進(jìn)行標(biāo)識,創(chuàng)新地設(shè)計出預(yù)警發(fā)生率的指標(biāo),使風(fēng)險的指標(biāo)得以量化,便于統(tǒng)計。這個指標(biāo)用于評估貼近上下限發(fā)生率的比率,比率越高,貼近上下限的風(fēng)險就越大,從而對貼近上下限的風(fēng)險進(jìn)行有效地識別,對于預(yù)警發(fā)生率高的品種要引起產(chǎn)品工程師的足夠重視,重新審視一貫制工藝參數(shù)以及現(xiàn)場的過程控制水平,使性能實績遠(yuǎn)離上限或下限更靠近中心線,從而規(guī)避性能不合的風(fēng)險。

2.4 監(jiān)控現(xiàn)場的工藝參數(shù)

通過比對程序就可以對參數(shù)的變更進(jìn)行有效監(jiān)控,從而督促相關(guān)生產(chǎn)廠進(jìn)行整改。另外異常值為制造部工序工藝紀(jì)律檢查、控制計劃檢查提供了明確的數(shù)據(jù)證據(jù)。

3 結(jié)語

SAS BASE是一種高效的應(yīng)用工具,它具有功能強(qiáng)大,執(zhí)行效率高,可移植性和可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點。目前SAS BASE已廣泛應(yīng)用于梅鋼制造部一貫制質(zhì)量管理中,大幅提高產(chǎn)品工程師分析問題的工作效率。