不銹鋼冷軋帶鋼質(zhì)量智能管控的探索與實(shí)踐

楊瑞軍

（中國(guó)寶武山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

不銹鋼冷軋帶鋼工藝制程包括煉鋼、熱軋和冷軋三大工序。各工序中子工序多、機(jī)組多，設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)疊加后質(zhì)量管控難度大，傳統(tǒng)的質(zhì)量管理主要依靠人，工序產(chǎn)出由質(zhì)檢工判定質(zhì)量是否合格，過(guò)程控制由工藝技術(shù)人員分析判定是否合規(guī)。這種管控模式數(shù)據(jù)分析量有限，質(zhì)量易出現(xiàn)波動(dòng)，且質(zhì)量波動(dòng)問(wèn)題處理滯后，尤其是不銹鋼冷軋帶鋼產(chǎn)品對(duì)性能、表面質(zhì)量要求極高，過(guò)程參數(shù)波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的一致性有較大的影響[1]。

不銹鋼冷軋帶鋼產(chǎn)品種類(lèi)多（300 系、400 系、超純等）、規(guī)格多變（厚度為0.5～6.0 mm，寬度為1 000～1 650 mm），不同產(chǎn)線(xiàn)機(jī)組交叉生產(chǎn)，性能、表面控制難度極大，過(guò)程參數(shù)波動(dòng)容易產(chǎn)生表面質(zhì)量問(wèn)題，常見(jiàn)的搓擦印、水印、酸化印等表面質(zhì)量問(wèn)題無(wú)法達(dá)到用戶(hù)的需求[2]。

生產(chǎn)制造MES 系統(tǒng)和機(jī)組L2 控制系統(tǒng)對(duì)一部分設(shè)備的過(guò)程參數(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)抓取保存，但質(zhì)量問(wèn)題需要事后由人工對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，存在工藝參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)不足、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)繁瑣、質(zhì)量改進(jìn)效率低等問(wèn)題。

為提高產(chǎn)品連續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性、快速發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題、提升質(zhì)量改進(jìn)效率，研究建立不銹鋼冷軋帶鋼智能管控系統(tǒng)。本系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)中臺(tái)構(gòu)建質(zhì)量數(shù)據(jù)域，開(kāi)發(fā)全流程質(zhì)量管控模型和質(zhì)量缺陷分析功能，利用計(jì)算機(jī)對(duì)各工序產(chǎn)出的材料質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警和判定，通過(guò)質(zhì)量缺陷分析功能，對(duì)全流程數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空匹配與串接，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全鏈路、全要素質(zhì)量的高效管控。

1 不銹鋼冷軋帶鋼智能管控系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)不銹鋼冷軋帶鋼質(zhì)量分析、產(chǎn)品波動(dòng)、競(jìng)爭(zhēng)力落后的問(wèn)題，在原有各工序、各機(jī)組生產(chǎn)控制系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)備基礎(chǔ)上實(shí)施數(shù)據(jù)整合，形成各廠(chǎng)數(shù)據(jù)中心，并以此搭建數(shù)據(jù)中臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)中臺(tái)構(gòu)建產(chǎn)品全鏈路、全要素的高效質(zhì)量管控模型，為質(zhì)量管控模型提供支撐[3]。

系統(tǒng)架構(gòu)共分為三層：數(shù)據(jù)層、模型層、系統(tǒng)層，具體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 智能管控系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 不銹鋼智能管控系統(tǒng)的實(shí)施

不銹鋼冷軋帶鋼智能管控系統(tǒng)主要通過(guò)工序質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量管控模型建設(shè)、質(zhì)量追溯分析三個(gè)步驟實(shí)施建設(shè)。

1.2.1 數(shù)據(jù)的采集、整合及治理

確定各工序質(zhì)量管控關(guān)鍵參數(shù)，如表1 所示，通過(guò)云邊大數(shù)據(jù)平臺(tái)，整合各工序、各系統(tǒng)過(guò)程質(zhì)量參數(shù)控制實(shí)績(jī)，相關(guān)數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)。高頻數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)治理對(duì)齊到冷軋帶鋼材料。以規(guī)則配置表或動(dòng)態(tài)腳本的形式建立不銹鋼冷軋帶鋼全流程各工序不同鋼種、不同規(guī)格、不同參數(shù)的監(jiān)控及判定標(biāo)準(zhǔn)，如表2 所示。

表1 不銹鋼冷軋帶鋼冷軋各工序質(zhì)量管控關(guān)鍵參數(shù)

表2 不銹鋼冷軋帶鋼管控規(guī)則示例

1.2.2 質(zhì)量管控模型與質(zhì)量智能監(jiān)控

針對(duì)各工序不同機(jī)組設(shè)備和工藝特點(diǎn)建立單工序質(zhì)量監(jiān)控、判定模型。冷軋帶鋼從各工序產(chǎn)出時(shí)，每個(gè)材料的過(guò)程參數(shù)控制數(shù)據(jù)在第一時(shí)間采集到數(shù)據(jù)中臺(tái)，數(shù)據(jù)中臺(tái)將整合后的數(shù)據(jù)傳送到對(duì)應(yīng)的監(jiān)控或判定模型。

各模型按照配置好的管控規(guī)則自動(dòng)對(duì)產(chǎn)出材料進(jìn)行質(zhì)量預(yù)警和判定。產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)警、判定結(jié)果與生產(chǎn)時(shí)間、工藝實(shí)績(jī)、裝備實(shí)績(jī)相互結(jié)合；將半成品、成品的顯性和隱性質(zhì)量參數(shù)數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品制造全過(guò)程精細(xì)化質(zhì)量管控。

1.2.3 質(zhì)量追溯與分析

基于過(guò)程質(zhì)量管控項(xiàng)目和各工序質(zhì)量監(jiān)控、判定模型結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)品訂貨要求，將工藝、設(shè)備、輔料、能量介質(zhì)等不同維度信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，構(gòu)建質(zhì)量多因素?cái)?shù)據(jù)追溯和分析模型，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題多維度一鍵追溯與分析[4]。

上述質(zhì)量管控模型是系統(tǒng)的核心功能，在此基礎(chǔ)上可以擴(kuò)展體系管理、產(chǎn)品審核管理、顧客需求識(shí)別、文件控制管理等模塊，形成綜合的質(zhì)量管控系統(tǒng)。

2 結(jié)論

太鋼不銹鋼冷軋帶鋼質(zhì)量智能管控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)運(yùn)行，徹底改變了太鋼傳統(tǒng)質(zhì)量分散監(jiān)控和質(zhì)量追溯模式，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量管理的扁平化、集中化、一體化，對(duì)質(zhì)量控制、質(zhì)量改進(jìn)和產(chǎn)品質(zhì)量提升起到了積極推動(dòng)作用?？蓪⒃擁?xiàng)目整體架構(gòu)、技術(shù)方案、實(shí)施方法可應(yīng)用于其他鋼鐵企業(yè)質(zhì)量管理信息化系統(tǒng)建設(shè)，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。