鋼鐵行業(yè)質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

摘 要：研究主要提供一種熱軋機(jī)組、冷軋機(jī)組的交叉供料全流程的方法，解決原訂單質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)的冷軋終端客戶(hù)信息與新區(qū)PSI產(chǎn)銷(xiāo)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行對(duì)接，旨在開(kāi)發(fā)一套先進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)本部與新區(qū)產(chǎn)品集中一貫制質(zhì)量設(shè)計(jì)，支撐全流程按單排程。

關(guān)鍵詞：冶金行業(yè)；質(zhì)量設(shè)計(jì)；交叉供料

RESEARCH AND APPLICATION OF QUALITY DESIGN SYSTEM IN THE STEEL INDUSTRY

Han Yufang

（Tangshan Huitang IoT Technology Co.， Ltd. Tangshan 063000，China）

Abstract：This study mainly provides a method for the full process of cross feeding between hot rolling and cold rolling units， which solves the problem of the lack of integration between the cold rolling end customer information of the original order quality design system and the PSI production and sales system of the new area. The aim is to develop an advanced product quality design system to achieve centralized and consistent quality design between the headquarters and the new area products， and support the whole process scheduling according to orders.

Key words： metallurgical industry；quality design；cross feeding

0 前 言

隨著新區(qū)1 580機(jī)組和2 030冷軋項(xiàng)目的實(shí)施，“熱軋機(jī)組、冷軋機(jī)組的交叉供料全流程一貫制質(zhì)量設(shè)計(jì)”成為目前系統(tǒng)瓶頸問(wèn)題，原訂單質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)的冷軋終端客戶(hù)信息與新區(qū)PSI產(chǎn)銷(xiāo)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行對(duì)接，導(dǎo)致信息流中斷，影響熱軋產(chǎn)品對(duì)后續(xù)客戶(hù)的識(shí)別和檢驗(yàn)以及新區(qū)與本部產(chǎn)能平衡。本研究旨在開(kāi)發(fā)一套先進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)本部與新區(qū)產(chǎn)品集中一貫制質(zhì)量設(shè)計(jì)，支撐全流程按單排程。

1 系統(tǒng)概述

項(xiàng)目主要聚焦于業(yè)務(wù)調(diào)研和系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)調(diào)研階段，我們充分與公司質(zhì)量管理部、技術(shù)中心進(jìn)行調(diào)研學(xué)習(xí)同時(shí)，還與多家鋼鐵企業(yè)合作，收集了大量的實(shí)際數(shù)據(jù)和案例，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了有力的支持。通過(guò)用例圖、數(shù)據(jù)流圖等技術(shù)完成系統(tǒng)需求分析與概要設(shè)計(jì)，識(shí)別出系統(tǒng)核心功能與業(yè)務(wù)流程。確立系統(tǒng)功能架構(gòu)與業(yè)務(wù)架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行開(kāi)發(fā)工序與數(shù)據(jù)選型。選用B/S系統(tǒng)架構(gòu)下用戶(hù)體驗(yàn)及界面友好型強(qiáng)。采用JavaEE技術(shù)實(shí)現(xiàn)訂單質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)選用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)介紹

新高強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)研發(fā)目的，是滿(mǎn)足公司新區(qū)與本部交叉供料市場(chǎng)形勢(shì)下，實(shí)現(xiàn)以用戶(hù)為中心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)及生產(chǎn)管控，為高強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員提供一套先進(jìn)的信息化平臺(tái)。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)有關(guān)的基本業(yè)務(wù)信息如產(chǎn)品大類(lèi)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品工藝路徑、產(chǎn)品控制計(jì)劃相關(guān)工藝控制參數(shù)等基礎(chǔ)信息，接收產(chǎn)品銷(xiāo)售訂單，調(diào)用訂單質(zhì)量設(shè)計(jì)展開(kāi)邏輯算法為業(yè)務(wù)人員和其他系統(tǒng)提供訂單設(shè)計(jì)結(jié)果所有信息。

該系統(tǒng)首先由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)管理人員與控制計(jì)劃管理人員，在系統(tǒng)中定義以及維護(hù)相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)則數(shù)據(jù)。接收到銷(xiāo)售訂單后，系統(tǒng)自動(dòng)檢索各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)文件按其規(guī)則逐一計(jì)算各類(lèi)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以及控制參數(shù)；通過(guò)系統(tǒng)及接口，將設(shè)計(jì)傳遞給下游計(jì)劃排產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、質(zhì)量判定系統(tǒng)、質(zhì)保書(shū)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

3 數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

3.1 工藝數(shù)據(jù)模型

工藝數(shù)據(jù)模型是用來(lái)描述產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中使用的工藝數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)、物料規(guī)格計(jì)算數(shù)據(jù)、機(jī)組工藝參數(shù)等。用戶(hù)可以根據(jù)需要將任一對(duì)象進(jìn)行封鎖。例如，用戶(hù)可以對(duì)某些不適用的工藝路線進(jìn)行封鎖，并且可以對(duì)工藝路線的開(kāi)始有效時(shí)間和截止有效時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，這與OD中的產(chǎn)線族封鎖功能類(lèi)似。系統(tǒng)在訂單展開(kāi)過(guò)程中，會(huì)對(duì)所有涉及到的對(duì)象進(jìn)行檢驗(yàn)，如果超出有效時(shí)間期限，會(huì)進(jìn)行報(bào)錯(cuò)提示。

3.1.1 產(chǎn)品

定義和顯示產(chǎn)品。產(chǎn)品用于錄入銷(xiāo)售訂單時(shí)選擇生產(chǎn)的產(chǎn)品。每一個(gè)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)一條或多條工藝路線。產(chǎn)品定義的細(xì)致程度根據(jù)實(shí)際需求來(lái)定，產(chǎn)品越細(xì)，每個(gè)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的工藝路線減少，且工藝路線越容易維護(hù)，即工藝路線分支越少，但相應(yīng)的，產(chǎn)品的維護(hù)量會(huì)增加。反之，產(chǎn)品的維護(hù)量減少，但工藝路線維護(hù)難度會(huì)增加。

3.1.2 機(jī)組

定義機(jī)組設(shè)備。機(jī)組設(shè)備參數(shù)中一般配置機(jī)組的極限規(guī)格，從而在訂單展開(kāi)過(guò)程中對(duì)極限規(guī)格做檢查。如果工序的物料形變計(jì)算規(guī)格超過(guò)極限規(guī)格，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)錯(cuò)提示。如果是完全可替換機(jī)組，可以將這些機(jī)組進(jìn)行分組，并且分配給工序。 OD中，在維護(hù)機(jī)組時(shí)，需要定義機(jī)組對(duì)應(yīng)的工序及工藝代碼。

3.1.3 工序

一個(gè)工序的生產(chǎn)可以在一個(gè)設(shè)備或一個(gè)設(shè)備分組上完成，并且可以將若干個(gè)工序定義成工序組。例如：酸軋機(jī)組既可以完成酸軋工序功能，也可以完成酸洗工序功能。針對(duì)這種需求，在OD中定義成兩個(gè)工序，都是對(duì)應(yīng)酸軋機(jī)組。在工藝路線（產(chǎn)線族）定義中，定義兩個(gè)不同的工藝路線，分別使用酸軋工序和酸洗工序。也可以只定義一個(gè)酸軋工序，對(duì)應(yīng)酸洗機(jī)組，給工序定義一個(gè)加工方式參數(shù)（酸軋加工方式和酸洗加工方式），在訂單展開(kāi)過(guò)程中，根據(jù)生產(chǎn)工藝規(guī)則，計(jì)算工序?qū)?yīng)的加工方式。

3.1.4 物料形變（尺寸推導(dǎo)）

用于推導(dǎo)物料在生產(chǎn)過(guò)程通過(guò)某一工序時(shí)的物料規(guī)格變化。物料形變會(huì)根據(jù)位置，依次對(duì)物料形變參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，例如物料的寬度、厚度等。在進(jìn)行物料形變計(jì)算時(shí)，可以對(duì)某一個(gè)參數(shù)進(jìn)行多次賦值，后續(xù)再引用的時(shí)候，會(huì)使用最后一次賦值結(jié)果參與后續(xù)尺寸推導(dǎo)計(jì)算。

3.1.5 工藝路線（產(chǎn)線族）定義

工藝路線分主路線與子路線。一般主路線對(duì)應(yīng)具體某個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)路線。子路線用于將常用的幾個(gè)工序定義為一個(gè)整體，被分配在工藝路線主路線中。工藝路線是由若干個(gè)工序或工序分組組成。訂單展開(kāi)過(guò)程中，對(duì)于工序分組，通過(guò)決策表規(guī)則，從工序分組中選擇一個(gè)具體的工序；對(duì)于物料形變分組，通過(guò)決策表規(guī)則，從物料形變分組中選擇一個(gè)具體的物料形變進(jìn)行物料規(guī)格計(jì)算。工藝路線中工序的順序是用戶(hù)自己維護(hù)的，所以可以方便的在工藝路線中定義工序的前后順序。并且OD中可以對(duì)工序定義條件，根據(jù)特性來(lái)判斷是否經(jīng)過(guò)某一工序，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)組鏈的組合。

3.1.6 生產(chǎn)指導(dǎo)/工藝參數(shù)組

OD中可以將若干工藝參數(shù)分配個(gè)一個(gè)生產(chǎn)指導(dǎo)，也就是工藝參數(shù)組的概念，然后將生產(chǎn)指導(dǎo)分配給機(jī)組。并且可以針對(duì)每一個(gè)工藝參數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)的計(jì)算規(guī)則，可以使用固定值，表達(dá)式，或者使用決策表，可以根據(jù)需要靈活配置。希望工藝參數(shù)組有權(quán)限控制，例如只有熱軋業(yè)務(wù)人員才有權(quán)限修改熱軋工藝參數(shù)組的數(shù)據(jù)。

3.1.7 動(dòng)態(tài)質(zhì)量設(shè)計(jì)

系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)質(zhì)量設(shè)計(jì)，可以根據(jù)板坯的實(shí)際化學(xué)成分或性能的細(xì)分區(qū)間、工藝參數(shù)等，以及MIC和生產(chǎn)工藝路線對(duì)后續(xù)某一工序的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有兩種調(diào)整方式，一種是對(duì)原有的工藝參數(shù)值進(jìn)行Δ調(diào)整；另一種是覆蓋原有的工藝參數(shù)值，使用新的工藝參數(shù)值。通過(guò)質(zhì)量標(biāo)記鏈的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)質(zhì)量設(shè)計(jì)。

質(zhì)量標(biāo)記鏈的參數(shù)是用于根據(jù)物料實(shí)際產(chǎn)出的結(jié)果，例如成分、性能等，調(diào)整后續(xù)生產(chǎn)工序的工藝參數(shù)。

3.1.8 客戶(hù)特殊需求

不同的客戶(hù)會(huì)有不同的特殊需求，例如要增加新的檢驗(yàn)、對(duì)某一檢驗(yàn)指標(biāo)加嚴(yán)或者客戶(hù)針對(duì)某一次訂貨有特殊的公差要求等等。當(dāng)客戶(hù)銷(xiāo)售單中有特殊需求時(shí)，例如成分加嚴(yán)或性能加嚴(yán)，不管訂單展開(kāi)是否成功，都需要人工確認(rèn)。

3.2 質(zhì)量數(shù)據(jù)模型

3.2.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展

定義執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，如國(guó)標(biāo)、歐標(biāo)等。客戶(hù)在訂貨時(shí)會(huì)選擇標(biāo)準(zhǔn)和外部鋼牌號(hào)來(lái)訂貨。訂貨所需的技術(shù)協(xié)議、客戶(hù)標(biāo)準(zhǔn)等，也需要在此維護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展是對(duì)出廠標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步劃分，這與OD中的最終用戶(hù)碼用法一樣。定義出廠牌號(hào)?？蛻?hù)在訂貨時(shí)會(huì)選擇執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和出廠鋼牌號(hào)來(lái)進(jìn)行訂貨。

3.2.2 外部質(zhì)量與PSR

定義外部質(zhì)量，由標(biāo)準(zhǔn)和牌號(hào)共同組成，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)+出廠牌號(hào)=外部質(zhì)量EQ。創(chuàng)建時(shí)外部質(zhì)量ID會(huì)自動(dòng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和牌號(hào)生成。外部質(zhì)量是最寬松的一套要求。即客戶(hù)選擇完標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)后，對(duì)應(yīng)到系統(tǒng)即外部質(zhì)量。參數(shù)中配置相關(guān)的成分要求等。

當(dāng)有了新的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)或?qū)υ袠?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新，如果對(duì)應(yīng)的工藝和質(zhì)量要求不需要發(fā)生變化，客戶(hù)希望能將新的標(biāo)準(zhǔn)與原有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)使用原有的工藝和質(zhì)量要求進(jìn)行展開(kāi)，不希望再重復(fù)維護(hù)一遍工藝和質(zhì)量數(shù)據(jù)，但是訂單的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)保書(shū)內(nèi)容使用新的標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)。

3.2.3 內(nèi)部質(zhì)量IQ與MIC

通過(guò)選擇外部質(zhì)量，標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展，合金牌號(hào)擴(kuò)展生成內(nèi)部質(zhì)量，外部質(zhì)量EQ+標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展STS Ex+牌號(hào)擴(kuò)展STG Ex=內(nèi)部質(zhì)量IQ。內(nèi)部質(zhì)量是對(duì)外部質(zhì)量的一次加嚴(yán)，對(duì)應(yīng)到生產(chǎn)時(shí)的內(nèi)控要求。配置成分時(shí)只需要將加嚴(yán)的成分配置到內(nèi)部質(zhì)量中而無(wú)需配置全部，內(nèi)部質(zhì)量會(huì)自動(dòng)將外部質(zhì)量的成分性能要求與自身的參數(shù)做并集加嚴(yán)。

3.2.3 成品檢化驗(yàn)

目前的OD系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)訂單生產(chǎn)所需的檢化驗(yàn)項(xiàng)目及檢化驗(yàn)指標(biāo)，例如化學(xué)成分要求、性能要求、表面質(zhì)量要求等。將檢化驗(yàn)項(xiàng)目分配給IQ或EQ，并且可以設(shè)置分配條件，當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)，訂單設(shè)計(jì)過(guò)程中才會(huì)將相應(yīng)的檢化驗(yàn)項(xiàng)目分配給訂單。并且可以針對(duì)每一個(gè)檢化驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)相應(yīng)的取樣要求，例如取樣規(guī)則、取樣數(shù)量、取樣工序等?？梢葬槍?duì)檢化驗(yàn)項(xiàng)目和檢化驗(yàn)指標(biāo)，標(biāo)示出是否需要在質(zhì)保書(shū)中進(jìn)行打印。

3.2.4 表面質(zhì)量等級(jí)

表面質(zhì)量要求S1、S2、S3等，等級(jí)由低到高。例如客戶(hù)訂貨表面質(zhì)量要求為S2，根據(jù)不同的鋼種類(lèi)別、用戶(hù)、用途等，需要使用更高等級(jí)的表面質(zhì)量要求來(lái)進(jìn)行交貨，也就是內(nèi)控表面質(zhì)量要求，比如S3，這也是最后一道工序的表面質(zhì)量要求。根據(jù)內(nèi)控表面質(zhì)量要求、鋼種類(lèi)別、產(chǎn)線族和產(chǎn)品中分類(lèi)等來(lái)推導(dǎo)各工序的表面質(zhì)量要求。

4 與外部系統(tǒng)通信集成設(shè)計(jì)

4.1 銷(xiāo)售訂單管理功能

質(zhì)量設(shè)計(jì)管控平臺(tái)系統(tǒng)具有能與SAP、產(chǎn)銷(xiāo)、MES、質(zhì)保書(shū)等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)和業(yè)務(wù)的無(wú)縫集成。銷(xiāo)售訂單管理包括三個(gè)子模塊：1）銷(xiāo)售訂單概覽功能。用戶(hù)通過(guò)該功能檢索到所有接收到的銷(xiāo)售訂單，包括：校驗(yàn)失敗、校驗(yàn)成功、設(shè)計(jì)展開(kāi)完成、設(shè)計(jì)完成已下發(fā)等銷(xiāo)售訂單各類(lèi)狀態(tài)。2）訂單設(shè)計(jì)展開(kāi)功能。主要包括：檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、工藝路線設(shè)計(jì)、物料形變計(jì)算、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)計(jì)劃設(shè)計(jì)、訂單設(shè)計(jì)結(jié)果校驗(yàn)幾個(gè)功能子過(guò)程。3）訂單設(shè)計(jì)展開(kāi)結(jié)果核發(fā)功能。主要包括：業(yè)務(wù)人員能夠?qū)徍嗽O(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)正確的訂單，手工觸發(fā)訂單設(shè)計(jì)結(jié)果下傳到下游系統(tǒng)。

4.2 質(zhì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理功能

質(zhì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理包括三個(gè)子模塊：產(chǎn)品規(guī)范管理模塊、冶金規(guī)范管理模塊、工藝路徑管理模塊。

4.3 接口平臺(tái)

OD使用iFace組件實(shí)現(xiàn)與外部系統(tǒng)的接口集成和數(shù)據(jù)通訊，支持多種通訊協(xié)議，例如webservice、TCPIP、DBLink等集成管理。系統(tǒng)能夠接收發(fā)送相應(yīng)電文，同時(shí)能通過(guò)界面監(jiān)控電文收發(fā)情況，針對(duì)異常情況能夠觸發(fā)、修改電文進(jìn)行二次發(fā)送等功能。主要包括銷(xiāo)售訂單接收接口、設(shè)計(jì)結(jié)果下發(fā)接口、質(zhì)保書(shū)相關(guān)接口。

4.4 訂單質(zhì)量設(shè)計(jì)展開(kāi)

系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)流和輸入數(shù)據(jù)流為系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，其中輸入數(shù)據(jù)流有產(chǎn)品銷(xiāo)售訂單、產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品控制計(jì)劃；輸出數(shù)據(jù)為向訂單設(shè)計(jì)人員輸出訂單質(zhì)量設(shè)計(jì)結(jié)果、向外圍生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)輸出質(zhì)量設(shè)計(jì)結(jié)果。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)業(yè)務(wù)提出的需求，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，確認(rèn)系統(tǒng)具體功能。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)整體功能設(shè)計(jì)得出本系統(tǒng)主要功能包括：訂單管理功能、訂單設(shè)計(jì)功能、知識(shí)庫(kù)管理功能、設(shè)計(jì)結(jié)果輸出功能。本課題分析了業(yè)內(nèi)先進(jìn)OD系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)理念和實(shí)施方案，結(jié)合企業(yè)自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)管理流程及整體信息化集成要求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)出適合企業(yè)OD系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)接用戶(hù)需求進(jìn)行個(gè)性化訂單設(shè)計(jì)，建立以滿(mǎn)足用戶(hù)需求為目標(biāo)、以質(zhì)量為中心的生產(chǎn)組織模式。支撐未來(lái)家電板、汽車(chē)板等品種鋼的定制化生產(chǎn)，滿(mǎn)足了用戶(hù)提出的個(gè)性化要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏青 ，鄧翠青.鋼鐵企業(yè)基于銷(xiāo)售訂單質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)ODS系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].冶金標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2015（6）.

[2] 楊小波，張通，夏青.鋼鐵企業(yè)訂單質(zhì)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)探討[J].軟件，2021，42（4）：160-162.

作者：韓玉芳，女，42歲，中級(jí)工程師

收稿日期：2024-10-22