鋼鐵企業(yè)全流程質(zhì)量管控研究

楊春偉

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

1 全流程質(zhì)量管控過程

全流程質(zhì)量管控顧名思義就是對整個生產(chǎn)流程進行全方位的質(zhì)量管控，從接受到客戶的訂單起，從產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計環(huán)節(jié)、產(chǎn)品的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)開展在線質(zhì)量監(jiān)控、質(zhì)量預(yù)測、質(zhì)量判定、離線質(zhì)量追溯、質(zhì)量大數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量改進等，實現(xiàn)一個閉環(huán)的質(zhì)量管理流程，真正做到PDCA循環(huán)（見圖1）。

圖1 全流程質(zhì)量管控流程

1.1 質(zhì)量設(shè)計

伴隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，市場競爭態(tài)勢愈加激烈，用戶的各方面要求也變得更高，甚至可以用苛刻來形容，諸如對于品種、質(zhì)量、成本以及服務(wù)等各個方面，均有著較高的要求。對于產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)而言，用戶滿意才是其不懈追求的目標，也是企業(yè)長盛不衰的重要基礎(chǔ)。這就要求企業(yè)不斷生產(chǎn)逐漸從符合標準朝向滿足用戶需求的方向轉(zhuǎn)變。對于鋼廠而言，大多數(shù)都依據(jù)“標準+α”的模式進行生產(chǎn)，所謂α主要指的是在產(chǎn)品行業(yè)規(guī)范標準之外所提出來的附加技術(shù)要求。因此，當企業(yè)在接到客戶的訂單之后，就應(yīng)該結(jié)合用戶的實際需求和產(chǎn)品行業(yè)中本來的規(guī)范標準展開生產(chǎn)。產(chǎn)品行業(yè)標準主要包括產(chǎn)品的品種、規(guī)格、產(chǎn)品質(zhì)量判定標準等等，從原材料的采購開始，經(jīng)歷燒結(jié)、球團、鐵水到最終的產(chǎn)品階段，每一個環(huán)節(jié)均有著嚴格的質(zhì)量判定標準[1]。

1.2 質(zhì)量監(jiān)控

該環(huán)節(jié)主要是利用現(xiàn)代化監(jiān)測技術(shù)和手段，在線實時的對鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程中的所有參數(shù)進行實時的采集和監(jiān)控，諸如幾何尺寸、表面質(zhì)量、力學(xué)性能等各項參數(shù)指標，以此來和工藝標準進行對比，并判定產(chǎn)品的質(zhì)量是否合格[2]。

1.3 質(zhì)量預(yù)測

在鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，利用在線監(jiān)測收集到的產(chǎn)品質(zhì)量信息，以此對產(chǎn)品的最終質(zhì)量進行科學(xué)的預(yù)測，并將收集到的實時參數(shù)信息、質(zhì)量判定標準等信息及時的反饋給操作人員和質(zhì)檢人員，同時針對部分質(zhì)量存在隱患的產(chǎn)品進行預(yù)警，以便于及時調(diào)整生產(chǎn)工藝，以此來提升產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

1.4 質(zhì)量判定

結(jié)合產(chǎn)品的質(zhì)量規(guī)范標準以及用戶需求等，在生產(chǎn)現(xiàn)場開展產(chǎn)品質(zhì)量檢驗工作，并判定產(chǎn)品的質(zhì)量是否合格，最終生成質(zhì)保書。

1.5 質(zhì)量追溯

在離線環(huán)境下，全流程產(chǎn)品質(zhì)量追溯啟動，主要是將產(chǎn)品生產(chǎn)過程中存在的一些質(zhì)量問題、客戶投訴等情況進行收集，找出其中存在的問題，以便于對這些問題進行改進優(yōu)化，從而對生產(chǎn)過程進行穩(wěn)定，確保產(chǎn)品的質(zhì)量達標，且能夠滿足客戶對于產(chǎn)品的相關(guān)需求。在這個過程中，需要用到質(zhì)量追溯系統(tǒng)，來將產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的所有數(shù)據(jù)進行集成，例如將生產(chǎn)線上的過程工藝曲線、表面檢測缺陷、過程參數(shù)等進行展示[3]。

根據(jù)實際檢測需求，結(jié)合訂單的具體狀況，批次、鋼種以及時間段等各方面的信息，來追溯各個生產(chǎn)工序中的產(chǎn)品質(zhì)量彈性，利用每一個物料號所對應(yīng)的上游物料好，來追溯到各個生產(chǎn)線的實際生產(chǎn)工序和工序的采集點，并將詳細的數(shù)據(jù)信息予以導(dǎo)出，從而獲得產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)信息。技術(shù)人員利用該追溯系統(tǒng)，就可以對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的各種相關(guān)因素進行直觀的分析，還能夠?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的癥結(jié)進行上下游的追溯，諸如單工序多參數(shù)、單參數(shù)、多批次和多工序等在位置軸、時間軸等方面進行對比，從而獲取更為詳盡的質(zhì)量要素，為工藝優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.6 質(zhì)量分析

質(zhì)量分析則可以利用兩種分析方法：其一為統(tǒng)計工序控制即（SPC）法，其二為大數(shù)據(jù)分析法。SPC法主要是利用系統(tǒng)平臺所提供的樣本散點圖、樣本運行圖、等值線圖、相關(guān)性散點圖等一些常用的統(tǒng)計分析圖來對產(chǎn)品的質(zhì)量進行探索性的分析，以獲得產(chǎn)品的質(zhì)量診斷、質(zhì)量控制和質(zhì)量改進等目標。大數(shù)據(jù)分析法則是借助聚類算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則、決策樹扥類等辦法，來科學(xué)的分析產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，對產(chǎn)品質(zhì)量問題進行深度剖析，以便于查到產(chǎn)品缺陷的關(guān)鍵節(jié)點，并找到其和工藝參數(shù)之間的關(guān)系。

1.7 質(zhì)量改進

通過上述質(zhì)量診斷分析，查找到質(zhì)量問題的癥結(jié)點，從而探尋到最佳的工藝改進措施，進而全面優(yōu)化生產(chǎn)工序，提升產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進。

2 全流程質(zhì)量管控平臺

全流程質(zhì)量管控系統(tǒng)功能架構(gòu)見圖2。

2.1 主數(shù)據(jù)管理

質(zhì)量主數(shù)據(jù)管理主要分為產(chǎn)品規(guī)范管理和工藝規(guī)范管理。產(chǎn)品規(guī)范管理則囊括了鋼廠生產(chǎn)產(chǎn)品的具體品種、規(guī)格、相應(yīng)的質(zhì)量判定標準等。工藝規(guī)范則重點在于規(guī)范各個生產(chǎn)線上相應(yīng)鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和操作要點。

2.2 質(zhì)量設(shè)計

當客戶下達訂單之后，系統(tǒng)依據(jù)指令對產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的各種要素進行綜合的分析，并及時匹配到柱數(shù)據(jù)之中的產(chǎn)品規(guī)范和工藝規(guī)范等，從而明確該產(chǎn)品的具體執(zhí)行標準、工藝路線等，并生成相應(yīng)的生產(chǎn)信息，并將該信息傳遞到具體的生產(chǎn)工序中，以便于操作人員有一個清晰的認知，能夠嚴格遵循質(zhì)量標準開展產(chǎn)品生產(chǎn)。

圖2 全流程質(zhì)量管控系統(tǒng)功能架構(gòu)

2.3 實時數(shù)據(jù)采集

利用質(zhì)量大數(shù)據(jù)平臺，全面采集和存儲全流程生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，確保各個生產(chǎn)工序的工藝數(shù)據(jù)、多個工序的工藝數(shù)據(jù)等，均能夠和產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)保持一致，這樣就能夠更好的監(jiān)控和預(yù)測、追溯產(chǎn)品的質(zhì)量信息。

2.4 在線質(zhì)量預(yù)測

第一，構(gòu)建質(zhì)量預(yù)測模型。應(yīng)將每一道產(chǎn)品生產(chǎn)工序的歷史數(shù)據(jù)、相關(guān)關(guān)聯(lián)工序的質(zhì)量數(shù)據(jù)等信息進行全面的收集，同時借助聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等辦法，建立完善的質(zhì)量預(yù)測模型。將實際生產(chǎn)過程中采集到的數(shù)據(jù)信息作為原始值輸入到模型之中，從而借助一系列統(tǒng)計分析辦法，對該道工序產(chǎn)品質(zhì)量進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，來對工藝操作要點進行微調(diào)。第二，工藝質(zhì)量預(yù)測。在上述預(yù)測模型的預(yù)測下，獲得每一道生產(chǎn)工藝產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測結(jié)果，進而結(jié)合客戶的實際需求，對產(chǎn)品的質(zhì)量改進提出意見，并在線予以調(diào)整。

2.5 質(zhì)量自動判定

該步驟主要是借助聚類分析、數(shù)據(jù)特征識別和機器學(xué)習(xí)等現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)分析方法，來對產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)則進行優(yōu)化，從而根據(jù)規(guī)則，來對產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量進行自動的判定和評級，最終生成一份完善的產(chǎn)品質(zhì)量評估報告。

2.6 質(zhì)量分析與優(yōu)化

在質(zhì)量大數(shù)據(jù)的支撐下，質(zhì)量分析和優(yōu)化功能能夠?qū)Ξa(chǎn)量的質(zhì)量進行全面綜合分析評判，其主要功能如下：①質(zhì)量關(guān)聯(lián)分析。追溯產(chǎn)品質(zhì)量缺陷、質(zhì)量異常等狀況的原因，利用現(xiàn)代化的特征識別技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，來對產(chǎn)品質(zhì)量影響最主要和關(guān)鍵的因素進行提取，構(gòu)建產(chǎn)品工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)庫進行不斷的優(yōu)化改進。②工藝參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)上一個步驟中建立的質(zhì)量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，找出工藝中影響質(zhì)量的主要因素，并對這些關(guān)鍵性的工藝參數(shù)進行調(diào)整改進，以此來進一步指導(dǎo)實際生產(chǎn)。③控制模型優(yōu)化。能夠通過全面系統(tǒng)化的分析研判大量的質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)，能夠進一步優(yōu)化調(diào)整現(xiàn)有的控制系統(tǒng)模型，在深度強化的基礎(chǔ)上，不斷來調(diào)整生產(chǎn)的精度和效率。在優(yōu)化改進過程中，對訓(xùn)練復(fù)雜度以及任務(wù)復(fù)雜度等耦合關(guān)系進行進一步的調(diào)整，全面評估優(yōu)化的性能，對產(chǎn)品質(zhì)量提升提供助力。