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        鋼鐵企業(yè)全流程質(zhì)量管控研究

        2019-11-27 07:52:20楊春偉
        中國金屬通報(bào) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)品質(zhì)量工序管控

        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(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)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(jì)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(cè)、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(jìn)等,實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(jì)

        伴隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)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(duì)于品種、質(zhì)量、成本以及服務(wù)等各個(gè)方面,均有著較高的要求。對(duì)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(biāo),也是企業(yè)長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)朝向滿足用戶需求的方向轉(zhuǎn)變。對(duì)于鋼廠而言,大多數(shù)都依據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)+α”的模式進(jìn)行生產(chǎn),所謂α主要指的是在產(chǎn)品行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)之外所提出來的附加技術(shù)要求。因此,當(dāng)企業(yè)在接到客戶的訂單之后,就應(yīng)該結(jié)合用戶的實(shí)際需求和產(chǎn)品行業(yè)中本來的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)展開生產(chǎn)。產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要包括產(chǎn)品的品種、規(guī)格、產(chǎn)品質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)等等,從原材料的采購開始,經(jīng)歷燒結(jié)、球團(tuán)、鐵水到最終的產(chǎn)品階段,每一個(gè)環(huán)節(jié)均有著嚴(yán)格的質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)[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(cè)技術(shù)和手段,在線實(shí)時(shí)的對(duì)鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程中的所有參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(xiàng)參數(shù)指標(biāo),以此來和工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比,并判定產(chǎn)品的質(zhì)量是否合格[2]。

        1.3 質(zhì)量預(yù)測(cè)

        在鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,利用在線監(jiān)測(cè)收集到的產(chǎn)品質(zhì)量信息,以此對(duì)產(chǎn)品的最終質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè),并將收集到的實(shí)時(shí)參數(shù)信息、質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)等信息及時(shí)的反饋給操作人員和質(zhì)檢人員,同時(shí)針對(duì)部分質(zhì)量存在隱患的產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)警,以便于及時(shí)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(biāo)準(zhǔn)以及用戶需求等,在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開展產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)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(dòng),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(jìn)行收集,找出其中存在的問題,以便于對(duì)這些問題進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化,從而對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行穩(wěn)定,確保產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)標(biāo),且能夠滿足客戶對(duì)于產(chǎn)品的相關(guān)需求。在這個(gè)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(jìn)行集成,例如將生產(chǎn)線上的過程工藝曲線、表面檢測(cè)缺陷、過程參數(shù)等進(jìn)行展示。根據(jù)實(shí)際檢測(cè)需求,結(jié)合訂單的具體狀況,批次、鋼種以及時(shí)間段等各方面的信息,來追溯各個(gè)生產(chǎn)工序中的產(chǎn)品質(zhì)量彈性,利用每一個(gè)物料號(hào)所對(duì)應(yīng)的上游物料好,來追溯到各個(gè)生產(chǎn)線的實(shí)際生產(chǎn)工序和工序的采集點(diǎn),并將詳細(xì)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的各種相關(guān)因素進(jìn)行直觀的分析,還能夠?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的癥結(jié)進(jìn)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(shí)間軸等方面進(jìn)行對(duì)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(jì)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(tái)所提供的樣本散點(diǎn)圖、樣本運(yùn)行圖、等值線圖、相關(guān)性散點(diǎn)圖等一些常用的統(tǒng)計(jì)分析圖來對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)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(jìn)等目標(biāo)。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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量問題進(jìn)行深度剖析,以便于查到產(chǎn)品缺陷的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),并找到其和工藝參數(shù)之間的關(guān)系[3]。

        1.7 質(zhì)量改進(jìn)

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

        2 全流程質(zhì)量管控平臺(tái)

        全流程質(zhì)量管控系統(tǒng)功能架構(gòu)見圖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(biāo)準(zhǔn)等。工藝規(guī)范則重點(diǎn)在于規(guī)范各個(gè)生產(chǎn)線上相應(yīng)鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和操作要點(diǎn)。

        圖2 全流程質(zhì)量管控系統(tǒng)功能架構(gòu)

        (2)質(zhì)量設(shè)計(jì)。當(dāng)客戶下達(dá)訂單之后,系統(tǒng)依據(jù)指令對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的各種要素進(jìn)行綜合的分析,并及時(shí)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(biāo)準(zhǔn)、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(gè)清晰的認(rèn)知,能夠嚴(yán)格遵循質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)開展產(chǎn)品生產(chǎn)。

        (3)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。利用質(zhì)量大數(shù)據(jù)平臺(tái),全面采集和存儲(chǔ)全流程生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息,確保各個(gè)生產(chǎn)工序的工藝數(shù)據(jù)、多個(gè)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(cè)、追溯產(chǎn)品的質(zhì)量信息。

        (4)在線質(zhì)量預(yù)測(cè)。第一,構(gòu)建質(zhì)量預(yù)測(cè)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(jìn)行全面的收集,同時(shí)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(cè)模型。將實(shí)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(jì)分析辦法,對(duì)該道工序產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè),根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果,來對(duì)工藝操作要點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)。第二,工藝質(zhì)量預(yù)測(cè)。在上述預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)下,獲得每一道生產(chǎn)工藝產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)結(jié)果,進(jìn)而結(jié)合客戶的實(shí)際需求,對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量改進(jìn)提出意見,并在線予以調(diào)整。

        (5)質(zhì)量自動(dòng)判定。該步驟主要是借助聚類分析、數(shù)據(jù)特征識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)分析方法,來對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化,從而根據(jù)規(guī)則,來對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)的判定和評(píng)級(jí),最終生成一份完善的產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估報(bào)告。

        (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(jìn)行全面綜合分析評(píng)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(shí)別技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),來對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響最主要和關(guān)鍵的因素進(jìn)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(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行不斷的優(yōu)化改進(jìn)。②工藝參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)上一個(gè)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(duì)這些關(guān)鍵性的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整改進(jìn),以此來進(jìn)一步指導(dǎo)實(shí)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(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整現(xiàn)有的控制系統(tǒng)模型,在深度強(qiáng)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(jìn)過程中,對(duì)訓(xùn)練復(fù)雜度以及任務(wù)復(fù)雜度等耦合關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整,全面評(píng)估優(yōu)化的性能,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量提升提供助力。

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