MES 系統在唐鋼冷軋薄板廠質量管理中的應用

李 健

（唐山鋼鐵集團有限責任公司生產制造部， 河北 唐山 063016）

隨著中國制造2025、工業4.0 等概念的提出，制造業對自動化、智能化的需求日益增長，未來制造企業將充分利用信息化、智能化技術組織生產制造與服務，從而提高企業的生產效率，提升產品和服務的市場競爭力。信息化系統在各鋼鐵企業中的作用不言而喻，各鋼企在生產組織、質量管理等方面都需要信息化系統提供強有力的支撐。2011年4月份唐鋼不銹鋼公司實施了MES 質量管理子系統，實現了鐵水自動判定、坯料和產品的判定，有效地提高了工作效率和質量管控能力[1-6]。隨著唐鋼冷軋薄板廠產品定位越來越高，在質量管控方面原有MES 系統有待改進，2017年11月份完成了對原MES 系統的改造升級，新上線的MES 系統實現了產品的自動發送檢驗委托、在線質量自動判定、自動匹配驗證、全流程質量數據收集，更加準確、更加快捷、更加全面的實現了從設計到上線生產再到成品的質量管控，提高的工作效率，也在質量追溯、工藝改進、庫存管理方面提供了數據支持。

1 MES 系統組成

MES 系統由計劃管理系統、質量管理系統、物流庫管系統、數據查詢系統4個模塊組成。其中質量管理系統包括檢驗委托管理、質量綜合判定、匹配驗證管理、質量改判管理4個模塊，如圖1 所示。

1.1 檢驗委托管理

鋼卷下線并上傳系統后，MES 自動向發送性能檢驗委托項，包括抗拉強度、屈服強度、伸長率、鋅層質量、粗糙度等。這些檢驗項目采集于訂單設計系統（ODS）的數據。

圖1 MES 系統組成

對于酸軋、酸洗產品在性能檢驗時按照規定需根據生產的鋼種、規格等信息進行性能替代，質檢人員可手動進行鋼號替代以及根據要求進行委托單選擇。鍍鋅、罩退產品均可以自動發送委托單，當出現生產異常或質量降判時，質檢人員可以根據實際情況手動選擇委托單明細。

1.2 質量綜合判定

1.2.1 表面質量檢查

表面質量檢查主要是質檢人員對生產中鋼卷的各種信息進行整合記錄并判定，其中包括鋼卷表觀質量的檢查，發現的缺陷信息可人工記錄并進行缺陷選擇；成分結果的判定，系統自動判定成分是否符合要求，對成分缺失、成分不符等情況自動報警提示；人工測量數據的錄入，質檢員可以將對試樣塊測量的數據進行記錄，包括寬度、厚度等，系統會自動判定測量數據是否符合訂單要求，對不符合訂單要求的數據進行提示，如下頁圖2 所示。

圖2 表面質量檢查界面

表面質量檢查系統實現了對鋼卷表面判定結果的自動判定，“表面判定結果”依據“表面質量等級”進行自動判定，邏輯對應關系見表1。判定人員只需根據帶鋼表面實際情況對“表面質量等級”代碼進行選擇修改，系統根據修改后選擇的代碼，自動給出“表面判定結果”，有效的減少判定人員的工作量以及判定錯誤率。

表1 表面判定結果自動判定邏輯對應關系

1.2.2 綜合判定

綜合判定根據表面質量檢查界面的判定信息、性能數據以及特性值比對情況對鋼卷進行綜合判定以及自動給出終判等級，如圖3。綜合判定結果包括協議品（B03）、三級品（B01）、廢品（F01）、一檢合格（H01）、改判合格（H02）、終檢合格（H03），依據表面判定結果、特性比對情況、性能結果、成分結果進行自動判定，其中不同產線產品比對特性值和部分自動判定邏輯見表2 和表3。

圖3 綜合判定界面

表2 不同產線產品比對特性值

表3 綜合判定部分自動判定邏輯

1.2.3 判定結果上傳

判定結果上傳是對鋼卷表面檢查信息、鋼卷性能信息、鋼卷判定信息進行確認無誤后上傳到系統，表明鋼卷已經判定完畢，可以入庫發貨。

1.3 匹配驗證管理

訂單飽和后產生的余材以及綜合判定為改判合格（H02）的鋼卷由APS 掛單后發送給MES 進行匹配驗證，MES 對鋼卷特性值與新訂單要求進行自動比對，比對項目主要包括鋼號、鋼號標準、鍍層重量、目標厚度、目標寬度、表面結構、表面處理、邊部狀態、成分、性能等，根據不同產線產品比對的主要特性值不同，參見表2。

根據匹配驗證規則，MES 對上述特性值進行自動比對，當所有特性值均滿足新訂單要求，系統將判定結果（OK）自動反饋給APS；當特性值不符合新訂單要求時，匹配驗證界面不合格項查詢欄將對不符特性值進行報警并提示修改要求，由技術員人工判斷不符合項是否符合新訂單的要求，對于符合要求的手動在質量改判管理中修改完畢后將匹配驗證結果判定為OK，對于不符合的直接判定為NOK，判定完成后系統把判定結果反饋給APS。只有經過匹配驗證系統判定為OK 的鋼卷APS 才能掛單成功，有效的保證了客戶收到的產品滿足訂單要求，如圖4 所示。

圖4 匹配驗證系統

1.4 質量改判管理

質量改判管理是用于對已判定上傳后的鋼卷信息進行強制性修改，主要包括對鋼卷信息、表面檢查信息、物理性能、缺陷四個方面的修改。其主要功能是根據鋼卷的實際情況，對上傳后鋼卷的信息進行修正，保證系統數據與鋼卷實際信息相符，有效地加強了對質量的管理。由于鋼卷9Y050698 在酸軋產線下線后吊運磕碰質量無法滿足原訂單要求，對其鋼號由S320A-1 改判為LG-1 后轉序到下工序生產。需要進行質量改判主要有質檢人員質量數據判定錯誤，鋼卷判定上傳后在庫區內因銹蝕、吊運磕碰等原因無法滿足客戶質量要求，匹配驗證中符合新訂單要求的進行改判便于外售。

2 應用效果與改進方向

2.1 應用效果

2.1.1 質量自動化判定

理化檢驗項目可自動生成委托和自動判定檢驗結果合格與否，對于不合格項給出提示，避免了人工選擇時錯項、漏項的發生；實現自動質量判定，縮短了一檢判定時間，加快了產品入庫發貨節奏。

2.1.2 全流程質量數據集成

熱軋到冷軋全流程質量信息數據可按要求查詢、導出，有效提升工藝人員的工作效率，并可根據相關數據進行工藝分析，進而不斷創新，改進工藝，提升產品質量。

2.1.3 降庫存增效益

從計劃排產、余材匹配、入庫發貨全流程管控，充分利用余材匹配到新訂單，更大限度將余材消化；同時自動判定加快產品入庫出庫速度，有效降低庫存占用。

2.2 改進方向

MES 系統改造升級后近兩年的使用中根據功能需要以及發現的問題進行了多次小的改進升級，不斷提高系統的便捷性和實用性，但由于技術和設備的制約，依然存在一些問題和不足；未來按照全流程質量管理的要求，在質量自動判定、上下工序信息傳遞、質量查詢多方面需加改進。

3 結語

改造升級后的MES 系統上線，為唐鋼冷軋薄板廠全流程質量管理水平提升到了新的高度，大大減少了全流程質量管理中的人為干預，有效杜絕了各工序之間的質量銜接問題以及不合格品的流出。