不銹鋼冷軋帶鋼質量智能管控的探索與實踐

楊瑞軍

（中國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、機組多，設備參數和工藝參數疊加后質量管控難度大，傳統的質量管理主要依靠人，工序產出由質檢工判定質量是否合格，過程控制由工藝技術人員分析判定是否合規。這種管控模式數據分析量有限，質量易出現波動，且質量波動問題處理滯后，尤其是不銹鋼冷軋帶鋼產品對性能、表面質量要求極高，過程參數波動對產品質量的一致性有較大的影響[1]。

不銹鋼冷軋帶鋼產品種類多（300 系、400 系、超純等）、規格多變（厚度為0.5～6.0 mm，寬度為1 000～1 650 mm），不同產線機組交叉生產，性能、表面控制難度極大，過程參數波動容易產生表面質量問題，常見的搓擦印、水印、酸化印等表面質量問題無法達到用戶的需求[2]。

生產制造MES 系統和機組L2 控制系統對一部分設備的過程參數進行了數據抓取保存，但質量問題需要事后由人工對數據進行統計分析，存在工藝參數及設備運行數據不足、數據統計繁瑣、質量改進效率低等問題。

為提高產品連續生產質量穩定性、快速發現質量問題、提升質量改進效率，研究建立不銹鋼冷軋帶鋼智能管控系統。本系統在大數據中臺構建質量數據域，開發全流程質量管控模型和質量缺陷分析功能，利用計算機對各工序產出的材料質量進行自動預警和判定，通過質量缺陷分析功能，對全流程數據進行時空匹配與串接，實現產品全鏈路、全要素質量的高效管控。

1 不銹鋼冷軋帶鋼智能管控系統介紹

1.1 系統架構設計

針對不銹鋼冷軋帶鋼質量分析、產品波動、競爭力落后的問題，在原有各工序、各機組生產控制系統、自動化設備基礎上實施數據整合，形成各廠數據中心，并以此搭建數據中臺，通過數據中臺構建產品全鏈路、全要素的高效質量管控模型，為質量管控模型提供支撐[3]。

系統架構共分為三層：數據層、模型層、系統層，具體架構如圖1 所示。

圖1 智能管控系統架構

1.2 不銹鋼智能管控系統的實施

不銹鋼冷軋帶鋼智能管控系統主要通過工序質量數據采集、質量管控模型建設、質量追溯分析三個步驟實施建設。

1.2.1 數據的采集、整合及治理

確定各工序質量管控關鍵參數，如表1 所示，通過云邊大數據平臺，整合各工序、各系統過程質量參數控制實績，相關數據包括結構性數據和非結構性數據。高頻數據通過數據治理對齊到冷軋帶鋼材料。以規則配置表或動態腳本的形式建立不銹鋼冷軋帶鋼全流程各工序不同鋼種、不同規格、不同參數的監控及判定標準，如表2 所示。

表1 不銹鋼冷軋帶鋼冷軋各工序質量管控關鍵參數

表2 不銹鋼冷軋帶鋼管控規則示例

1.2.2 質量管控模型與質量智能監控

針對各工序不同機組設備和工藝特點建立單工序質量監控、判定模型。冷軋帶鋼從各工序產出時，每個材料的過程參數控制數據在第一時間采集到數據中臺，數據中臺將整合后的數據傳送到對應的監控或判定模型。

各模型按照配置好的管控規則自動對產出材料進行質量預警和判定。產品質量預警、判定結果與生產時間、工藝實績、裝備實績相互結合；將半成品、成品的顯性和隱性質量參數數字化，實現了產品制造全過程精細化質量管控。

1.2.3 質量追溯與分析

基于過程質量管控項目和各工序質量監控、判定模型結果，結合產品訂貨要求，將工藝、設備、輔料、能量介質等不同維度信息進行關聯，構建質量多因素數據追溯和分析模型，可實現質量問題多維度一鍵追溯與分析[4]。

上述質量管控模型是系統的核心功能，在此基礎上可以擴展體系管理、產品審核管理、顧客需求識別、文件控制管理等模塊，形成綜合的質量管控系統。

2 結論

太鋼不銹鋼冷軋帶鋼質量智能管控系統的開發運行，徹底改變了太鋼傳統質量分散監控和質量追溯模式，實現了質量管理的扁平化、集中化、一體化，對質量控制、質量改進和產品質量提升起到了積極推動作用。可將該項目整體架構、技術方案、實施方法可應用于其他鋼鐵企業質量管理信息化系統建設，具有很好的推廣應用價值。