鋼鐵行業質量設計系統研發與應用

摘 要：研究主要提供一種熱軋機組、冷軋機組的交叉供料全流程的方法，解決原訂單質量設計系統的冷軋終端客戶信息與新區PSI產銷系統沒有進行對接，旨在開發一套先進產品質量設計系統，以實現本部與新區產品集中一貫制質量設計，支撐全流程按單排程。

關鍵詞：冶金行業；質量設計；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1 580機組和2 030冷軋項目的實施，“熱軋機組、冷軋機組的交叉供料全流程一貫制質量設計”成為目前系統瓶頸問題，原訂單質量設計系統的冷軋終端客戶信息與新區PSI產銷系統沒有進行對接，導致信息流中斷，影響熱軋產品對后續客戶的識別和檢驗以及新區與本部產能平衡。本研究旨在開發一套先進產品質量設計系統，以實現本部與新區產品集中一貫制質量設計，支撐全流程按單排程。

1 系統概述

項目主要聚焦于業務調研和系統設計兩個關鍵環節。在系統調研階段，我們充分與公司質量管理部、技術中心進行調研學習同時，還與多家鋼鐵企業合作，收集了大量的實際數據和案例，為系統設計提供了有力的支持。通過用例圖、數據流圖等技術完成系統需求分析與概要設計，識別出系統核心功能與業務流程。確立系統功能架構與業務架構。在此基礎上，進行開發工序與數據選型。選用B/S系統架構下用戶體驗及界面友好型強。采用JavaEE技術實現訂單質量設計系統實現，數據庫選用Oracle數據庫。

2 質量設計系統介紹

新高強產品質量設計系統研發目的，是滿足公司新區與本部交叉供料市場形勢下，實現以用戶為中心的產品設計、研發及生產管控，為高強產品設計人員提供一套先進的信息化平臺。根據產品質量設計有關的基本業務信息如產品大類、產品標準、產品工藝路徑、產品控制計劃相關工藝控制參數等基礎信息，接收產品銷售訂單，調用訂單質量設計展開邏輯算法為業務人員和其他系統提供訂單設計結果所有信息。

該系統首先由產品標準管理人員與控制計劃管理人員，在系統中定義以及維護相關產品設計規范和規則數據。接收到銷售訂單后，系統自動檢索各類標準文件按其規則逐一計算各類檢驗標準以及控制參數；通過系統及接口，將設計傳遞給下游計劃排產系統、生產執行系統、質量判定系統、質保書系統，實現數據互聯互通。

3 數據模型設計

3.1 工藝數據模型

工藝數據模型是用來描述產品生產過程中使用的工藝數據，包括生產工序數據、物料規格計算數據、機組工藝參數等。用戶可以根據需要將任一對象進行封鎖。例如，用戶可以對某些不適用的工藝路線進行封鎖，并且可以對工藝路線的開始有效時間和截止有效時間進行設置，這與OD中的產線族封鎖功能類似。系統在訂單展開過程中，會對所有涉及到的對象進行檢驗，如果超出有效時間期限，會進行報錯提示。

3.1.1 產品

定義和顯示產品。產品用于錄入銷售訂單時選擇生產的產品。每一個產品對應一條或多條工藝路線。產品定義的細致程度根據實際需求來定，產品越細，每個產品對應的工藝路線減少，且工藝路線越容易維護，即工藝路線分支越少，但相應的，產品的維護量會增加。反之，產品的維護量減少，但工藝路線維護難度會增加。

3.1.2 機組

定義機組設備。機組設備參數中一般配置機組的極限規格，從而在訂單展開過程中對極限規格做檢查。如果工序的物料形變計算規格超過極限規格，系統會進行報錯提示。如果是完全可替換機組，可以將這些機組進行分組，并且分配給工序。 OD中，在維護機組時，需要定義機組對應的工序及工藝代碼。

3.1.3 工序

一個工序的生產可以在一個設備或一個設備分組上完成，并且可以將若干個工序定義成工序組。例如：酸軋機組既可以完成酸軋工序功能，也可以完成酸洗工序功能。針對這種需求，在OD中定義成兩個工序，都是對應酸軋機組。在工藝路線（產線族）定義中，定義兩個不同的工藝路線，分別使用酸軋工序和酸洗工序。也可以只定義一個酸軋工序，對應酸洗機組，給工序定義一個加工方式參數（酸軋加工方式和酸洗加工方式），在訂單展開過程中，根據生產工藝規則，計算工序對應的加工方式。

3.1.4 物料形變（尺寸推導）

用于推導物料在生產過程通過某一工序時的物料規格變化。物料形變會根據位置，依次對物料形變參數進行計算，例如物料的寬度、厚度等。在進行物料形變計算時，可以對某一個參數進行多次賦值，后續再引用的時候，會使用最后一次賦值結果參與后續尺寸推導計算。

3.1.5 工藝路線（產線族）定義

工藝路線分主路線與子路線。一般主路線對應具體某個產品的生產路線。子路線用于將常用的幾個工序定義為一個整體，被分配在工藝路線主路線中。工藝路線是由若干個工序或工序分組組成。訂單展開過程中，對于工序分組，通過決策表規則，從工序分組中選擇一個具體的工序；對于物料形變分組，通過決策表規則，從物料形變分組中選擇一個具體的物料形變進行物料規格計算。工藝路線中工序的順序是用戶自己維護的，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中可以對工序定義條件，根據特性來判斷是否經過某一工序，從而實現多個機組鏈的組合。

3.1.6 生產指導/工藝參數組

OD中可以將若干工藝參數分配個一個生產指導，也就是工藝參數組的概念，然后將生產指導分配給機組。并且可以針對每一個工藝參數設置對應的計算規則，可以使用固定值，表達式，或者使用決策表，可以根據需要靈活配置。希望工藝參數組有權限控制，例如只有熱軋業務人員才有權限修改熱軋工藝參數組的數據。

3.1.7 動態質量設計

系統要實現動態質量設計，可以根據板坯的實際化學成分或性能的細分區間、工藝參數等，以及MIC和生產工藝路線對后續某一工序的工藝參數進行調整。有兩種調整方式，一種是對原有的工藝參數值進行Δ調整；另一種是覆蓋原有的工藝參數值，使用新的工藝參數值。通過質量標記鏈的方式來實現動態質量設計。

質量標記鏈的參數是用于根據物料實際產出的結果，例如成分、性能等，調整后續生產工序的工藝參數。

3.1.8 客戶特殊需求

不同的客戶會有不同的特殊需求，例如要增加新的檢驗、對某一檢驗指標加嚴或者客戶針對某一次訂貨有特殊的公差要求等等。當客戶銷售單中有特殊需求時，例如成分加嚴或性能加嚴，不管訂單展開是否成功，都需要人工確認。

3.2 質量數據模型

3.2.1 執行標準和標準擴展

定義執行標準，如國標、歐標等?？蛻粼谟嗀洉r會選擇標準和外部鋼牌號來訂貨。訂貨所需的技術協議、客戶標準等，也需要在此維護。標準擴展是對出廠標準的進一步劃分，這與OD中的最終用戶碼用法一樣。定義出廠牌號。客戶在訂貨時會選擇執行標準和出廠鋼牌號來進行訂貨。

3.2.2 外部質量與PSR

定義外部質量，由標準和牌號共同組成，執行標準+出廠牌號=外部質量EQ。創建時外部質量ID會自動根據標準和牌號生成。外部質量是最寬松的一套要求。即客戶選擇完標準牌號后，對應到系統即外部質量。參數中配置相關的成分要求等。

當有了新的執行標準或對原有標準進行更新，如果對應的工藝和質量要求不需要發生變化，客戶希望能將新的標準與原有標準進行對應，系統使用原有的工藝和質量要求進行展開，不希望再重復維護一遍工藝和質量數據，但是訂單的執行標準和質保書內容使用新的標準名稱。

3.2.3 內部質量IQ與MIC

通過選擇外部質量，標準擴展，合金牌號擴展生成內部質量，外部質量EQ+標準擴展STS Ex+牌號擴展STG Ex=內部質量IQ。內部質量是對外部質量的一次加嚴，對應到生產時的內控要求。配置成分時只需要將加嚴的成分配置到內部質量中而無需配置全部，內部質量會自動將外部質量的成分性能要求與自身的參數做并集加嚴。

3.2.3 成品檢化驗

目前的OD系統中，設計訂單生產所需的檢化驗項目及檢化驗指標，例如化學成分要求、性能要求、表面質量要求等。將檢化驗項目分配給IQ或EQ，并且可以設置分配條件，當條件滿足時，訂單設計過程中才會將相應的檢化驗項目分配給訂單。并且可以針對每一個檢化驗項目，設計相應的取樣要求，例如取樣規則、取樣數量、取樣工序等?？梢葬槍z化驗項目和檢化驗指標，標示出是否需要在質保書中進行打印。

3.2.4 表面質量等級

表面質量要求S1、S2、S3等，等級由低到高。例如客戶訂貨表面質量要求為S2，根據不同的鋼種類別、用戶、用途等，需要使用更高等級的表面質量要求來進行交貨，也就是內控表面質量要求，比如S3，這也是最后一道工序的表面質量要求。根據內控表面質量要求、鋼種類別、產線族和產品中分類等來推導各工序的表面質量要求。

4 與外部系統通信集成設計

4.1 銷售訂單管理功能

質量設計管控平臺系統具有能與SAP、產銷、MES、質保書等系統實現技術和業務的無縫集成。銷售訂單管理包括三個子模塊：1）銷售訂單概覽功能。用戶通過該功能檢索到所有接收到的銷售訂單，包括：校驗失敗、校驗成功、設計展開完成、設計完成已下發等銷售訂單各類狀態。2）訂單設計展開功能。主要包括：檢驗標準設計、工藝路線設計、物料形變計算、工藝參數設計、檢驗計劃設計、訂單設計結果校驗幾個功能子過程。3）訂單設計展開結果核發功能。主要包括：業務人員能夠審核設計結果，對設計正確的訂單，手工觸發訂單設計結果下傳到下游系統。

4.2 質量設計標準規范管理功能

質量設計標準規范管理包括三個子模塊：產品規范管理模塊、冶金規范管理模塊、工藝路徑管理模塊。

4.3 接口平臺

OD使用iFace組件實現與外部系統的接口集成和數據通訊，支持多種通訊協議，例如webservice、TCPIP、DBLink等集成管理。系統能夠接收發送相應電文，同時能通過界面監控電文收發情況，針對異常情況能夠觸發、修改電文進行二次發送等功能。主要包括銷售訂單接收接口、設計結果下發接口、質保書相關接口。

4.4 訂單質量設計展開

系統輸出數據流和輸入數據流為系統的輸入數據和輸出數據，其中輸入數據流有產品銷售訂單、產品檢驗標準、產品控制計劃；輸出數據為向訂單設計人員輸出訂單質量設計結果、向外圍生產執行系統輸出質量設計結果。

5 結束語

根據業務提出的需求，對系統功能進行設計，確認系統具體功能。經過系統整體功能設計得出本系統主要功能包括：訂單管理功能、訂單設計功能、知識庫管理功能、設計結果輸出功能。本課題分析了業內先進OD系統軟件設計理念和實施方案，結合企業自身產品結構以及產品設計方法、標準管理流程及整體信息化集成要求，設計實現出適合企業OD系統。實現系統對接用戶需求進行個性化訂單設計，建立以滿足用戶需求為目標、以質量為中心的生產組織模式。支撐未來家電板、汽車板等品種鋼的定制化生產，滿足了用戶提出的個性化要求。

參考文獻

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[2] 楊小波，張通，夏青.鋼鐵企業訂單質量設計系統探討[J].軟件，2021，42（4）：160-162.

作者：韓玉芳，女，42歲，中級工程師

收稿日期：2024-10-22