鋼鐵產品質量全過程智能管控技術與平台

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鋼鐵產品質量全過程智能管控技術與平台鋼鐵質量智能管控、有色金屬質量智能管控。

目錄

二、技術評價

國際先進（中國金屬學會）

三、主要技術內容

1.技術背景和意義

隨着鋼鐵企業經營業務的逐步深入，現有信息化系統在小批量柔性生產、快速響應市場變化、協同供應鏈管理、保證產品質量一貫制方面還存在諸多不足，主要表現在上下游工序數據缺乏連貫性、過程判鋼缺失、質量分析缺乏手段、質量做不到事前預測等，嚴重阻礙了冶金全流程質量改進與提升，研發基於工業互聯網的全流程質量管控系統具有積極的意義。

2.技術要點和優勢

通過構建基於工業互聯的鋼鐵全流程過程質量管控系統（Quality Management and Control System，QMS），實現了以物料為中心的高通量、多元異構、多維度數據採集，並完成數據的時空變換、匹配、判異等。在此基礎上，設計包含質量業務流程和質量過程管控的多類應用模塊，解決了長期以來上下游工序質量窗口模糊、客戶需求和質量系統對接不緊密、質量數據孤島、多維影響因素難以辨別等痛點問題，實現質量「PDCA」的全程管控模式，完成從原料入庫到成品出廠的質量一貫制管理，實現產品質量的持續改進。主要關鍵點包括：過程判定、質量追溯、質量分析、質量預測、生產監控等功能。質量業務流程管理和質量過程管控相結合，可以完整地實現全過程質量一貫制管理。項目的技術優勢包括：1）構建了具有行業特色的、基於多源異構、多粒度數據特點的冶金工業互聯網平台；2）開發了多類冶金物理模型和機器學習模型支撐質量管控應用；3）研發了面向事前、事中、事後的質量成套智能應用技術；4）研發了多生產要素質量協同控制技術。

四、技術應用情況

應用案例介紹：

全流程質量管控系統在國內最先起源於汽車面板用戶對原料數據的追溯要求，通過多年的發展，這一理念現在被各大企業所廣泛接受，不僅僅是汽車面板，全流程質量管控系統是所有產品的共性需求，特別隨着信息技術的快速發展和QMS內容的不斷完善，現已成為質量控制的重要賦能工具。從2013年漣鋼全流程質量管控系統開始，北科工研經過了多代的技術革新，已經慢慢摸索出一條質量管控的有效路徑，目前在鋼鐵和有色，板卷、棒線材、軌梁等領域完成15套以上應用。冶金企業完成工業互聯平台搭建後，最直接的體驗便是數據獲取和使用的便利性，和傳統工作流程相比，可實現隨時隨地獲取數據、實現數據的個性化配置、形成標準數據集、實現數據的高效存儲和處理、實現數據的分級管理等，製造全流程的數據使用效率提升75%以上，並獲得鋼鐵企業各個部門的廣泛認同，用最低的時間成本獲得數據的價值。項目實施後，將人從繁重的數據獲取、數據分析工作中解放出來，更多的時間投入到產品設計、用戶體驗上，推動工作模式的轉變。項目提供的過程判定功能，斷面、尺寸、溫度類實現自動判定，判定準確率大於99.8%，某廠應用後質檢每班減少1人，質量缺陷外放風險下降60%，解決事後質量精確識別；通過過程監控、質量分析、工藝優化等模塊，工藝人員的勞動效率提升30%以上，某公司的全年內部質量降級率比上一年度下降26.3%。

該技術已成功應用於馬鋼、鞍鋼、新鋼等企業。

馬鋼板帶全流程生產線一鋼軋∶包括脫硫、轉爐、LF、RH、板坯連鑄機、CSP 連鑄、熱軋等。四鋼軋廠包括;脫硫、轉爐、LF、RH、板坯連鑄、1580熱軋、2250熱軋、熱軋平整、熱軋分切等。冷軋總廠和合肥板材包括酸軋、鍍鋅、連退、重卷、彩塗、平整、橫切、硅鋼等生產設備。實現包含50多個關鍵機組或單體設備的工業互聯網平台建設。

鞍鋼板帶全流程生產線∶涵蓋脫硫、煉鋼、連鑄、加熱爐、熱軋、平整、酸洗、冷軋、硅鋼、連退等多套工序。實現包含 40多個關鍵機組或單體設備的工業互聯網平台建設，在平台建設的基礎上，完成了全流程質量管控系統應用層的開發，實現了質量管控系統在鞍鋼板帶全流程生產線上的完整應用。

新鋼板帶全流程生產線∶涵蓋脫硫、煉鋼、連鑄、加熱爐、熱軋、平整、酸洗、冷軋、連退等多套工序。實現包含30多個關鍵機組或單體設備的工業互聯網平台建設，在平台建設的基礎上，完成了全流程質量管控系統應用層的開發，實現了質量管控系統在新鋼板帶全流程生產線上的完整應用。

預期經濟效益方面表現為∶

（1）工藝質量相關數據整合獲取效率提升 70%以上，質量問題處理效率的提升 30%以上。通過項目實施，將產品分散在各製造單元不同系統中的生產信息統一集中到全流程工藝技術管控系統中，實現上下游工序信息貫通，以產品質量為中心，收集、整合系統的生產過程數據，實現信息共享，使得數據獲取和使用變得極大的便利;同時系統應用功能集中了多類分析、展示等一鍵式功能，大大提升各類人員處理工藝質量問題的效率。

（2）外部質量缺陷反饋減少 20%以上，內部質量缺陷下降 20%以上。在全流程數據採集基礎上，通過對過程數據判定與評級、過程監控、數據追溯、生產過程預測，保證全流程生產過程受控，促進產品質量持續改進；通過數據挖掘算法和數理分析，獲取海量數據中蘊含的知識模型和工藝規律，並可對生產線工藝參數進行優化。

（3）關鍵工序降本增效10%以上。通過定製化開發模塊，關鍵工序設備、生產、質量、耗材等等協同控制，通過工藝參數優化和生產規範優化，提升成材率、降低廢鋼幾率等。

2.服務科創中國城市（園區）情況： 1）湖南省長沙市2）廣西壯族自治區柳州市3）廣西壯族自治區南寧市4）福建省福州市。