鞍鋼朝陽(yáng)鋼鐵化檢驗(yàn)數(shù)字化管理系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

郭洪河 ， 周曉光 ，田勇 ，劉振宇 ，張浩 ，李英茜

（1.東北大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110819；2.鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司，遼寧 朝陽(yáng) 122000）

數(shù)字化是冶金企業(yè)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，目前在化檢驗(yàn)系統(tǒng)中實(shí)踐較少。大部分冶金企業(yè)只做到了化檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的錄入及傳輸，即數(shù)據(jù)的信息化管理，并沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的自主分析和價(jià)值挖掘，即數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。因此，一個(gè)能夠充分發(fā)掘數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，進(jìn)而用于指導(dǎo)生產(chǎn)決策的數(shù)字化管理系統(tǒng)就顯得尤為重要。鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司 （以下簡(jiǎn)稱“朝陽(yáng)鋼鐵”）在建設(shè)“數(shù)字鞍鋼”的背景下開發(fā)并實(shí)踐應(yīng)用了化檢驗(yàn)數(shù)字化管理系統(tǒng)，本文對(duì)此做一介紹。

1 化檢驗(yàn)數(shù)字化管理系統(tǒng)功能流程

朝陽(yáng)鋼鐵對(duì)化檢驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了化檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集全覆蓋，設(shè)備與系統(tǒng)的一鍵對(duì)接，以及各項(xiàng)基礎(chǔ)管理的數(shù)字化運(yùn)行，充分挖掘出化檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，進(jìn)而助力生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策?；瘷z驗(yàn)管理系統(tǒng)功能流程圖見圖 1。

圖1 化檢驗(yàn)管理系統(tǒng)功能流程圖Fig.1 Functional Flow Chart for Management System for Chemical and Physical Inspecting

2 化檢驗(yàn)數(shù)字化管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

2.1 實(shí)現(xiàn)化檢驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集全覆蓋

朝陽(yáng)鋼鐵計(jì)量化檢驗(yàn)中心負(fù)責(zé)全公司的進(jìn)廠原材料、廠內(nèi)過(guò)程材料、過(guò)程產(chǎn)品、水質(zhì)、氣體、油脂、副產(chǎn)品和鋼鐵產(chǎn)品的理化檢驗(yàn)工作，日平均檢驗(yàn)數(shù)據(jù)5 000余個(gè)，人均錄入數(shù)據(jù)70余個(gè)。在數(shù)據(jù)自動(dòng)采集沒有覆蓋前，檢測(cè)數(shù)據(jù)均由人工錄入到公司生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)錄入與檢驗(yàn)工作交叉進(jìn)行，且由于數(shù)據(jù)錄入量較大，經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)錄、漏錄和重復(fù)錄的情況，造成工作效率低，錯(cuò)誤率居高不下。系統(tǒng)數(shù)字化改造之后，設(shè)備檢出數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集程序完成自動(dòng)錄入，確保數(shù)據(jù)傳遞準(zhǔn)確高效，避免了人為干擾，大大提高了工作效率和準(zhǔn)確率，檢測(cè)數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定可靠。

2.2 實(shí)現(xiàn)線上精度數(shù)字化管理

系統(tǒng)精度是檢測(cè)數(shù)據(jù)偏差的首要因素，校驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)是否發(fā)生偏移是日常工作的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的校驗(yàn)方式是人工統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，線下完成曲線繪制，計(jì)算出系統(tǒng)偏移程度，再有針對(duì)性地對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。校準(zhǔn)工作耗時(shí)耗力，無(wú)法實(shí)時(shí)開展，只能階段性評(píng)價(jià)，如果評(píng)價(jià)周期內(nèi)發(fā)生了偏移，就會(huì)造成檢驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。數(shù)字化改造后，系統(tǒng)實(shí)時(shí)提取檢測(cè)設(shè)備每次的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)預(yù)先植入的計(jì)算模型進(jìn)行數(shù)字化處理，自行繪制工作曲線，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析當(dāng)前檢測(cè)設(shè)備的精度狀態(tài)，對(duì)可能出現(xiàn)的偏移情況提前預(yù)警，以便技術(shù)人員及時(shí)作出響應(yīng)，大幅降低了管理資源的占用，同時(shí)也保證了檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確度，為提供高質(zhì)量的檢測(cè)數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)。精度管理流程圖和SPC精度管理控制記錄分別見圖 2、3。

圖2 精度管理流程圖Fig.2 Flow Chart for Accuracy Management

圖3 SPC精度管理控制記錄Fig.3 Control Record for SPC Accuracy Management

2.3 實(shí)現(xiàn)線上進(jìn)度和周期自動(dòng)監(jiān)控

冶金企業(yè)生產(chǎn)瞬息萬(wàn)變，尤其對(duì)于朝陽(yáng)鋼鐵單線生產(chǎn)的組織形式，不僅需要準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)，還要求檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠快速反映當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)，進(jìn)而為調(diào)整生產(chǎn)決策提供依據(jù)。通過(guò)數(shù)字化改造，實(shí)現(xiàn)了試樣的線上全生命周期管理，委托到達(dá)、試樣接收、試樣制備、試樣分析、數(shù)據(jù)發(fā)布各個(gè)工作流程的時(shí)間節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中自動(dòng)記錄，結(jié)合系統(tǒng)中植入的智能算法，對(duì)試樣在各個(gè)試驗(yàn)階段所處時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，預(yù)判出結(jié)果發(fā)布時(shí)間，并對(duì)即將超周期的試驗(yàn)進(jìn)行提前預(yù)警，提示崗位人員快速處理，確保檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)性和有效性，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策提供更有實(shí)效性的有力支撐。進(jìn)度管理流程圖見圖4。

圖4 進(jìn)度管理流程圖Fig.4 Flow Chart for Schedule Management

2.4 實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表自動(dòng)生成

朝陽(yáng)鋼鐵計(jì)量化檢驗(yàn)中心每年出具的理化檢驗(yàn)數(shù)據(jù)接近200萬(wàn)個(gè)，如何從海量數(shù)據(jù)中挖掘價(jià)值是當(dāng)前數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的首要工作。經(jīng)過(guò)數(shù)字化系統(tǒng)的升級(jí)改造，很多質(zhì)量分析報(bào)表都能夠自動(dòng)生成，代替了傳統(tǒng)的人工收集、整理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)工作，大大提高了管理效率。同時(shí)，系統(tǒng)中植入了智能預(yù)判算法，對(duì)即將發(fā)布和已經(jīng)發(fā)布的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速篩選預(yù)警，提示崗位人員和技術(shù)人員及時(shí)介入處理異常數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還植入了智能統(tǒng)計(jì)分析模型，通過(guò)智能算法實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)目關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)性分析，定期自動(dòng)生成質(zhì)量分析報(bào)表，從數(shù)據(jù)角度對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行預(yù)判分析，對(duì)原料質(zhì)量情況進(jìn)行分析判斷，并將結(jié)果及時(shí)上報(bào)，為調(diào)整生產(chǎn)提供決策依據(jù)。

2.5 實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室耗材線上動(dòng)態(tài)管理

傳統(tǒng)的材料管理都是線下流水賬的形式，想要實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析庫(kù)存、消耗情況難度非常高、工作量非常大。經(jīng)過(guò)數(shù)字化升級(jí)改造，化檢驗(yàn)管理系統(tǒng)與上級(jí)采購(gòu)管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫對(duì)接，做到了領(lǐng)出物料信息不落地，直接傳送到化檢驗(yàn)管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)材料備件線上動(dòng)態(tài)管理。通過(guò)流程的簡(jiǎn)化，縮短了工作路徑，大幅度提高了耗材管理效率。同時(shí)，系統(tǒng)還可以實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析各班組材料消耗情況，有利于班組開源節(jié)流、成本管控。系統(tǒng)還植入了智能統(tǒng)計(jì)分析算法，可判斷材料消耗情況是否與實(shí)際業(yè)務(wù)量吻合，自動(dòng)生成月、季度、年的收耗存分析報(bào)表，通過(guò)同比、環(huán)比等方式，分析出各個(gè)階段材料消耗情況和庫(kù)存情況，對(duì)統(tǒng)籌管理各實(shí)驗(yàn)室的耗材調(diào)撥、優(yōu)化庫(kù)存提供了有效快捷的管理平臺(tái)。出庫(kù)管理流程圖見圖5。

圖5 出庫(kù)管理流程圖Fig.5 Flow Chart for Controlling Delivery of Cargo from Storage

2.6 實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)工作量線上統(tǒng)計(jì)分析

原有職工績(jī)效考核管理多依據(jù)職工實(shí)際工作中出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況來(lái)評(píng)價(jià)，沒有很好的量化考核指標(biāo)，不能精準(zhǔn)有效地激勵(lì)員工。通過(guò)數(shù)字化升級(jí)改造，系統(tǒng)中植入了工作量統(tǒng)計(jì)分析功能，能夠按照檢測(cè)件數(shù)、檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)點(diǎn)數(shù)、檢測(cè)人等全方面多維度地統(tǒng)計(jì)職工工作情況，實(shí)時(shí)了解員工工作量是否飽滿，最終形成工作量分析報(bào)表，量化考核指標(biāo)，為精準(zhǔn)激勵(lì)職工提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，全面優(yōu)化人力資源配置，良性推動(dòng)檢測(cè)工作的開展。

2.7 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警

傳統(tǒng)的外購(gòu)原燃料質(zhì)量督查為盲抽，即隨機(jī)對(duì)部分品種、廠家進(jìn)行抽檢，只有在個(gè)別品種、廠家存在明顯質(zhì)量波動(dòng)時(shí)，才會(huì)有針對(duì)性地開展質(zhì)量抽查。系統(tǒng)數(shù)字化升級(jí)改造后，根據(jù)植入的質(zhì)量分析模塊，能夠?qū)崟r(shí)分析判斷出外購(gòu)原材料檢測(cè)數(shù)據(jù)的異常，并自動(dòng)作出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)預(yù)警提示，管理人員可根據(jù)不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)提示，按優(yōu)先級(jí)處理，更快速、準(zhǔn)確地在大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)異常情況，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。抽查比對(duì)管理流程圖見圖6。

圖6 抽查比對(duì)管理流程圖Fig.6 Flow Chart for Spot-checking and Comparing Management

2.8 實(shí)現(xiàn)樣品保管全周期跟蹤管理

傳統(tǒng)的樣品保管是通過(guò)紙質(zhì)臺(tái)賬記錄的形式體現(xiàn)各種狀態(tài)，比如入庫(kù)、出庫(kù)（抽查、復(fù)檢）和銷毀等，因?yàn)闃悠妨鲃?dòng)量比較大，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)錄、漏錄、重復(fù)錄等情況，當(dāng)因抽查、復(fù)檢等需要將樣品調(diào)出時(shí)，經(jīng)常不能準(zhǔn)確快速地定位到樣品保管位置和所處狀態(tài)，必須通過(guò)查閱相關(guān)記錄才能找到樣品，增加了管理難度。系統(tǒng)數(shù)字化升級(jí)改造后，樣品實(shí)現(xiàn)掃碼入庫(kù)、出庫(kù)和銷毀，預(yù)先將登陸賬戶與樣品庫(kù)進(jìn)行配置，賬戶掃碼操作同時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄所有動(dòng)作。當(dāng)需要有樣品調(diào)出或銷毀時(shí)，只需在系統(tǒng)中搜索查詢?cè)摌悠肪幪?hào)，即可在樣品庫(kù)中準(zhǔn)確定位，快速調(diào)出樣品，大大提高了工作效率。

2.9 實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)費(fèi)用自動(dòng)生成

系統(tǒng)未升級(jí)改造前，上報(bào)化檢驗(yàn)檢測(cè)成本，需要人工核查檢驗(yàn)數(shù)量，根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目單價(jià)計(jì)算檢測(cè)費(fèi)用，此項(xiàng)工作耗時(shí)較長(zhǎng)，占用較大人力資源。系統(tǒng)數(shù)字化改造后，通過(guò)工作量統(tǒng)計(jì)分析模塊，能夠一鍵統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)數(shù)量，結(jié)合預(yù)先配置的檢驗(yàn)單價(jià)，自動(dòng)計(jì)算檢測(cè)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)不落地”，一鍵上傳至公司財(cái)務(wù)系統(tǒng)，縮短了業(yè)務(wù)流程，提高了工作效率。

2.10 實(shí)現(xiàn)文件共享

傳統(tǒng)的文件、標(biāo)準(zhǔn)、制度多為紙質(zhì)形式，受控流程繁瑣。新系統(tǒng)數(shù)字化升級(jí)后，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套文件共享模塊，將各類文件、標(biāo)準(zhǔn)、制度分類上傳到系統(tǒng)中，設(shè)置相應(yīng)查閱權(quán)限，指定查閱群體或個(gè)人，同時(shí)查閱賬號(hào)還可以對(duì)下發(fā)的文件進(jìn)行評(píng)價(jià)，將文件、標(biāo)準(zhǔn)、制度中存在的問題及時(shí)糾正重新下發(fā)，大幅提升了QEO體系管理的工作效率。文檔管理流程圖見圖7。

圖7 文檔管理流程圖Fig.7 Flow Chart for Document Management

2.11 實(shí)現(xiàn)設(shè)備負(fù)荷率統(tǒng)計(jì)分析

設(shè)備疲勞使用和閑置都將增加設(shè)備故障率，系統(tǒng)數(shù)字化升級(jí)后增加了設(shè)備負(fù)荷率統(tǒng)計(jì)分析模塊。通過(guò)數(shù)據(jù)采集，標(biāo)識(shí)出同類型不同設(shè)備上傳的分析數(shù)據(jù)，根據(jù)不同設(shè)備的作業(yè)時(shí)間計(jì)算出各設(shè)備的分析數(shù)據(jù)占比，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化設(shè)備排產(chǎn)。如果存在其中某臺(tái)設(shè)備分析數(shù)據(jù)占比較小，就會(huì)自動(dòng)提示管理人員對(duì)這類設(shè)備進(jìn)行檢查，排查設(shè)備故障。避免了由于崗位工操作習(xí)慣造成的設(shè)備使用不均情況，從而降低設(shè)備故障率。

3 結(jié)語(yǔ)

鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司開發(fā)和應(yīng)用了化檢驗(yàn)管理系統(tǒng)。首先，通過(guò)提高檢測(cè)裝備的自動(dòng)化水平，代替原有人工檢測(cè)工作，在提高工作效率的同時(shí)，提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。其次，通過(guò)信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)直接采集數(shù)據(jù)，開展檢驗(yàn)工作全網(wǎng)絡(luò)化管理，提高了信息化集成水平，有效提升了檢測(cè)系統(tǒng)的精度，保證了檢測(cè)工作的高效完成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)檢測(cè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。再次，通過(guò)優(yōu)化完善數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析算法模型，不斷挖潛海量數(shù)據(jù)中的潛在價(jià)值，做到了對(duì)生產(chǎn)情況的及時(shí)預(yù)判和問題診斷。最后，通過(guò)化檢驗(yàn)管理系統(tǒng)費(fèi)用預(yù)算與業(yè)務(wù)量的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了化驗(yàn)室系統(tǒng)降本。