鞍钢朝阳钢铁化检验数字化管理系统的开发及应用

郭洪河 ， 周晓光 ，田勇 ，刘振宇 ，张浩 ，李英茜

（1.东北大学，辽宁 沈阳 110819；2.鞍钢集团朝阳钢铁有限公司，辽宁 朝阳 122000）

数字化是冶金企业进入大数据时代的发展趋势，目前在化检验系统中实践较少。大部分冶金企业只做到了化检验数据的录入及传输，即数据的信息化管理，并没有实现对海量数据的自主分析和价值挖掘，即数据的数字化管理。因此，一个能够充分发掘数据的潜在价值，进而用于指导生产决策的数字化管理系统就显得尤为重要。鞍钢集团朝阳钢铁有限公司 （以下简称“朝阳钢铁”）在建设“数字鞍钢”的背景下开发并实践应用了化检验数字化管理系统，本文对此做一介绍。

1 化检验数字化管理系统功能流程

朝阳钢铁对化检验系统进行数字化升级开发，实现了化检验数据的自动采集全覆盖，设备与系统的一键对接，以及各项基础管理的数字化运行，充分挖掘出化检验数据的潜在价值，进而助力生产经营决策。化检验管理系统功能流程图见图 1。

图1 化检验管理系统功能流程图Fig.1 Functional Flow Chart for Management System for Chemical and Physical Inspecting

2 化检验数字化管理系统应用实践

2.1 实现化检验数据自动采集全覆盖

朝阳钢铁计量化检验中心负责全公司的进厂原材料、厂内过程材料、过程产品、水质、气体、油脂、副产品和钢铁产品的理化检验工作，日平均检验数据5 000余个，人均录入数据70余个。在数据自动采集没有覆盖前，检测数据均由人工录入到公司生产管理信息系统中。数据录入与检验工作交叉进行，且由于数据录入量较大，经常出现错录、漏录和重复录的情况，造成工作效率低，错误率居高不下。系统数字化改造之后，设备检出数据可以通过数据采集程序完成自动录入，确保数据传递准确高效，避免了人为干扰，大大提高了工作效率和准确率，检测数据更加稳定可靠。

2.2 实现线上精度数字化管理

系统精度是检测数据偏差的首要因素，校验检测系统是否发生偏移是日常工作的重要内容。传统的校验方式是人工统计标准物质检测结果，线下完成曲线绘制，计算出系统偏移程度，再有针对性地对检测系统进行调整。校准工作耗时耗力，无法实时开展，只能阶段性评价，如果评价周期内发生了偏移，就会造成检验数据不准确。数字化改造后，系统实时提取检测设备每次的标准物质检测结果，通过预先植入的计算模型进行数字化处理，自行绘制工作曲线，实时统计分析当前检测设备的精度状态，对可能出现的偏移情况提前预警，以便技术人员及时作出响应，大幅降低了管理资源的占用，同时也保证了检测系统的实时准确度，为提供高质量的检测数据奠定了基础。精度管理流程图和SPC精度管理控制记录分别见图 2、3。

图2 精度管理流程图Fig.2 Flow Chart for Accuracy Management

图3 SPC精度管理控制记录Fig.3 Control Record for SPC Accuracy Management

2.3 实现线上进度和周期自动监控

冶金企业生产瞬息万变，尤其对于朝阳钢铁单线生产的组织形式，不仅需要准确的检测数据，还要求检测数据能够快速反映当前生产状态，进而为调整生产决策提供依据。通过数字化改造，实现了试样的线上全生命周期管理，委托到达、试样接收、试样制备、试样分析、数据发布各个工作流程的时间节点在系统中自动记录，结合系统中植入的智能算法，对试样在各个试验阶段所处时间进行统计分析，预判出结果发布时间，并对即将超周期的试验进行提前预警，提示岗位人员快速处理，确保检验数据的及时性和有效性，为生产经营决策提供更有实效性的有力支撑。进度管理流程图见图4。

图4 进度管理流程图Fig.4 Flow Chart for Schedule Management

2.4 实现统计分析报表自动生成

朝阳钢铁计量化检验中心每年出具的理化检验数据接近200万个，如何从海量数据中挖掘价值是当前数字化实验室的首要工作。经过数字化系统的升级改造，很多质量分析报表都能够自动生成，代替了传统的人工收集、整理、统计数据工作，大大提高了管理效率。同时，系统中植入了智能预判算法，对即将发布和已经发布的检验数据进行快速筛选预警，提示岗位人员和技术人员及时介入处理异常数据。系统还植入了智能统计分析模型，通过智能算法实现多项目关联的系统性分析，定期自动生成质量分析报表，从数据角度对生产情况进行预判分析，对原料质量情况进行分析判断，并将结果及时上报，为调整生产提供决策依据。

2.5 实现实验室耗材线上动态管理

传统的材料管理都是线下流水账的形式，想要实时统计分析库存、消耗情况难度非常高、工作量非常大。经过数字化升级改造，化检验管理系统与上级采购管理系统、设备管理系统实现了无缝对接，做到了领出物料信息不落地，直接传送到化检验管理系统中，实现材料备件线上动态管理。通过流程的简化，缩短了工作路径，大幅度提高了耗材管理效率。同时，系统还可以实时统计分析各班组材料消耗情况，有利于班组开源节流、成本管控。系统还植入了智能统计分析算法，可判断材料消耗情况是否与实际业务量吻合，自动生成月、季度、年的收耗存分析报表，通过同比、环比等方式，分析出各个阶段材料消耗情况和库存情况，对统筹管理各实验室的耗材调拨、优化库存提供了有效快捷的管理平台。出库管理流程图见图5。

图5 出库管理流程图Fig.5 Flow Chart for Controlling Delivery of Cargo from Storage

2.6 实现检验工作量线上统计分析

原有职工绩效考核管理多依据职工实际工作中出现错误的情况来评价，没有很好的量化考核指标，不能精准有效地激励员工。通过数字化升级改造，系统中植入了工作量统计分析功能，能够按照检测件数、检测项目、检测点数、检测人等全方面多维度地统计职工工作情况，实时了解员工工作量是否饱满，最终形成工作量分析报表，量化考核指标，为精准激励职工提供数据基础，全面优化人力资源配置，良性推动检测工作的开展。

2.7 实现系统自动预警

传统的外购原燃料质量督查为盲抽，即随机对部分品种、厂家进行抽检，只有在个别品种、厂家存在明显质量波动时，才会有针对性地开展质量抽查。系统数字化升级改造后，根据植入的质量分析模块，能够实时分析判断出外购原材料检测数据的异常，并自动作出相应的风险等级评价预警提示，管理人员可根据不同等级的风险提示，按优先级处理，更快速、准确地在大数据中发现异常情况，为生产经营决策提供数据基础。抽查比对管理流程图见图6。

图6 抽查比对管理流程图Fig.6 Flow Chart for Spot-checking and Comparing Management

2.8 实现样品保管全周期跟踪管理

传统的样品保管是通过纸质台账记录的形式体现各种状态，比如入库、出库（抽查、复检）和销毁等，因为样品流动量比较大，会出现错录、漏录、重复录等情况，当因抽查、复检等需要将样品调出时，经常不能准确快速地定位到样品保管位置和所处状态，必须通过查阅相关记录才能找到样品，增加了管理难度。系统数字化升级改造后，样品实现扫码入库、出库和销毁，预先将登陆账户与样品库进行配置，账户扫码操作同时，系统自动记录所有动作。当需要有样品调出或销毁时，只需在系统中搜索查询该样品编号，即可在样品库中准确定位，快速调出样品，大大提高了工作效率。

2.9 实现检验费用自动生成

系统未升级改造前，上报化检验检测成本，需要人工核查检验数量，根据检测项目单价计算检测费用，此项工作耗时较长，占用较大人力资源。系统数字化改造后，通过工作量统计分析模块，能够一键统计检验数量，结合预先配置的检验单价，自动计算检测费用，实现“数据不落地”，一键上传至公司财务系统，缩短了业务流程，提高了工作效率。

2.10 实现文件共享

传统的文件、标准、制度多为纸质形式，受控流程繁琐。新系统数字化升级后，设计开发了一套文件共享模块，将各类文件、标准、制度分类上传到系统中，设置相应查阅权限，指定查阅群体或个人，同时查阅账号还可以对下发的文件进行评价，将文件、标准、制度中存在的问题及时纠正重新下发，大幅提升了QEO体系管理的工作效率。文档管理流程图见图7。

图7 文档管理流程图Fig.7 Flow Chart for Document Management

2.11 实现设备负荷率统计分析

设备疲劳使用和闲置都将增加设备故障率，系统数字化升级后增加了设备负荷率统计分析模块。通过数据采集，标识出同类型不同设备上传的分析数据，根据不同设备的作业时间计算出各设备的分析数据占比，并根据分析结果优化设备排产。如果存在其中某台设备分析数据占比较小，就会自动提示管理人员对这类设备进行检查，排查设备故障。避免了由于岗位工操作习惯造成的设备使用不均情况，从而降低设备故障率。

3 结语

鞍钢集团朝阳钢铁有限公司开发和应用了化检验管理系统。首先，通过提高检测装备的自动化水平，代替原有人工检测工作，在提高工作效率的同时，提高了检测数据的准确性和稳定性。其次，通过信息化网络系统直接采集数据，开展检验工作全网络化管理，提高了信息化集成水平，有效提升了检测系统的精度，保证了检测工作的高效完成，实现了对检测过程的实时监控。再次，通过优化完善数据统计分析算法模型，不断挖潜海量数据中的潜在价值，做到了对生产情况的及时预判和问题诊断。最后，通过化检验管理系统费用预算与业务量的有机结合，实现了化验室系统降本。