pes2019_PES2019最强阵容阵型

一、项目实施背景

（一）内外部环境1.国家战略：数字化赋能“三品”战略

2022年7月pes2019，国家五部门提出《数字化助力消费品“三品”行动方案（2022-2025年）》pes2019，确立了未来四年数字化助力消费品工业增品种、提品质、创品牌的主要目标pes2019；后期又制定了《原材料工业“三品”实施方案》，对钢铁行业“三品”发展起到指导作用。“三品”战略中提品质方面，钢铁行业把质量发展理念贯穿在整个生产流程，提升生产过程的整体自动化和信息化水平，生产设备数字化率以及关键工序数控化要不断提升，推进着钢铁生产流程由响应制造向预测制造转变，由事后处置向事前预防预判转变，有自动化向智能化转变。

2.外部环境：

疫情之下，外贸停滞内贸萎缩，同行竞争异常激烈，特钢升级转型迫在眉睫。

3.内部环境：

特钢生产正朝着高质量、低成本、快节奏、优服务的目标快速迈进，兴澄特钢做为中国特钢行业龙头企业，承担着钢铁强国的使命。

（二）为什么要构建中碳钢内部质量控制模型

1.产品质量要求的不断提升

特钢生产过程随着市场的不断变化，对于产品的质量要求不断提升，以往的质量水平难以满足客户日益增长的需求。

2.以市场需求为导向

装备大型化为驱动的产品升级换代的需求催动着连铸工艺要不断更新，从而来满足产品日益提升的质量要求。例如油气田的开采，以往开采都是甜气，开采难度不大。随着甜气田的不断消耗，酸性气田的开采提上日程，由于含有H 2 S等腐蚀性气体，对于装备、输气管路提出了更高的要求，要求更好地抗酸性能、抗氢致裂纹，而这些性能都涉及到板坯内部厚度1/2性能。

3.传统管理模式局限性

传统管理模式存在生产、设备、技术分工分家的现状，每条产线的操作人员和作业任务仅限本条产线，各产线间无法协同作业。具体表现在:

（1）专业分工：各岗位人员各自为战、协同作战能力弱；

（2）知识分离：技术、设备、操作方面知识融合紧密度不够；

（3）设备精度要求跟不上技术升级的需求

4.板坯的内部质量优劣对产品质量的影响

板坯的中心偏析会遗传到钢板，对钢板的内部Z向性能、抗HIC性能、1/2T冲击拉伸性能产生影响。图1显示了板坯内部存在的中心偏析，在钢板对应位置检验可以发现带状组织以及一些元素的偏聚，从而导致HIC性能以及Z向拉伸性能不合。

图1 板坯中心偏析对钢板内部性能的影响

图2 中心偏析C类比率与探伤合格率的关系

图2显示了中心偏析C类比率与探伤合格率的对应关系，从图中可以看出，中心偏析C类比率与探伤合格率呈正相关关系。中心偏析C类比率越高，探伤合格率越高。而2019年中心偏析C类比率的控制波动较大，从而导致产品质量波动较大，因此构建中碳钢内部质量控制模型，稳定控制板坯中心偏析C类比率迫在眉睫。

（三）构建中碳钢内部质量控制模型的难度

构建中碳钢内部质量控制模型，涉及的范围较广，存在诸多困难：

1.连铸坯质量因素复杂，且贯穿整个炼钢-连铸生产流程，必须采用科学的方法加以控制（如本项目采用FMEA工具、DOE试验设计，科学界定关键质量影子；同时还需采用关键大数据分析等手段收集正确可靠的数据）。

2.兴澄板坯断面跨度大（厚度：150/300/370/450，宽度：1600~3250），因此关键控制参数范围变化大，模型构建时需要针对不同断面细分，尽可能精确控制。

3.兴澄板坯以生产品种钢、特钢为主，目前生产的出钢记号（即不同成分）已有645个。不同成分，不同断面连铸的钢种要求连铸工艺模型快速响应，动态调整。

（四）精益六西格玛管理理念与中碳钢内部质量控制模型创新应用

精益六西格玛理念：真正关注顾客要求，数据驱动管理，针对过程的全要素，特别是关键要素采取措施，主动预防，追求完美，打通生产、工艺、装备三位一体，无边界合作。

在构建中碳钢内部质量控制模型时，pes2019我们融入了精益六西格玛管理理念。在运用FMEA工具，ANOVA分析的基础上采用DOE试验设计和高频次抽样分析（板坯低倍），积累大数据建立连铸动态轻压下模型，并与前道KR、BOF、LF、RH工艺相衔接，与设备工装改进、精度控制相贯通，实现连铸工艺控制的自动化、智能化，并运用PDCA循环持续升级。

二、模型的构建

“控制模型”的工作思路

建立中碳钢内部质量控制模型，构建以提升中心偏析C类比率为目标，生产、设备、工艺三位一体化的“控制模型”，综合应用FMEA工具、DOE试验设计等工具，取得丰硕成果的同时，形成了兴澄特钢独具特色的内部质量控制模型。

“控制模型”的构建，追求一个目标：中心偏析C类比率达到80%以上；突出两个驱动：管理驱动和数字化驱动；强化“控制模型”的三个模块建设：基础模块、处理模块以及控制模块；落实四个抓手：人员培训数字化、工装管理数字化、工艺设计优化以及生产、工艺、设备三位一体。

三、主要内容

“控制模型”的“1234”工作思路：追求1个目标，突出2个驱动，强化3个模块以及落实4个抓手，控制模型在这四个方面进行应用，实现了管理创新。

（一）一个目标

中心偏析C类比率≥80%。

（二）两个驱动

“控制模型”的两个驱动：管理驱动以及数字化驱动

1.管理驱动是“控制模型”的基础，涉及人员培训、设备管理以及在线监测、工艺交底以及质量统计分析。通过人员培训，不断提升人员的素质，夯实“控制模型”的运行基础。设备是生产工艺的保障，对于设备的精细化管理，在线实时监测，确保生产工艺的稳定。

管理驱动的实施：

员工培训：兴澄定期安排高级工程师、高级技师等高技能人才对员工进行培训，培训内容涉及管理、技术、操作等方面，培训形式多样化，比较贴近生产现场实际。

图3 高技能人才培训 图4 管理、技术、操作培训

工艺交底：工艺的有效执行是产品质量的重要保障。为了更好的执行好工艺，兴澄独创性的开展工艺交底工作。生产前工艺人员提出生产需关注的工艺工装关键点；生产人员生产时关注这些关键点，不符合及时反馈；生产结束后由生产技术人员共同评估产品质量。

2.数字化驱动是未来的趋势，涉及到培训数字化、工装精度数字化、操作模型化以及质量评价数字化。通过对于工装精度、质量评价的数字化、量化，让管理更加精准，提升更有目标性。

数字化驱动的实施：

生产过程数据：炼钢-连铸过程涉及到大量的生产过程数据，为了更加有效地利用好这些大数据，兴澄利用自主开发的软件自动采集存储相关数据，并以图表、曲线的形式展示出来，并用于分析决策。

图7 自动绘制成曲线分析

操作模型化：为了减少人员操作对于产品质量的影响，通过模型控制来代替人工操作，不断的提升自动化、智能化水平。兴澄公司自主开发了连铸控制模型，拥有独立的知识产权，自主性更强，同时便于工艺操作人员优化升级。

（三）三个模块建设

三个模块为基础模块、处理模块以及控制模块，大致的结构见下图：

1.基础模块是“控制模型”的基础，基础模块建设是涉及工装精度、钢种分类、工艺制度规范及标准（过热度规范、拉速标准）等，采用的工具：精益六西格玛、工装设备管理等

2.处理模块是模型的核心，涉及到大数据的收集、数据的粗筛、工艺参数相互关系的处理，工艺参数、设备参数的合理范围的设定。采用的工具：企业内部PES系统、精益六西格玛等

3.控制模块涉及到网络的连接，信号的传输、操作指令的执行

基础模块的实施：

1.调研收集客户需求：一切工作都以满足客户需求为出发点。调研客户需求，了解设备服役环境的变化；掌握设备大型化对材料的新需求；材料轻量化需求

2.完善公司内部的各项制度：包括各岗位的质量职责、设备维修管理制度以及技术操作规程等。其中设备维修管理制度更加突出量化指标，将维修质量以数字来评价。

处理模块的实施：

公司PES自动采集到的数据通过C&E矩阵，FEMA分析、ANOVA分析以及DOE试验设计进行数据筛选、提纯、关系量化等处理，最终得出关键因子量化模型。

控制模块的实施：

应用自主开发的连铸控制模型，实时采集相关过程参数，利用处理模块得出的关键因子量化模型，自动对工艺参数（二冷水、轻压下压下量等）进行优化调整，实现最佳的工艺组合。

（四）四个抓手落实

1.人员培训数字化：

为了提升人员培训的质量以及效果，兴澄公司利用仿真软件进行了模拟仿真培训，使得人员的培训更真实、更有效。同时建立手机移动学院培训，利用手机随时随地可以网上学习，内部涵盖生产工艺、设备操作、综合管理等，培训手段多样化。

2.工装管理数字化：

（1）离线工装设备：

以往对于工装设备的维修质量的评价不直观，更多地关注设备的功能性，对于设备的精度关注不够，而中碳钢内部质量控制模型的实施，工装设备的精度至关重要。为此，工艺、设备、生产人员共同讨论制定工装维修的精度标准、公差范围，并直接打印在工装设备验收单上，提醒维修人员，追求高精度。

建立了工装设备的维修精度标准后，为了确保标准有效的实施落地，维修设备验收时，由维修方、设备方以及工艺人员三方确认签字，追求高质量。

由于工装设备服役的环境不同，不同位置的工装设备精度要求不同，为了兼顾效率与质量，对相关的工装设备标定进行了差异化管理，其中弧形段采用手持辊缝仪标定，而水平段采用标定坯标定。

（2）在线工装设备：

在线服役的设备在服役过程中如何快速判断其精度要求满足要求对于中碳钢内部质量的控制至关重要。为此，针对在线服役的扇形段，油缸内部增加了压力传感器实时反馈工作压力，通过油缸压力值以及压力曲线来监控在线扇形段功能精度情况。

除了扇形段在线压力反馈外，针对在线扇形段进行了寿命管理。工装设备采用生命周期性管理，作为点检的有力补充，使设备预知预防管理横向到边、纵向到底、全覆盖、无死角。

3.工艺设计优化

内部质量的控制除了模型的控制，兴澄公司还从源头上就开始考虑进行控制，在成分设计时，尽量降低偏析元素的含量。例如，管线钢的成分设计，为了提高中心偏析C类比率，将凝固过程中的易偏析元素：C、Mn、S尽量往下设计。

由于兴澄生产的钢种种类繁多，每个钢种都有其独有的凝固特性，为了更好的控制内部质量，根据断面、成分将钢种细分，分类管控，制定不同的工艺参数，从而更加有效的控制内部质量。

4.生产、工艺、设备三位一体

一个中心：以工艺技术为中心，所有工作都围绕满足产品质量要求；二个保障：设备以服务生产为保障、生产以掌控设备为保障；三项基石：设备分级管控、全员设备管理、工装持续改善。

四、取得成果

（一）项目收益

通过推行生产、工艺、设备三位一体以及精益六西格玛的管理创新，针对炼钢-连铸全工序的工装设备条件、工艺参数繁多、人员素质参差不齐等影响因素，构建了中碳钢内部质量控制新模型，在助力炼钢-连铸工序提质增效过程中取得显著效果。中碳钢中心偏析得到了明显改善，C类比率从20.98%提高到84.42%，大大提高了经济效益和产品质量，钢板的探伤合格率由98.3%提高到99.6%。

1.直接经济效益

以每年中碳钢产量77.8万吨计算，该类钢种探伤不合改判后利润损失在1000元/吨，低倍C类比率提升后，钢板探伤合格率提升1.3%，收益为：77.8*1000*1.3%=1011.4万元。

2.管理成果

（1）员工素质提升 ：通过由高级工程师、高级技师等高技能人才开展的培训，加上形式多样的培训方式（模拟仿真培训、移动学习等方式），员工的整体素质上了一个台阶。

（2）实现设备管理数字化，操作模型化：设备管理数字化的实施能更好的了解设备的状态，评估设备的精度。

（3）生产、工艺、装备一体化日益紧密。

（4）连铸机质量稳定性提高，工人劳动强度降低，生产效率提升。

（二）下一步工作计划

1.以点代面，在炼钢——连铸全工序进一步推广数字化。

2.基于现场数据实现工艺创新，理论创新，优化动态轻压下模型。

3.基于冶金凝固科学进步来优化、完善、升级模型。

4.提升目标：板坯中心偏析C类比率达到90%，达到行业先进水平。