基于MES的钢铁生产质量设计研究

【摘 要】钢铁生产质量设计是质量管理的首要功能，也是实现系统化质量控制功能的关键。在钢铁生产过程中，需要经过良好的质量设计才能将客户的质量需求转化为精确的生产指令，从而制造出高质量的产品。本文针对钢铁产品规格多、工艺相似等特点，介绍了质量设计的要素和功能构成，讨论了质量设计的关键技术和方法。

【关键词】MES 质量设计 质量保证 订单管理

1 概述

钢铁生产工艺复杂，在订单生产体制下为了向客户提供满足其质量要求的产品，必须根据客户质量要求内容进行系统的质量设计，为生产的每一道工序提供准确的质量数据[1]。只有这样才能适用于多品种、多规格、小批量、高性能的客户要求，增强企业的市场适应能力。

2 质量设计要素

质量设计系统根据质量标准、客户质量需求、订单信息与公司的生产设备能力、内控标准进行匹配，依据质量控制目标及工艺控制参数进行系统设计。

2.1 质量标准

統一质量标准，将各部门分散管理的质量基准进行标准化、系统化，建立全公司统一的质量基准管理体系[2]，从而使全公司使用共同的标准：质量通用代码、通用标准规格、标准产品尺寸等。

质量基准管理体系包括：制造标准基准；钢种的化学成分标准；炼钢作业指示及炼钢成分判定；出钢温度、铸造速度、模具级别等炼钢连铸工程的制造配置标准；加热温度、在炉时间、取出温度等加热炉及轧钢工程的制造配置标准等。

2.2 客户质量需求

客户质量需求是产品按单生产模式下必须着重研究的对象，质量设计也必须围绕客户质量需求进行。

2.3 订单信息

在订单生产体制下，用户订单由ERP系统传输到质量设计模块，质量设计模块根据客户质量要求自动进行系统的质量设计。系统在冶金标准数据库中，将订单质量要求与质量标准进行自动匹配，每个订单都产生与之相对应的质量设计结果。质量设计结构图如图1所示。

图1 质量设计结构图

3 功能构成和说明

质量设计模块的具体功能包括：质量匹配检查、质量配置设计、产线选择、预防措施。

3.1 质量匹配检查

质量匹配检查是根据生产要求进行质量匹配，对产品质量数据库进行检索，可以检索到实例产品生产所对应的产品规范码。依据该产品规范码，系统会检索出以该规范码为检索号的产品质量的相关设计内容，并完成该订单产品质量设计。

质量匹配检查分为自动和手动检查两种方式。自动检查时，成分、材质、外形等没有质量特殊要求时，系统自动匹配。对质量有特殊要求，或者自动检查结果为不通过的时候，需要工作人员手动匹配，即进行更进一步的质量配置设计。

3.2 质量配置设计

由于质量匹配不成功，为了生产符合用户质量要求的产品，需要确定各工序阶段的半成品所需满足的工艺质量规范要求。在接下来的产品生产过程中，各工序阶段的产品质量要求按事先设定在计算机中的放行标准进行严格的检验与控制。

（1）确定订单数据整合性：为了保证质量设计和产品，对必要的订单项目，确保数据整合性，确定订单项目的订单尺寸、规格代码、检查机构、订单用途、包装。订单项目间需要确认的事项包括：标准规格和订单用途，标准规格和产品尺寸等。

（2）制造标准配置设计：针对炼铁、炼钢、连铸、轧钢等主要工序，设计制造标准配置。

（3）产品保证配置设计：设计为了产品的质保、标准规格、客户需求，编制综合性合成配置。

（4）标示配置设计：标签所需要的信息，根据公司标示配置标准来设计。如有用户特别的要求，用顾客要求事项设计。

（5）质量消息设计：对特定产品需要采取特定工艺措施时，质量设计人提前设计传达相关生产的注意事项，作业指示时提供给生产操作人员。

（6）质量设计错误确认：对质量设计时发生的错误，能够容易了解错误原因，提供可查询错误的画面。

（7）质量设计确定处理：确认质量设计结果，将质量设计结果保存到产品质量数据库当中，并将质量设计结果下发到生产控制系统。

3.3 产线选择

在冶金规范库中，一个产品同样对应有多条生产线路径。当合同订单进行质量设计后，发现有多条生产工艺路径时，需结合生产车间实际及各工艺路径的优劣情况，确定主次产线。实际生产过程中，也可以视生产环境的变化，进行相应的主次生产线的更改，以实现柔性生产。

3.4 预防措施

预防质量设计错误和提高质量管理水平的应采取的措施有：（1）统一所有质量设计事项，以Rule Base基准来管理。（2）变更用户要求事项时，不变更程序，只用质量设计Key DB数据注册及变更来对应。（3）质量设计Key是为了质量设计更加便捷，提前设计品名、标准规格、产品尺寸、客户配置、公司内配置、炼钢工艺标准、轧钢工艺标准等基准的关联并进行管理。

4 结语

在钢铁生产中，质量设计的结果传送给MES中工序计划排产系统，作为编制生产计划的基础数据，并用于产品生产过程中的质量判定和控制。良好的质量设计是保证产品质量的首要条件，因此，在质量管理中必须首先保证质量设计的科学合理，使得各工序阶段的半成品能够满足工艺质量规范要求，从而达到保证产品质量的目的。

参考文献：

[1]吕志民，徐钢，毛文赫等.冶金全流程工艺质量在线监控和离线分析诊断系统[J].冶金自动化，2015，39（3）：17-19.

[2]张晔，狄庆贵，裴燕.承钢质量信息管理系统的改进及优化[J].冶金自动化，2013，37（6）：72-73.

作者简介：颜晶（1983—），男，河北唐山人，唐钢微尔自动化公司工程师，从事实时数据库系统、质量管理系统的研究、应用、开发。