郭洪河 ， 周曉光 ，田勇 ，劉振宇 ，張浩 ，李英茜

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

數(shù)字化是冶金企業(yè)進入大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展趨勢，目前在化檢驗系統(tǒng)中實踐較少。大部分冶金企業(yè)只做到了化檢驗數(shù)據(jù)的錄入及傳輸，即數(shù)據(jù)的信息化管理，并沒有實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的自主分析和價值挖掘，即數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。因此，一個能夠充分發(fā)掘數(shù)據(jù)的潛在價值，進而用于指導生產(chǎn)決策的數(shù)字化管理系統(tǒng)就顯得尤為重要。鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司 （以下簡稱“朝陽鋼鐵”）在建設(shè)“數(shù)字鞍鋼”的背景下開發(fā)并實踐應用了化檢驗數(shù)字化管理系統(tǒng)，本文對此做一介紹。

1 化檢驗數(shù)字化管理系統(tǒng)功能流程

朝陽鋼鐵對化檢驗系統(tǒng)進行數(shù)字化升級開發(fā)，實現(xiàn)了化檢驗數(shù)據(jù)的自動采集全覆蓋，設(shè)備與系統(tǒng)的一鍵對接，以及各項基礎(chǔ)管理的數(shù)字化運行，充分挖掘出化檢驗數(shù)據(jù)的潛在價值，進而助力生產(chǎn)經(jīng)營決策?；瘷z驗管理系統(tǒng)功能流程圖見圖 1。

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

2 化檢驗數(shù)字化管理系統(tǒng)應用實踐

2.1 實現(xiàn)化檢驗數(shù)據(jù)自動采集全覆蓋

朝陽鋼鐵計量化檢驗中心負責全公司的進廠原材料、廠內(nèi)過程材料、過程產(chǎn)品、水質(zhì)、氣體、油脂、副產(chǎn)品和鋼鐵產(chǎn)品的理化檢驗工作，日平均檢驗數(shù)據(jù)5 000余個，人均錄入數(shù)據(jù)70余個。在數(shù)據(jù)自動采集沒有覆蓋前，檢測數(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)錄入與檢驗工作交叉進行，且由于數(shù)據(jù)錄入量較大，經(jīng)常出現(xiàn)錯錄、漏錄和重復錄的情況，造成工作效率低，錯誤率居高不下。系統(tǒng)數(shù)字化改造之后，設(shè)備檢出數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)采集程序完成自動錄入，確保數(shù)據(jù)傳遞準確高效，避免了人為干擾，大大提高了工作效率和準確率，檢測數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定可靠。

2.2 實現(xiàn)線上精度數(shù)字化管理

系統(tǒng)精度是檢測數(shù)據(jù)偏差的首要因素，校驗檢測系統(tǒng)是否發(fā)生偏移是日常工作的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的校驗方式是人工統(tǒng)計標準物質(zhì)檢測結(jié)果，線下完成曲線繪制，計算出系統(tǒng)偏移程度，再有針對性地對檢測系統(tǒng)進行調(diào)整。校準工作耗時耗力，無法實時開展，只能階段性評價，如果評價周期內(nèi)發(fā)生了偏移，就會造成檢驗數(shù)據(jù)不準確。數(shù)字化改造后，系統(tǒng)實時提取檢測設(shè)備每次的標準物質(zhì)檢測結(jié)果，通過預先植入的計算模型進行數(shù)字化處理，自行繪制工作曲線，實時統(tǒng)計分析當前檢測設(shè)備的精度狀態(tài)，對可能出現(xiàn)的偏移情況提前預警，以便技術(shù)人員及時作出響應，大幅降低了管理資源的占用，同時也保證了檢測系統(tǒng)的實時準確度，為提供高質(zhì)量的檢測數(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 實現(xiàn)線上進度和周期自動監(jiān)控

冶金企業(yè)生產(chǎn)瞬息萬變，尤其對于朝陽鋼鐵單線生產(chǎn)的組織形式，不僅需要準確的檢測數(shù)據(jù)，還要求檢測數(shù)據(jù)能夠快速反映當前生產(chǎn)狀態(tài)，進而為調(diào)整生產(chǎn)決策提供依據(jù)。通過數(shù)字化改造，實現(xiàn)了試樣的線上全生命周期管理，委托到達、試樣接收、試樣制備、試樣分析、數(shù)據(jù)發(fā)布各個工作流程的時間節(jié)點在系統(tǒng)中自動記錄，結(jié)合系統(tǒng)中植入的智能算法，對試樣在各個試驗階段所處時間進行統(tǒng)計分析，預判出結(jié)果發(fā)布時間，并對即將超周期的試驗進行提前預警，提示崗位人員快速處理，確保檢驗數(shù)據(jù)的及時性和有效性，為生產(chǎn)經(jīng)營決策提供更有實效性的有力支撐。進度管理流程圖見圖4。

圖4 進度管理流程圖Fig.4 Flow Chart for Schedule Management

2.4 實現(xiàn)統(tǒng)計分析報表自動生成

朝陽鋼鐵計量化檢驗中心每年出具的理化檢驗數(shù)據(jù)接近200萬個，如何從海量數(shù)據(jù)中挖掘價值是當前數(shù)字化實驗室的首要工作。經(jīng)過數(shù)字化系統(tǒng)的升級改造，很多質(zhì)量分析報表都能夠自動生成，代替了傳統(tǒng)的人工收集、整理、統(tǒng)計數(shù)據(jù)工作，大大提高了管理效率。同時，系統(tǒng)中植入了智能預判算法，對即將發(fā)布和已經(jīng)發(fā)布的檢驗數(shù)據(jù)進行快速篩選預警，提示崗位人員和技術(shù)人員及時介入處理異常數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還植入了智能統(tǒng)計分析模型，通過智能算法實現(xiàn)多項目關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)性分析，定期自動生成質(zhì)量分析報表，從數(shù)據(jù)角度對生產(chǎn)情況進行預判分析，對原料質(zhì)量情況進行分析判斷，并將結(jié)果及時上報，為調(diào)整生產(chǎn)提供決策依據(jù)。

2.5 實現(xiàn)實驗室耗材線上動態(tài)管理

傳統(tǒng)的材料管理都是線下流水賬的形式，想要實時統(tǒng)計分析庫存、消耗情況難度非常高、工作量非常大。經(jīng)過數(shù)字化升級改造，化檢驗管理系統(tǒng)與上級采購管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)實現(xiàn)了無縫對接，做到了領(lǐng)出物料信息不落地，直接傳送到化檢驗管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)材料備件線上動態(tài)管理。通過流程的簡化，縮短了工作路徑，大幅度提高了耗材管理效率。同時，系統(tǒng)還可以實時統(tǒng)計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)計分析算法，可判斷材料消耗情況是否與實際業(yè)務(wù)量吻合，自動生成月、季度、年的收耗存分析報表，通過同比、環(huán)比等方式，分析出各個階段材料消耗情況和庫存情況，對統(tǒng)籌管理各實驗室的耗材調(diào)撥、優(yōu)化庫存提供了有效快捷的管理平臺。出庫管理流程圖見圖5。

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

2.6 實現(xiàn)檢驗工作量線上統(tǒng)計分析

原有職工績效考核管理多依據(jù)職工實際工作中出現(xiàn)錯誤的情況來評價，沒有很好的量化考核指標，不能精準有效地激勵員工。通過數(shù)字化升級改造，系統(tǒng)中植入了工作量統(tǒng)計分析功能，能夠按照檢測件數(shù)、檢測項目、檢測點數(shù)、檢測人等全方面多維度地統(tǒng)計職工工作情況，實時了解員工工作量是否飽滿，最終形成工作量分析報表，量化考核指標，為精準激勵職工提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，全面優(yōu)化人力資源配置，良性推動檢測工作的開展。

2.7 實現(xiàn)系統(tǒng)自動預警

傳統(tǒng)的外購原燃料質(zhì)量督查為盲抽，即隨機對部分品種、廠家進行抽檢，只有在個別品種、廠家存在明顯質(zhì)量波動時，才會有針對性地開展質(zhì)量抽查。系統(tǒng)數(shù)字化升級改造后，根據(jù)植入的質(zhì)量分析模塊，能夠?qū)崟r分析判斷出外購原材料檢測數(shù)據(jù)的異常，并自動作出相應的風險等級評價預警提示，管理人員可根據(jù)不同等級的風險提示，按優(yōu)先級處理，更快速、準確地在大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)異常情況，為生產(chǎn)經(jīng)營決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。抽查比對管理流程圖見圖6。

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

2.8 實現(xiàn)樣品保管全周期跟蹤管理

傳統(tǒng)的樣品保管是通過紙質(zhì)臺賬記錄的形式體現(xiàn)各種狀態(tài)，比如入庫、出庫（抽查、復檢）和銷毀等，因為樣品流動量比較大，會出現(xiàn)錯錄、漏錄、重復錄等情況，當因抽查、復檢等需要將樣品調(diào)出時，經(jīng)常不能準確快速地定位到樣品保管位置和所處狀態(tài)，必須通過查閱相關(guān)記錄才能找到樣品，增加了管理難度。系統(tǒng)數(shù)字化升級改造后，樣品實現(xiàn)掃碼入庫、出庫和銷毀，預先將登陸賬戶與樣品庫進行配置，賬戶掃碼操作同時，系統(tǒng)自動記錄所有動作。當需要有樣品調(diào)出或銷毀時，只需在系統(tǒng)中搜索查詢該樣品編號，即可在樣品庫中準確定位，快速調(diào)出樣品，大大提高了工作效率。

2.9 實現(xiàn)檢驗費用自動生成

系統(tǒng)未升級改造前，上報化檢驗檢測成本，需要人工核查檢驗數(shù)量，根據(jù)檢測項目單價計算檢測費用，此項工作耗時較長，占用較大人力資源。系統(tǒng)數(shù)字化改造后，通過工作量統(tǒng)計分析模塊，能夠一鍵統(tǒng)計檢驗數(shù)量，結(jié)合預先配置的檢驗單價，自動計算檢測費用，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)不落地”，一鍵上傳至公司財務(wù)系統(tǒng)，縮短了業(yè)務(wù)流程，提高了工作效率。

2.10 實現(xiàn)文件共享

傳統(tǒng)的文件、標準、制度多為紙質(zhì)形式，受控流程繁瑣。新系統(tǒng)數(shù)字化升級后，設(shè)計開發(fā)了一套文件共享模塊，將各類文件、標準、制度分類上傳到系統(tǒng)中，設(shè)置相應查閱權(quán)限，指定查閱群體或個人，同時查閱賬號還可以對下發(fā)的文件進行評價，將文件、標準、制度中存在的問題及時糾正重新下發(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 實現(xiàn)設(shè)備負荷率統(tǒng)計分析

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)字化升級后增加了設(shè)備負荷率統(tǒng)計分析模塊。通過數(shù)據(jù)采集，標識出同類型不同設(shè)備上傳的分析數(shù)據(jù)，根據(jù)不同設(shè)備的作業(yè)時間計算出各設(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)。如果存在其中某臺設(shè)備分析數(shù)據(jù)占比較小，就會自動提示管理人員對這類設(shè)備進行檢查，排查設(shè)備故障。避免了由于崗位工操作習慣造成的設(shè)備使用不均情況，從而降低設(shè)備故障率。

3 結(jié)語

鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司開發(fā)和應用了化檢驗管理系統(tǒng)。首先，通過提高檢測裝備的自動化水平，代替原有人工檢測工作，在提高工作效率的同時，提高了檢測數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性。其次，通過信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)直接采集數(shù)據(jù)，開展檢驗工作全網(wǎng)絡(luò)化管理，提高了信息化集成水平，有效提升了檢測系統(tǒng)的精度，保證了檢測工作的高效完成，實現(xiàn)了對檢測過程的實時監(jiān)控。再次，通過優(yōu)化完善數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析算法模型，不斷挖潛海量數(shù)據(jù)中的潛在價值，做到了對生產(chǎn)情況的及時預判和問題診斷。最后，通過化檢驗管理系統(tǒng)費用預算與業(yè)務(wù)量的有機結(jié)合，實現(xiàn)了化驗室系統(tǒng)降本。