【專家觀點】鋼鐵全流程質(zhì)量管控與模型分析平臺實踐-河鋼數(shù)字

鋼鐵全流程質(zhì)量管控與模型分析平臺實踐河鋼數(shù)字亓魯剛2024年4月 1行業(yè)背景2平臺方案3實踐案例 行業(yè)背景 冶金工業(yè)的工藝特點工序間的緊密聯(lián)系行業(yè)挑戰(zhàn)冶金工業(yè)的工藝特點工序間的緊密聯(lián)系行業(yè)挑戰(zhàn)?環(huán)境壓力劇增?全球產(chǎn)能過剩導(dǎo)致激烈市場競爭質(zhì)量管理需求質(zhì)量管理需求?嚴(yán)格的產(chǎn)品公差控制?全生產(chǎn)流程的數(shù)據(jù)記錄?滿足產(chǎn)品和客戶的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?工藝復(fù)雜，控制流程長?不同工序間技術(shù)跨度大?質(zhì)量管理模式差異顯著大型鋼廠的質(zhì)量管理現(xiàn)狀大型鋼廠的質(zhì)量管理現(xiàn)狀?產(chǎn)線多、分布管理相對獨立?質(zhì)量管理多針對當(dāng)前產(chǎn)線、工序、時間段?難以找到影響質(zhì)量的根本原因?各工序相互依賴?最終產(chǎn)品質(zhì)量與每道工序的控制相關(guān)高端產(chǎn)品的質(zhì)量管理需求高端產(chǎn)品的質(zhì)量管理需求?全生產(chǎn)流程的質(zhì)量監(jiān)控與修正?實現(xiàn)產(chǎn)品全過程質(zhì)量管理的重要性 貫穿全流程的生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)基于治金理論的產(chǎn)品質(zhì)量合格性檢查物料追溯并長期存儲數(shù)據(jù)基于長期數(shù)據(jù)積累的統(tǒng)計過程控制數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)分析并指出可能原因 1行業(yè)背景2平臺方案3實踐案例網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)施工業(yè)安全 全流程質(zhì)量管控解決方案工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺+全流程質(zhì)量提升解決方案網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)施工業(yè)安全 全流程質(zhì)量管控解決方案連鑄少人化控制連鑄少人化控制核心技術(shù)質(zhì)量應(yīng)用核心技術(shù)高爐爐溫智能預(yù)報系統(tǒng)高爐爐缸侵蝕智能監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)字化料場自動出鋼控制自動精煉控制A夾雜物分布模型高爐爐溫智能預(yù)報系統(tǒng)高爐爐缸侵蝕智能監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)字化料場自動出鋼控制自動精煉控制A夾雜物分布模型攝像定尺系統(tǒng)質(zhì)量規(guī)則設(shè)計質(zhì)量判定低代碼算法研發(fā)一卡通系統(tǒng)物流系統(tǒng)鐵前配煤配礦優(yōu)化模型系統(tǒng)高爐智能布料優(yōu)化模型系統(tǒng)一卡通系統(tǒng)物流系統(tǒng)鐵前配煤配礦優(yōu)化模型系統(tǒng)高爐智能布料優(yōu)化模型系統(tǒng)鋼包管理平臺產(chǎn)品質(zhì)量在線分析與診斷技術(shù)鋅層優(yōu)化控制加熱爐智能控制鋅層優(yōu)化控制加熱爐智能控制APS熱風(fēng)爐自動控制檢化驗系統(tǒng)ODS檢化驗系統(tǒng)ODS工業(yè)互聯(lián)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)設(shè)備云邊協(xié)同、設(shè)備管控、物聯(lián)數(shù)據(jù)分發(fā)數(shù)倉快速構(gòu)建+數(shù)據(jù)治理+統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)監(jiān)控大屏制作、工藝流程仿真大數(shù)據(jù)運行環(huán)境數(shù)據(jù)采集、交換、過程監(jiān)控機器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練應(yīng)用管理應(yīng)用編排設(shè)備采集與解析邊緣計算與分析數(shù)據(jù)存儲與服務(wù)熱風(fēng)爐 加熱爐 ?隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展，流水式海量數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲已經(jīng)不再是關(guān)鍵。錯誤的數(shù)據(jù)會將分析與決策引向錯誤的方向，后果嚴(yán)重。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確且高效利用才是關(guān)鍵，這立足于數(shù)采對工業(yè)中工藝原理、質(zhì)量設(shè)計、控制過程的知識融合。如何保證產(chǎn)品質(zhì)量智采·工藝融合感知智采·工藝融合感知數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確?如何利用海量智用·業(yè)務(wù)模型構(gòu)建如何將閃現(xiàn)的科研思維快速落地?如何將閃現(xiàn)的科研思維快速落地? 智采·工藝融合感知 ?引入了物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)融合、邊緣計算等先進(jìn)技術(shù)，打造了物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下分布式高并發(fā)數(shù)據(jù)采集與處理方法及系統(tǒng)，成功解決了生產(chǎn)過程中異常中斷、斷帶和分卷等數(shù)據(jù)歸類難題，成功進(jìn)行各種工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了產(chǎn)線數(shù)以萬計設(shè)備的數(shù)據(jù)連接，確保海量多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集與存儲。針對鋼鐵工藝流程特點針對鋼鐵工藝流程特點，建設(shè)“綜合采集、統(tǒng)一管理、高效分發(fā)”的數(shù)據(jù)采集方案特點1特點1攻克行業(yè)內(nèi)幾大廠家自動化系統(tǒng)設(shè)備及控制核心數(shù)據(jù)的技術(shù)壁壘 特點2 特點2 智用·業(yè)務(wù)模型構(gòu)建，全流程數(shù)據(jù)多層統(tǒng)一建模， ?依托智采匯聚的海量數(shù)據(jù)，融合鋼鐵產(chǎn)線全流程工藝，實現(xiàn)生產(chǎn)關(guān)鍵參數(shù)分析、工序模型增強，構(gòu)建了原料成分模型、原料配比模型、產(chǎn)品質(zhì)量分析模型、工序協(xié)同模型等全流程質(zhì)量管控模型，支撐了全流程生產(chǎn)協(xié)同和智慧運營。在全流程數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，通過對過程數(shù)據(jù)判定與評級，實現(xiàn)過程監(jiān)控及質(zhì)量追溯，保證全流程生產(chǎn)過程受控。分析作業(yè)效率提升進(jìn)一步調(diào)整模型訓(xùn)練復(fù)雜度進(jìn)一步調(diào)整模型訓(xùn)練復(fù)雜度、任務(wù)復(fù)雜度、耦合關(guān)系等，優(yōu)化現(xiàn)有業(yè)務(wù)模型。生產(chǎn)整體效率提升t建立訂單質(zhì)量設(shè)計優(yōu)化和排程優(yōu)化反饋機制。建立訂單質(zhì)量設(shè)計優(yōu)化和排程優(yōu)化反饋機制。利用特征識別技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對產(chǎn)品質(zhì)量影響最關(guān)鍵的因素進(jìn)行提取，對產(chǎn)品質(zhì)量提升提供助力。生產(chǎn)損耗成本降低生產(chǎn)損耗成本降低智算·智能算法中心傳統(tǒng)作業(yè)以威賽博工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)構(gòu)建算法庫，搭載AI傳統(tǒng)作業(yè)以威賽博工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)構(gòu)建算法庫，搭載AI圖像視覺、AI數(shù)“據(jù)預(yù)測等技術(shù)，打造了檢測、識別、測量、引導(dǎo)、預(yù)測、分析、最優(yōu)等多維度算法模型，全面驅(qū)動工業(yè)企業(yè)質(zhì)量管控的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。智能質(zhì)智能質(zhì)量檢驗 作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣數(shù)據(jù)錄入效率低下手寫數(shù)據(jù)難追溯危險異物難發(fā)現(xiàn)實時遠(yuǎn)程質(zhì)量監(jiān)控質(zhì)量數(shù)據(jù)自動保存質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)回溯算法自動識別報警習(xí)、統(tǒng)計學(xué)習(xí)、時間序列等算法模型的可視化、模塊 1行業(yè)背景2平臺方案3實踐案例 變量變量2億+?BS架構(gòu)，支持全流程的數(shù)據(jù)展示和查詢功能，旨在更好的服務(wù)產(chǎn)品質(zhì)量追溯。?全流程數(shù)據(jù)追溯功能，分為產(chǎn)品瀏覽、產(chǎn)品對比、產(chǎn)品導(dǎo)出、缺陷分布統(tǒng)計。?拖拽式操作，方便靈活?宗譜圖追蹤全流程工序生產(chǎn)信息?系統(tǒng)響應(yīng)速度快，秒級預(yù)覽數(shù)據(jù)點選式換卷方便，多條數(shù)據(jù)展示 全流程 ?SPC統(tǒng)計過程控制?自助配置SPC規(guī)則?實時動態(tài)監(jiān)控SPC?自動接入質(zhì)量設(shè)計上下限?操作人員添加SPC備注 ?以高潔凈度的IF鋼為例，基于全流程夾雜物的定量分析和基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立IF鋼夾雜物與冶煉成分、渣成分及各工序關(guān)鍵工藝參數(shù)的定量關(guān)系，通過不斷完善生產(chǎn)工藝，提高IF鋼的質(zhì)量穩(wěn)定性。指標(biāo)轉(zhuǎn)爐終點溫度平均值/℃轉(zhuǎn)爐終點溫度合格率轉(zhuǎn)爐終點碳含量平均值/%轉(zhuǎn)爐終點碳合格率轉(zhuǎn)爐終點氧位平均值/ppm轉(zhuǎn)爐終點氧位合格率累計補吹次數(shù)轉(zhuǎn)爐終渣TFe平均值RH脫碳吹氧量/Nm3RH脫碳吹氧比例RH升溫吹氧量/Nm3RH升溫吹氧比例RH出站TFe平均值/%RH出站TFe≤6%比例RH終脫氧位平均值RH終脫氧位合格率/ppmRH鋁耗kg/tRH鋁耗≤1.1kg/t比例總鋁耗（鋁粒+改質(zhì)劑）kg/tRH真空時間平均值/minRH真空時間≤28min比例RH出站T.O平均值/ppmRH出站T.O≤25ppm比例中包T.O平均值/ppm中包T.O≤25ppm比例中包Als燒損/ppm中包Als燒損≤55ppm的比例中包增氮平均值/ppm中包增氮≤3ppm的比例鋼水過熱度/℃鋼水過熱度20-35℃的比例累計拉速波動爐數(shù)恒拉速符合率液位波動≤±3mm水口堵塞率平均值夾渣降判率轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束至連鑄開澆時間平均值/min出鋼結(jié)束至連鑄開澆時間符合率轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束至RH開始冶煉平均值/min轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束至RH開始冶煉的符合率鋼水靜置時間平均值/min鋼水靜置時間≥20分鐘的符合率空包時間平均值/min空包時間≤75min的符合率?總結(jié)關(guān)鍵控制和分析指標(biāo)?準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)追蹤?煉鋼區(qū)域數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率98%?系統(tǒng)正常運行率98%?異常數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確率98%?熱軋夾渣翹皮比例下降?降判損失下降?合金料使用下降?經(jīng)濟效益210萬元/年 ?在線過程質(zhì)量判定，可以確保加工過程的穩(wěn)定性，進(jìn)而提升產(chǎn)品的一致性。為企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營決策管理提供正確并且及時的質(zhì)量信息，增強企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的控制能力，提高企業(yè)管理水平提高。?靈活管理判定規(guī)則?判定結(jié)果回傳?展示系統(tǒng)曲線及超標(biāo)警告?報表數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)量 ?高精度的數(shù)學(xué)模型是不斷開發(fā)我國發(fā)展需要的鋼材品種、不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、保持穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗的技術(shù)基?質(zhì)量平臺自