【專家觀點】鋼鐵全流程質量管控與模型分析平臺實踐-河鋼數(shù)字

鋼鐵全流程質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?全球產能過剩導致激烈市場競爭質量管理需求質量管理需求?嚴格的產品公差控制?全生產流程的數(shù)據(jù)記錄?滿足產品和客戶的質量標準?工藝復雜，控制流程長?不同工序間技術跨度大?質量管理模式差異顯著大型鋼廠的質量管理現(xiàn)狀大型鋼廠的質量管理現(xiàn)狀?產線多、分布管理相對獨立?質量管理多針對當前產線、工序、時間段?難以找到影響質量的根本原因?各工序相互依賴?最終產品質量與每道工序的控制相關高端產品的質量管理需求高端產品的質量管理需求?全生產流程的質量監(jiān)控與修正?實現(xiàn)產品全過程質量管理的重要性 貫穿全流程的生產實績數(shù)據(jù)基于治金理論的產品質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)絡通訊設施工業(yè)安全 全流程質量管控解決方案工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺+全流程質量提升解決方案網(wǎng)絡通訊設施工業(yè)安全 全流程質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質量應用核心技術高爐爐溫智能預報系統(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)質量規(guī)則設計質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)鋼包管理平臺產品質量在線分析與診斷技術鋅層優(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)平臺基礎設備云邊協(xié)同、設備管控、物聯(lián)數(shù)據(jù)分發(fā)數(shù)倉快速構建+數(shù)據(jù)治理+統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務監(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)控機器學習算法訓練應用管理應用編排設備采集與解析邊緣計算與分析數(shù)據(jù)存儲與服務熱風爐 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)存儲已經不再是關鍵。錯誤的數(shù)據(jù)會將分析與決策引向錯誤的方向，后果嚴重。數(shù)據(jù)準確且高效利用才是關鍵，這立足于數(shù)采對工業(yè)中工藝原理、質量設計、控制過程的知識融合。如何保證產品質量智采·工藝融合感知智采·工藝融合感知數(shù)據(jù)采集準確?如何利用海量智用·業(yè)務模型構建如何將閃現(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、邊緣計算等先進技術，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)，成功解決了生產過程中異常中斷、斷帶和分卷等數(shù)據(jù)歸類難題，成功進行各種工業(yè)協(xié)議轉換，實現(xiàn)了產線數(shù)以萬計設備的數(shù)據(jù)連接，確保海量多元異構數(shù)據(jù)的準確采集與存儲。針對鋼鐵工藝流程特點針對鋼鐵工藝流程特點，建設“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)內幾大廠家自動化系統(tǒng)設備及控制核心數(shù)據(jù)的技術壁壘 特點2 特點2 智用·業(yè)務模型構建，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)，融合鋼鐵產線全流程工藝，實現(xiàn)生產關鍵參數(shù)分析、工序模型增強，構建了原料成分模型、原料配比模型、產品質量分析模型、工序協(xié)同模型等全流程質量管控模型，支撐了全流程生產協(xié)同和智慧運營。在全流程數(shù)據(jù)采集的基礎上，通過對過程數(shù)據(jù)判定與評級，實現(xiàn)過程監(jiān)控及質量追溯，保證全流程生產過程受控。分析作業(yè)效率提升進一步調整模型訓練復雜度進一步調整模型訓練復雜度、任務復雜度、耦合關系等，優(yōu)化現(xiàn)有業(yè)務模型。生產整體效率提升t建立訂單質量設計優(yōu)化和排程優(yōu)化反饋機制。建立訂單質量設計優(yōu)化和排程優(yōu)化反饋機制。利用特征識別技術以及數(shù)據(jù)挖掘技術，對產品質量影響最關鍵的因素進行提取，對產品質量提升提供助力。生產損耗成本降低生產損耗成本降低智算·智能算法中心傳統(tǒng)作業(yè)以威賽博工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎構建算法庫，搭載AI傳統(tǒng)作業(yè)以威賽博工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎構建算法庫，搭載AI圖像視覺、AI數(shù)“據(jù)預測等技術，打造了檢測、識別、測量、引導、預測、分析、最優(yōu)等多維度算法模型，全面驅動工業(yè)企業(yè)質量管控的數(shù)字化轉型。智能質智能質量檢驗 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)實時遠程質量監(jiān)控質量數(shù)據(jù)自動保存質量歷史數(shù)據(jù)回溯算法自動識別報警習、統(tǒng)計學習、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，支持全流程的數(shù)據(jù)展示和查詢功能，旨在更好的服務產品質量追溯。?全流程數(shù)據(jù)追溯功能，分為產品瀏覽、產品對比、產品導出、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信息?系統(tǒng)響應速度快，秒級預覽數(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?自動接入質量設計上下限?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，建立IF鋼夾雜物與冶煉成分、渣成分及各工序關鍵工藝參數(shù)的定量關系，通過不斷完善生產工藝，提高IF鋼的質量穩(wěn)定性。指標轉爐終點溫度平均值/℃轉爐終點溫度合格率轉爐終點碳含量平均值/%轉爐終點碳合格率轉爐終點氧位平均值/ppm轉爐終點氧位合格率累計補吹次數(shù)轉爐終渣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爐出鋼結束至連鑄開澆時間平均值/min出鋼結束至連鑄開澆時間符合率轉爐出鋼結束至RH開始冶煉平均值/min轉爐出鋼結束至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?總結關鍵控制和分析指標?準確的數(shù)據(jù)追蹤?煉鋼區(qū)域數(shù)據(jù)準確率98%?系統(tǒng)正常運行率98%?異常數(shù)據(jù)分析準確率98%?熱軋夾渣翹皮比例下降?降判損失下降?合金料使用下降?經濟效益210萬元/年 ?在線過程質量判定，可以確保加工過程的穩(wěn)定性，進而提升產品的一致性。為企業(yè)生產和經營決策管理提供正確并且及時的質量信息，增強企業(yè)對產品質量的控制能力，提高企業(yè)管理水平提高。?靈活管理判定規(guī)則?判定結果回傳?展示系統(tǒng)曲線及超標警告?報表數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)量 ?高精度的數(shù)學模型是不斷開發(fā)我國發(fā)展需要的鋼材品種、不斷提高產品質量、保持穩(wěn)定生產、節(jié)能降耗的技術基?質量平臺自