一种面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统及方法，包括：第一存储单元，用以存储用户订单个性化需求；第二存储单元，用以存储生产数据；自动控制模块，用以将所述第一存储单元、所述第二存储单元与计算机信息系统连通。本发明专利技术满足用户个性化订单需求，降低生产管理、操作人员劳动强度，挖掘生产经营过程的降本潜力。经营过程的降本潜力。经营过程的降本潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及中厚板生产线的自动控制技术，更具体地说，涉及一种面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统及方法。

技术介绍

[0002]一、现有中厚板产品制造过程涉及订单生产、材料设计、轧制工序、轧后各工序、质检尺寸检查。
[0003]订单生产：现代化中厚板生产企业，通常采用基于订单合同的生产组织方式。销售人员与用户签订供货合同，录入企业内部的销售管理系统，生产组织人员按照合同订单信息安排炼钢、轧制等生产单元的生产计划，炼钢、轧制等生产单元执行具体的生产任务，生产出的合格中厚板产品发送给对应用户。
[0004]材料设计：在生产组织过程中，按照订单的最终产品尺寸、性能等要求，制定待生产材料的炼钢单元连铸目标尺寸、轧制单元轧制目标尺寸，称为材料设计。轧制单元轧制目标尺寸，包括目标厚度、目标宽度、最小长度。
[0005]轧制单元的生产工序为：
[0006]加热
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轧制
‑
冷却
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热矫直
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剪切
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抛丸
‑
热处理
‑
冷矫直
‑
质检，如果质检发现有钢板表面缺陷，则会追加修磨工序。
[0007]其中的厚度相关工序：轧机自动控制系统以材料设计给定的目标厚度为目标进行轧制，轧制完成后由测厚仪测量钢板厚度。如果有厚板抛丸工序，则进行表面抛丸处理，钢板厚度将略微减薄；如果有热处理淬火工序，调质钢板厚度存在小幅变化；最终质检人员测量厚度并判断是否符合产品订单要求。当钢板表面出现缺陷后，需要进行钢板表面人工修磨，钢板厚度会减薄。
[0008]二、中厚板销售、生产中涉及的多级计算机信息系统及自动控制系统。
[0009]现代化大型钢铁联合企业的生产运营通常采用四级计算机信息系统构架。一级为基础自动化(L1)，二级为过程控制系统(L2)，三级为生产线制造执行系统(MES L3)，四级为公司生产运营系统(ERP L4)。
[0010]前述订单生产组织的各提及环节，涉及到的计算机或自动化系统相应功能包括：
[0011]供货合同录入：L4的销售管理子系统，将用户订单的钢种、钢板尺寸及公差范围、材料性能、交货期等要求转换为计算机信息。
[0012]材料设计：L4的制造管理子系统，读入信息化的钢种、尺寸等合同信息后，设计合理的生产单元的工序目标尺寸，包括轧制单元轧制目标尺寸，包括目标厚度、目标宽度、目标厚度许可偏差范围等。
[0013]生产计划：轧钢L3将所有合同的材料设计信息汇总后，安排轧制生产计划，其中在下发生产计划之前，轧钢L3会对材料设计信息与板坯实际尺寸进行匹配性校验，常被称为“成材率校验”，校验的目的是检查该尺寸板坯在折损掉各种生产损耗后，是否能够满足材料设计轧制目标尺寸、订单规定的尺寸要求。如果校验通过，则下发生产计划给加热炉L2、
轧线L2等，准备开始生产，如果校验不通过，则通知L4取消该生产计划，重新选择能够与订单尺寸相符的其它尺寸板坯。
[0014]生产物流：轧钢L3跟踪、管理轧钢区域生产进度。
[0015]轧制单元各生产工序的过程控制：其中较复杂工序，由相应L2/L1分工协同控制相应装备，比如加热炉由加热炉L2/L1控制、轧机由轧线L2/L1控制，冷却由冷却L2/L1控制，热处理由热处理L2/L1控制；有些不太复杂的工序，由相应L1控制相应装备，比如热矫直、冷矫直、剪切设备等装备都是各自L1进行控制；还有些简单的工序，由人工完成该工序，并在轧钢L3中输入对应的工序结果信息，比如抛丸、修磨等工序。
[0016]质检：质检人员通过自动化仪表或者人工测量的方式，测量待出厂成品的尺寸，并把测量结果输入到轧钢L3。如果尺寸符合订单要求，则在L3中标识尺寸检查合格，如果不符合要求，则在L3中标识尺寸检查不合格。
[0017]三、用户材料使用特点与个性化需求，以管线钢举例。
[0018]通过用户服务等途径，可以了解到不同的中厚板用户，对于钢板的使用方式有很多不同。对中厚板供货商而言，由于用户材料使用方面的个性化特点，用户实际对中厚板的要求，除了通用的尺寸、性能等之外，还有若干行业性个性需求。以管线钢为例，由于管线钢的制管工艺及材料服役情况的需求，近年来多家能源行业用户对管线钢用中厚板的供货，除了常规的尺寸规格及公差外，还提出了“交货批钢板平均板厚不得小于公称厚度”等的附加备注要求。这些写入合同文本中的个性化需求，在录入到销售管理系统时，可能无法输入到规整的录入界面中，没能转换为计算机化的合同信息。
[0019]四、目前四级信息系统的管控盲点。
[0020]当前的L4/L3/L2信息化系统中，没有对应的生产命令信息能够完整包含“交货批钢板平均板厚不得小于公称厚度”的约定。轧钢各工序L2/L1自动化系统和操作人员由于无法获知已经生产的批量平均厚度，也就无法有目的的精细调整轧制厚度，这成为了现有的已覆盖销售、生产组织、自动控制的信息化体系中的管控盲点。
[0021]现有技术的不足之处：
[0022]针对前述的"交货批钢板平均板厚不得小于公称厚度"合同约定的跟踪、监控的人工纠正措施，有如下不足：
[0023]1)由于操作人员的数据不完善、信息访问权限等原因，不能访问主动获得合同相关个性化信息，只能待制造管理人员通知后，再进行钢板厚度控制调整。这个人工信息传递回路流程长、信息滞后、信息不稳定；
[0024]2)人工跟踪合同进展信息，增加了制造管理人员重复性劳动的劳动强度；
[0025]3)后续过程控制目标仍不正确。当操作人员收到当前已经发生的钢板整体厚度偏差后，对控制目标厚度的调整依据操作经验做出，调整操作存在调整不足或过头的可能性，造成质量损失。

技术实现思路

[0026]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术提供一种面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统及方法，满足用户个性化订单需求，降低生产管理、操作人员劳动强度，挖掘生产经营过程的降本潜力。
[0027]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0028]一方面，一种面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统，包括：
[0029]第一存储单元，用以存储用户订单个性化需求；
[0030]第二存储单元，用以存储生产数据；
[0031]计算机信息系统，包括基本自动化子系统、过程控制子系统，生产线制造执行子系统和生产运营子系统；
[0032]自动控制模块，用以根据所述第一存储单元的用户订单个性化需求和所述第二存储单元的生产数据对所述计算机信息系统的各子系统进行自动化功能控制。
[0033]较佳的，所述用户订单个性化需求包括：
[0034]钢种、用户编号、合同编号；以及
[0035]“是否要求交货批钢板厚度不小于公称厚度”。
[0036]较佳的，所述计算机信息系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统，其特征在于，包括：第一存储单元，用以存储用户订单个性化需求；第二存储单元，用以存储生产数据；计算机信息系统，包括基本自动化子系统、过程控制子系统，生产线制造执行子系统和生产运营子系统；自动控制模块，用以根据所述第一存储单元的用户订单个性化需求和所述第二存储单元的生产数据对所述计算机信息系统的各子系统进行自动化功能控制。2.根据权利要求1所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统，其特征在于，所述用户订单个性化需求包括：钢种、用户编号、合同编号；以及“是否要求交货批钢板厚度不小于公称厚度”。3.根据权利要求1所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统，其特征在于，所述计算机信息系统具有四级，包括：一级对应于基本自动化子系统的轧机L1；二级对应于过程控制子系统的的轧机L2；三级对应于生产线制造执行子系统的轧钢L3；四级对应于生产运营子系统的销售管理子系统L4和制造管理子系统L4。4.一种面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制方法，其特征在于：利用如权利要求1
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3任一项所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制系统针对用户订单个性化需求执行生产工序能力评价、材料设计信息校验、轧制目标优化的自动化功能。5.根据权利要求4所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制方法，其特征在于：所述用户订单个性化需求为交货批钢板平均厚度不小于订单公称厚度。6.根据权利要求4所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制方法，其特征在于：所述自动化功能由多个外部事件触发不同处理流程，共同完成该所述自动化功能。7.根据权利要求6所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制方法，其特征在于，所述外部事件触发不同处理流程具体包括：事件1：定周期自动触发；所述事件1的处理流程：访问所述销售管理子系统L4的中厚板合同基本信息，把合同编号、用户编号、合同约定厚度尺寸、合同约定宽度尺寸、合同约定长度尺寸、合同许可厚度公差范围、钢板订购数量的信息同步到所述自动控制模块的内部数据库中；访问所述制造管理子系统L4的中厚板材料设计基本信息，把合同编号、设计板坯号、轧制目标尺寸、轧制目标上下限的信息同步到所述自动控制模块的内部数据库中；事件2：销售人员录入合同；所述事件2的处理流程：销售人员把钢种、用户编号、合同编号和“是否要求交货批钢板厚度不小于公称厚度”录入到所述第一存储单元；事件3：轧机轧制完成后；所述事件3的处理流程：当所述轧机L1完成一块钢板的轧制后，所述轧机L2把轧制生产数据存储到所述第二存储单元，并通知所述自动控制模块轧机轧制完成；
所述自动控制模块收到轧机轧制完成的通知后，开始轧制厚度控制水平统计；事件4：质检人员测量成品尺寸后；所述事件4的处理流程：质检人员测量待出厂成品的尺寸，把测量结果输入到所述轧钢L3，所述轧钢L3把相应中厚板成品的设计板坯号、钢板号、测量尺寸、尺寸检查合格与否的数据存储到所述第二存储单元，并通知所述自动控制模块成品尺寸测量完成；所述自动控制模块收到成品尺寸测量完成的通知后，开始轧机后工序厚度影响程度统计；事件5：轧线生产计划启动时；所述事件5的处理流程：当厚板轧线生产计划安排完成后，所述轧钢L3会自动触发轧线生产计划启动事件，所述轧钢L3询问所述自动控制模块，是否由所述自动控制模块进行轧制厚度目标调整优化，若所述自动控制模块应答为否则所述轧钢L3按照原有流程进行成材率校验及后续原有处理流程；若所述自动控制模块应答为是则返回调整优化量计算结果
△
H，所述轧钢L3调整该钢板的轧制目标厚度，然后进行成材率校验及后续原有处理流程。8.根据权利要求7所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制方法，其特征在于：所述事件3的处理流程中，所述轧制生产数据包括轧机后测厚仪测量厚度、钢种、尺寸规格、目标尺寸、钢板号；和/或所述事件3的处理流程中，所述轧制厚度控制水平统计具体步骤如下：1)根据轧制完成的该钢板的钢种、尺寸规格，从所述第二存储单元中取出所有同尺寸规格、同钢种的已有钢板的轧制生产数据，所述轧制生产数据包括轧机后测厚仪测量厚度、轧制目标厚度；2)对取出的所有已有钢板，计算每块已有钢板的轧制厚度控制偏差：轧制厚度控制偏差＝轧机后测厚仪测量厚度
‑
轧制目标厚度；3)对取出的所有已有钢板，统计取出的所有已有钢板的轧制厚度控制偏差的平均值μ
MC
和标准差σ
MC
；4)把统计得到的平均值μ
MC
和标准差σ
MC
，以对应的钢种、尺寸规格为索引，保存到所述自动控制模块的内部数据库中。9.根据权利要求7所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制方法，其特征在于，所述事件4的处理流程中，所述轧机后工序厚度影响程度统计具体步骤如下：1)根据测量完成的该钢板的钢种、尺寸规格，从所述第二存储单元中取出所有同尺寸规格、同钢种的已有钢板的生产数据，所述生产数据包括轧机后测厚仪测量厚度、质检测量厚度；2)对取出的所有已有钢板，计算每块已有钢板的轧制后工序厚度变化量：轧制后工序厚度变化量＝轧机后测厚仪测量厚度
‑
质检测量厚度；3)对取出的所有已有钢板，按照轧制后工序厚度变化量从小到大排序，得到所有已有钢板的轧制后工序厚度变化量的中位数
△
H
PV50
、排序在10％位置的
△
H
PV10
和排序在90％位置的
△
H
PV90
；4)把统计得到的轧制后工序厚度变化量的中位数
△
H
PV50
、排序在10％位置的
△
H
PV10
和排序在90％位置的
△
H
PV90
，以对应的钢种、尺寸规格为索引，保存到所述自动控制模块的内部数据库中。
10.根据权利要求7所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制方法，其特征在于：所述事件5的处理流程中，所述轧钢L3询问所述自动控制模块，询问电文包括设计板坯号、设计板坯重量、合同编号、钢种、尺寸规格；和/或所述事件5的处理流程中，所述轧制厚度目标调整优化的计算如下：轧制目标厚度＝原有材料设计轧制目标厚度+
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H。11.根据权利要求10所述的面向中厚板订单要求的批量钢板厚度控制方法，其特征在于，所述事件5的处理流程中，是否由所述自动控制模块进行轧制厚度目标调整优化的判断方法如下：所述自动控制模块以合同编号为索引，检索所述第一存储单元，得到“是否要求交货批钢板厚度不小于公称厚度”标识；若所述“是否要求交货批钢板厚度不小于公称厚度”标识为否，则所述自动控制模块应答为否；若所述“是否要求交货批钢板厚度不小于公称厚度”标识为是，则所述自动控制模块进行轧制厚度目标调整优化量计算，若不能得到轧制厚度目标调整优化量计算结果，则自动控制模块应答为否...

【专利技术属性】
技术研发人员：王全胜，丁建华，苗雨川，朱春生，汤风鸣，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：