方大特钢科技股份有限公司（以下简称：方大特钢）是一家集采矿、炼焦、烧结、炼铁、炼钢、轧钢及钢材深加工于一体，具有年产钢415万吨能力的钢铁联合企业（行业代码：31）。主要产品包括传统建筑钢材（螺纹钢、普线、盘螺）、商用汽车用钢（弹簧扁钢，简称：弹扁）、工业用材（冷镦钢、易切削钢等）及汽车钢板弹簧（扁钢制品），拥有“长力”牌弹簧扁钢和“海鸥”牌建筑钢材两大系列品牌优势，其中弹簧扁钢、汽车钢板弹簧国内市场占有率第一。公司通过质量、环境和职业健康安全管理体系认证，也是全国第二批通过两化融合体系认证企业，拥有国家博士后科研工作站、国家试验室认可（CNAS）检测中心和江西省弹簧钢工程研究中心，其弹簧钢生产与技术创新团队是江西省优势科技创新团队。公司先后获得“中国企业500强”、“江西省和谐劳动关系企业”、“全国模范职工之家”、“全国就业与社会保障先进民营企业”等22个国家级、25个省级、15个地市级奖项。
一、特钢企业基于全流程智能化产品质量管控实施背景
（一）传统生产组织下的质量管控难以适应高质量发展需求
国家正致力推动高质量发展，这也是企业发展的必然趋势。方大特钢很长一段时间内是以库存式组织生产，不适应高质量发展需求。销售因无准确的坯、材库存，产品订单仅仅是简单的接用户需求后安排计划，而因库存、上轮计划执行情况传递不及时或不准确，生产计划的变更量较大，且没有完善的质量设计，生产很难做到根据客户质量需求快速响应；产品生产过程的质量监控、相关工艺质量数据的采集记录由岗位工负责，客户特殊质量需求很难得到准确的传递，也难以为新品开发、质量优化提供数据支持；产品检测由人工判定，入库凭经验按牌号、规格堆垛，系统内无垛位图显示，库存信息得不到准确把握，入、出之间缺乏统一的、协调的管理，移垛、倒库现象严重，严重影响轧材表面质量，也影响发运效率；“捡中药”式发货及手工记录销账，数据多次落地，带来潜在的质量风险；物流信息无法实时跟踪，只有到达目的地，才知道物流运输及产品质量影响情况。整个“订单-生产-交付”过程的质量管控存在脱节现象。
由于缺乏完善的质量设计，也带来大量的非计划压库，公司钢坯原料场地设计能力为2万吨，实际容纳量超过4万吨，非计划压库长期占用原料场并造成数亿元资金的积压，每年损失超过3000万元。
同时，生产过程中产生的质量数据分析缺乏信息化支撑。公司管理理念强调“用数据说话”，没有分析就没有发言权，这与六西格玛的精益化管理思想一致，需要对大数据的统计分析。然而公司信息化程度不高，现场大量工艺、质量基础数据来自人工采集，不可避免会存在人为干扰，对这样的数据进行分析效果事倍功半，甚至出现数据分析的结果与理论相悖的情况。且要对海量数据进行统计分析，需将采集的数据借助数据统计工具软件实现，因此在开展数据分析之前，必须花费大量的人力时间将纸质数据转录为电子记录，录入的过程中还难免出错，即使剩下的少量电子记录也很难保障数据的格式一致。这些都会极大地制约公司对现场基础数据的分析运用，直接影响到现场生产过程中的质量优化。
（二）提升企业产品核心竞争力的需要
弹簧扁钢作为方大特钢战略产品，通过持续多年的耕耘，已成为公司优势产品，销量实现了快速增长，产品销往全国各地及全球市场，多年来在汽车弹簧用钢细分市场占有率持续保持国内领先，盈利能力较高。
近年来，众多行业生产企业纷纷进入弹簧扁钢生产领域，弹扁市场竞争已趋白热化。弹扁市场需求也呈现明显的多元化趋势，一方面，节能环保、汽车轻量化成为汽车行业发展趋势，技术力量雄厚的板簧加工企业通过自身技术研发，少片簧、高应力变截面板簧的需求正逐步提升，对弹簧扁钢的质量要求越来越高。另一方面，各种低端维修、低端配套等产品鱼龙混杂充斥市场，低端维修市场因产品质量要求不高、价格低廉等原因，被一些企业抢占客户和市场份额。
为此，方大特钢提出“以弹扁产品战略为前提，不断改善提升产品质量，形成企业核心竞争力”的经营理念。其核心是通过产品研发，大力开发低成本、高质量产品；通过质量改进，不断改善提升产品质量，以质取胜，领跑行业。这就迫切需要企业积极打造全流程的智能化质量管控，减少数据阻断，杜绝信息孤岛，为现场管控、产品研发、质量改进提供完整的线上信息流，以不断提升公司战略产品弹簧扁钢的质量，满足我国汽车悬架系统可靠性和汽车轻量化的需要。
（三）我国信息化、智能化技术的发展，为智能化质量管控提供了条件。
随着信息技术的不断发展，信息化、智能化对促进制造企业的创新发展越发重要。国家发布《装备制造业标准化和质量提升规划》就是为了更好对接《中国制造2025》，要求通过提升装备制造业标准化和质量创新能力，实施工业基础、智能制造、绿色制造3大标准化和质量提升工程。在国家政策的引导下，近几年信息技术在各企业的应用范围和深度越来越大，涉及到企业各方面，如视觉识别、无线射频识别、无线网络、移动终端等技术的发展和使用成本的降低，为企业大规模应用提供了条件，而装备的自动化、智能化和网络互联，又为企业智能化质量管控提供物资基础。同时，钢铁行业在经历了信息化建设前期的不断探索和经验总结，信息化建设也越来越务实，从大力推进ERP建设到更关注车间制造执行系统的建设，从传统的面向职能管理的质量管控转变为面向流程的质量管控，通过信息系统把质量标准和客户要求传递到产、研、销各个环节，实现了产品质量与标准的有效管控，使得钢铁企业的产品质量和智能化水平都得到大幅提升，从而提升了企业的产品竞争力。
方大特钢现有质量管理信息系统建设早、功能相对简单，已无法满足公司现有管理模式，而管理模式的执行落地，最好的手段是通过信息系统来实现，最大程度地减少人为干预。随着近几年信息化建设的不断发展，方大特钢在人员、技术、系统建设等方面已具备成熟条件，也有相应的软硬件和配套系统支持。通过信息系统的建设彻底把现有二、三、四级系统打通，实现产品标准、客户要求、产品信息、制造工艺数据的采集、交互、分析、控制，通过“标准+”带动“质量+”，从而为真正实现产品质量的数字化管控提供保障。
二、特钢企业基于全流程智能化产品质量管控的内涵和主要做法
方大特钢通过建立以质量管控为核心的生产管控体系，实现对企业资源的科学调配，提高企业生产效率以及产品质量；通过构建信息化、智能化的质量管控平台，实现物流和信息流的同步，对生产、质量数据的全流程可视化监测，提高现场操作的及时性和准确性；通过以标准化为基础构建企业质量标准库，将钢铁产品的特性描述统一定义产品规范码贯彻全流程，起到产销衔接时的共同语言作用，保持信息的一致性，避免不同部门理解上的不一致性而造成效率及质量问题；通过实际运用到订单设计、生产执行、检测判定、仓储发运及产品研发、质量提升全流程，实现精益生产、质量管控，企业在资源配置、工艺优化、质量控制、产业链管理、节能减排及安全生产等方面的智能化水平显著提升。主要做法如下：
（一）建立以质量管控为核心的生产管控体系
要实现对产品的全流程质量管控，必须建立合理的生产管控体系，因此以质量管理为核心，梳理销售管理、生产管理、产品检测、仓储物流管理等过程中各环节流程，明确流程优化和重组目标。
通过对流程梳理，确立围绕弹簧钢智能化质量管控为核心，以工业化为基础，通过供应链管理、柔性制造等控制手段不断优化公司弹簧钢生产排产与计划组织模式，以满足客户产品多样化、订单个性化的需求。同时在产品的制造周期中，不断丰富和强化信息化对工业化的支撑范围和支撑力度，实现弹簧钢从订单接收、设备管理、生产过程控制、质量监控、生产实绩收集、仓储管理、物流配给、发运物流跟踪、售后服务等产品制造全过程的智能化质量管控。
1.销售管理
分解销售流程中的各工序，明确与生产组织及仓储发运等管理活动的衔接，把营销活动分解为客户的协议签订与各类评价审核、订单的评审、处理与下发、产成品的发运组织及售后管理、发运资金控制与结算管理等过程。通过弹簧钢销售流程的细化，实现以顾客为关注焦点，并通过各类评价审核、订单的评审，以及弹簧钢轧材的发运组织，为后续的质量设计、质量控制提供数据支持。
2.生产管理
确立生产管理包括生产资源的调配与监视和生产计划排程两个方面。
生产资源的调配与监视：对全公司生产资源进行统一合理的安排，确保生产计划的顺利执行；对全公司资源的安排落实情况有效的监视，以确保生产的顺利运行。
生产计划排程又包括排产计划制定、坯料设计、成品代替等内容。
排产计划：根据销售订单的情况，经质量设计后，结合公司现有设备等实际情况，对炼钢、轧钢工序自动生成动态排产计划（允许手工干预），并且对追单、撤单、以及安排检修等情况进行提示并自动调整，排产计划分月、旬、周、日、班次，并具有查询、统计、分析等功能。
坯料设计：根据以往数据经验建立完善的数据模型，从提高成材率的角度出发进行科学的坯料设计，并对数据进行保存、具备自动学习功能。
成品代替：对非计划产品，结合系统的质量判定数据，自动与销售订单匹配，减少库存非计划产品压库现象。并对紧急插单情况可以从现有交货期未到的库存产品中划拨进行发货，同时及时提示并调整排产计划。
3.产品检测
构建质量数据的系统智能匹配、质保书的自动生成平台。
建立健全产品标准信息库，覆盖公司所有产成品成分、性能标准的产品库，实现检测数据由系统自动判定（允许人工干预），并对异常数据通过色差警示，实现快速识别。
采用质保书模板的方式，可以由操作员直接根据需要制作或维护模板，自动调取系统中的判定数据生成质保书，客户可以通过质保书平台自行查询发运实绩和调取质保书。消除此前固化在程序内，修改不易，对新产品的质保书样式、内容等需要开发人员重新在程序代码中设计的模式。
4.仓储物流
坯料库管理业务流程优化：将物流管理的坯料库划归轧钢管理，并与炼钢厂现场坯料管理一并纳入整体产销系统，实现连铸坯的转入和转出在系统内操作，库存数准确，有完整的垛位图，能够实现按订单要求摆放（如按同炉号、同规格、同牌号等要求摆放，并能够定位到具体钢坯）和转运钢坯，这样不但提高了运行效率，更大大降低了堆放、转运坯料出错导致的质量风险。
轧材库管理业务流程优化：将物流管理的轧材库划归轧钢管理，运用整体产销系统，提升效率，把好产品发运前的最后一道关，使用手持终端按指定信息入库码放，发货时也使用手持终端对条码扫描比对订单信息，同时系统自动销账，杜绝发错货现象，减少因重复倒跺造成轧材表面质量受损。
（二）构建信息化、智能化的质量管控平台
通过整体产销系统，综合应用了智能传感、DAS数据采集与分析、智能模式识别、数据通讯、SCADA在线监控与分析、可视化物流跟踪等先进的工业控制技术和信息技术，实现完善的质量设计和质量跟踪，构建了信息化、智能化的质量管控平台。
从汇集用户质量需求开始，结合合格的质量设计执行计划管理，到生产过程中的质量参数监控，再到坯料及轧材产品的质量把关、仓储发运，质量管控贯彻整个生产周期。对生产过程中的质量问题，能够通过与系统对接的电子显示屏或计算机屏幕等界面准确传递并可指导现场操作人员迅速作出反应使质量问题得到及时处理。同时，系统建立了产品质量档案，对各种质量问题进行分类、记录和跟踪，可对当期质量问题进行总结并提出整改意见，也可通过数据报表，快速为管理决策者提供信息。
（三）以标准化为基础构建企业质量标准库
在质量设计过程中，为了保持信息的一致性，避免销售、生产、质量管理部门理解上的不一致性而造成的效率及质量问题，提高工作效率，需要将钢铁产品的特性描述包括品名、牌号、可用标准、可用表面保护、规格范围要求等等，通过规范格式来明确，暨时与客户号、订单属性值组成适应的质量放行要求。为此，建立了产品编码，将钢铁产品的特性描述统一定义产品规范码，在销售、生产、质量等各个环节进行引用，贯彻整个生产环节，起到产销衔接时的共同语言作用。
对于一个特定的钢铁产品来说，在生产过程中不仅要遵循许多作业标准、操作要求，并按工序路线一步步地执行，还要满足许多质量标准的要求，一直到成品交给用户为止。冶金规范体系定义了产品在生产过程中的各个工序作业指令的集合，作业指令分为两大类：质量要求类、工艺要求类。对于客户的要求或者生产中需要特别注意的事项，通过冶金规范体系能够把它转化成各个工序的控制参数或者是中文描述。
为此，对公司现在和将来要生产的产品进行规范性定义，对所涉及的出厂判定标准、厂内控制标准、厂内生产作业标准进行梳理和规范。建立一个信息化的产品数据维护系统，确保生产、质量、销售过程使用的标准、规范都是最新的、最正确的和一致的。通过编码规范把工序、检验项目、控制标准、产线、工艺、状态、部门、类型、产品等信息，按照一定的规则进行代码化，便于能够根据相应的条件进行判断。维护可量化标准值，指导生产各工序工艺控制和质量放行，警示超标参数。用户特殊要求转化为生产指令，长期用户的特殊要求，采用技术协议的方式形成固定的生产标准，避免重复设计现象；对于临时客户的特殊要求，采用订单带α形式（单独录入特殊要求）把特殊要求转化为生产指令。
（四）构建完整质量设计的个性化定制订单体系
质量设计，是将销售部门订单质量信息与质量标准库信息进行自动匹配，并经技术质量主管部门确认（常规产品可由技术质量主管部门设定为设计合格自动确认通过）后，流转至计划部门安排生产的质量确认过程。
销售通过电子商务网站、SCM供应链管理等及时获取下游客户的原料需求和要料计划，并针对客户的个性化需求结合自身产能状况在MES系统中进行订单的分析、分解、合并、质量设计等业务操作，形成个性化定制订单体系，以满足客户个性化产品需要。
新体系从销售订单开始介入质量监控，销售订单的处理，以订单行为基础录入，除产品信息外，还包含交货单位、交期、发运、标准号、客户特殊要求等信息，信息量丰富，可实现订单的系统跟踪。同时对质量设计功能完善，研发、备库等特殊形式生产也要求订单录入，实现完全的订单驱动。并且所有的订单都必须经过技术中心质量设计，方可流转至生产指挥中心进行生产组织设计。
（五）搭建生产过程的精细化质量监控体系
订单驱动的生产组织模式，以订单为主线，以质量管理为核心，利用DAS数据采集系统收集生产工况数据并在MES中形成仿真模型，同时通过SCADA实时收集和监控产品在生产过程中的生产实绩和运行状态，并针对异常工艺质量状况进行预警或调优。
1.炼钢生产质量监控
以基于现场一级工业控制系统的数据采集系统配合炼钢生产计划的下达和执行，模拟实际生产场景提供完整的炼钢工序可视化生产监控画面及图形化的生产精细排程，点击在运行图标，会弹出信息框，呈现对应的钢种、炉号、执行标准、工艺路线、具体成分及过程工艺质量控制参数。
通过整体产销系统对一级系统数据的集成，形成实绩，一方面实现炼钢各工序主要工艺参数的实时动态展示，从而实现炼钢过程质量监控可视化；另一方面，可以生产各类报表、台账，比如工艺参数报表、生产统计报表、生产调度台账等等。
2.轧钢生产质量监控
结合数据采集系统对轧件在炉内及轧线上的加工状态实时跟踪，并及时收集加热温度控制、轧件过程温度、各架次轧速、轧件尺寸公差等生产实绩。产成品在轧钢下线入库时使用手持终端按指定信息入库码放，客户订单信息随时可查，以条形码及捆号方式标识成品身份，并与订单对应。
运用系统中维护的详细制造标准，对产品在制造过程中的各工序主要参数（包括工艺路线、工艺时长、温度、辅料投入量等）做出明确规定，大幅减少工艺违规，稳定了产品质量。同时，现场实时自动采集的数据，为现场管理人员提供实时数据，能够快捷及时根据质量状态进行工艺调整，为管理部门进行质量管理大数据分析提供规范的自动采集实绩数据及对应生产的台账报表。
（六）产品自动检测判定、仓储发运质量可控
1.产品检测数据的自动采集、判定
方大特钢研发的RMMS系统（大宗原燃料系统）、MES系统（方大特钢MES产销一体化系统）广泛应用于当前的检化验管理中。其中RMMS系统主要应用于进厂物资、铁前过程产品、水质检测；MES系统主要应用于铁水成分、钢水成分、成品物理性能等检测。
检化验数据通过系统与检化验设备间通过接口实现数据实时交互，有效避免了人工录入数据出现的差错，极大加快数据传递的速度，相关单位能快速接受到数据，快速调整工艺。并能自动匹配质量标准库数据，对采集的检测数据进行自动判定（允许人工干预），经过审核合格能够后自动生成对应的报告或产品证明书；对匹配异常的各类数据通过颜色提示，实现快速识别。同时，在日常数据分析中，可根据不同需求，设计各类统计报表，为日产质量管理、质量优化及产品研发提供所需检测数据。
2.智能化的仓储发运质量监控
通过系统给轧材按件/捆在炉号牌上分配、标识条形码，轧材以条形码及捆号方式标识成品身份，条码信息与轧材的订单信息、客户信息、生产信息、计量信息、质量信息精确匹配。在轧材库管理工位上安装无线发射基站并实时传递系统信息至现场手持无线终端，堆垛、转堆、移库、配料、发运等均通过手持终端按提示指导进行。
入库仓储质量监控：使用手持终端扫描条形码，系统结合客户订单信息指定垛位入库码放，为后续的发运提供合理的堆垛排程，可以充分减少发运过程中倒垛，降低因倒垛带来的轧材表面刮擦，有效保障产品表面质量。同时在系统内有清晰垛位图，点击垛位中的每一件/捆成品材，对应的订单信息、客户信息、生产信息、计量信息、质量信息一目了然，也可实现简单快捷的盘库操作。
装车质量监控：装车时直接在货位上通过无线手持终端扫描条码比对订单信息，操作简单，数据准确度高，订单信息相符且质量判定合格的产品才允许放行，同时系统自动销账，高效率且杜绝发错货现象。由于系统执行严格的质量放行规则，不合格或未判定产品会自动锁库，无法自动销账，从而无法装车发运，降低了质量管控风险。
发运质量监控：开发基于物联网模式的物流跟踪系统并与MES系统进行紧密数据集成，将第三方的运输单位的部分管理纳入公司管理系统之中。充分利用智能模式识别、GPS定位等技术实现对产品发运业务的物流跟踪，主要包含物资进厂预报、车辆出入厂管理、厂内路径规划、实时物资运输过程监控与跟踪、车辆历史轨迹回放、车辆违规报警、过磅数据智能匹配、智能物流数据挖掘等功能，为质量追溯提供数据，实现智能发运质量监控。
（七）集成数据系统分析下的产品研发及质量优化
创新是企业发展的生命力，只有不断地进行新产品开发，不断地进行产品质量优化升级，才能实现企业的可持续发展。
公司信息系统设计有可视化完善的研发订单质量设计，对于超出公司现有制造标准范畴的订单，会通过质量设计自动拦截，提醒技术质量主管部门及时开展可行性评审，维护研发产品对应的质量标准库信息。对试验期间的临时性质量控制，采用订单带α形式，单独录入特殊要求，转化为生产指令。
系统实现炼钢、轧钢的生产质量数据，与检测中心的检测数据线上无缝对接，形成数据库，同时，系统建立了产品质量档案，对各种质量问题进行分类、记录和跟踪，这些都为产品研发及质量优化的数据分析提供了数据基础，能够有效缩短质量数据分析周期，提高效率。
为了充分保障公司产品出厂质量监管可控，公司研发的整体产销信息系统中开发了易操作的试验产品锁库放行模块。对于系统下发的包括产品研发及质量优化在内的试验产品，系统默认为锁库状态，即使是检测数据经系统自动或人工干预判定合格，仍为锁库不可发货状态，必须待技术质量主管部门指定人员授权解锁后方可扫描发货，从系统上实现了试验品的质量监管。
三、特钢企业基于全流程智能化产品质量管控效果
基于全流程智能化产品质量管控的成功应用，基本解决了方大特钢从销售订单到产品生产、发运过程中所面临的各种矛盾，提高了生产组织的计划性和订单执行、质量监控的有效性，为公司近年来生产经营绩效提升所起到的作用显著，也为公司生产经营及管理模式带来了创新与变革。系统实施效益主要表现在以下几个方面：
（一）企业经营绩效显著提升
近年来，方大特钢经营绩效得到显著提升。2016年，方大特钢实现销售收入89.24亿元，同比增长9.52%；实现利税9.04亿元，同比增长581.57%；实现净利润6.94亿元，同比增长505.23%。2017年，方大特钢实现销售收入139.45亿元，同比增长56.27%；实利税34.25亿元，同比增长904.20%；实现净利润25.50亿元，同比增长267.33%，吨材利润率名列行业前茅。
（二）产品质量指标稳步提升
通过全过程的质量监控，有效提升了公司产品质量，特别是公司战略产品弹簧扁钢各项质量指标均稳步提升，国内市场占有率保持在45%以上，稳居全国第一。2017年仅发生1起公司质量事故，同比下降29起；不合格品万元质量损失率为1.42元/万元，同比下降8.40元/万元；弹扁线材合格率99.93%，上升0.29%；发生质量异议37起，同比下降121起，质量异议损失下降近300万元。
方大特钢“长力”牌弹簧扁钢产品在中国质量协会、中国用户委员会主办的2017年度全国实施用户满意工程活动中，经市场用户评价（采用CCSI模型），满意度超过80分。“海鸥”牌热轧带肋钢筋产品实物质量也获得社会的高度认可，公司获得2017年度“全国钢铁产业链热轧带肋钢筋优秀制造商AAA级企业”。
（三）企业技术研发能力明显提升
方大特钢技术研发、质量优化的能力明显提升。仅公司所属省级弹簧钢工程研究中心于2016-2017年就完成35个钢种系列100多个规格的产品开发、工艺改进及质量优化，同时积极与汽车板簧及主机厂开展研发合作，其中与一汽集团合作，针对高应力、变截面板簧产品需求定向研发的新型弹簧钢FAS3550实现批量化生产。近年来，公司有7项研发成果通过江西省重点新产品成果鉴定。在企业自身快速发展的同时，还积极参与推进我国汽车行业用钢技术标准升级工作，主持起草了国家标准《GB/T 33164.1-2016汽车悬架系统用弹簧钢.第1部分：热轧扁钢》，该项标准于2017年9月1日正式实施。另外还参与《GB/T 33164.2-2016汽车悬架系统用弹簧钢.第2部分：热轧圆钢和盘条》等4项国家标准的起草工作。
（四）公司综合管理水平大幅提高
基于全流程智能化产品质量管控的成功应用，通过智能化信息系统辅助管理，充分减轻了员工在数据监控和测量采集方面的劳动强度；促进执行计划任务的部门之间的横向联合与协调合作，企业管理的通透性得到大幅提升；为公司生产经营及管理模式带来了创新与变革，促进了公司工业化和信息化融合步伐。2017年，《方大特钢质量管控智能化》荣获江西省智能制造试点示范项目，公司荣获江西省智能制造示范企业和两化深度融合示范企业，获得5项计算机软件著作权。公司产品质量和经营绩效的持续提升，也得到了行业的认可。已有沙钢、太钢、兴澄特钢、中天钢铁等兄弟企业借鉴此模式，建立起全流程智能化质量管控系统，在冶金行业内具有较好的适用性和借鉴作用。
（成果创造人：谢飞鸣、居琪萍、李红卫、喻强、庄娜、张伟、徐冬华、魏学智、万云、范众维、章庆）