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1统计技术在线材生产过程中故障处理的应用任玉辉刘艳丽鞍钢股份有限公司线材厂摘要：统计技术是企业管理的一个重要手段,在生产过程中应用统计技术,可以使管理更加科学、有效。本文简要介绍了统计技术的内容和作用，并列举了如何应用统计技术解决线材厂控制系统实际问题的事例。关键词：统计技术正交试验设计控制图过程能力指数ThestatisticaltechnologyapplacationinprocessingfailureofwireproductionprocessYuhuiRen,YanliLiu（Ansteelincorporatedwirestockplant）Abstract:Thestatisticaltechnologyisaimportantmethodinbusinessmanagement.Theapplicationofstatisticaltechniqueintheproductionprocessmaycausemanagementmorescientificandeffective.Thisarticleintroducedbrieflythecontentandapplicationofstatisticaltechnology,andenumeratecasehowtosolvethephysicalproblemofcontrolsysteminwirestockplantbytheapplicationofstatisticaltechnology.KeyWord:Statisticaltechnology,TheorthogonalexperimentdesignsControlchart,Processabilityindex前言随着市场对产品质量要求的不断提高，质量控制工作不断深入，统计技术的应用也越来越广泛，它不仅可以应用到产品质量的控制当中，还可以应用到设备故障的分析与解决中。本文就以鞍钢线材厂精轧控制系统经常出现的过载跳闸故障为例来论述统计技术在解决设备故障中的应用。精轧机电气控制系统简介及存在的问题2鞍钢股份有限公司线材厂精轧机传动控制系统采用的是1995年ABB公司生产的LCI同步电机传动控制，与REC公司的给定、位置环联合控制的方式，如图1所示。其控制原理是，当电流给定出现瞬时较大变化时，其后的滞环控制将输出一个信号MOTOMODE，使系统进入再生制动状态。由于积分作用，滞环控制只对瞬时变化有反应，对稳定输入，输出不变，即在稳定状态下，MOTOMODE为“1”，直流母线电压为“+”；当电流给定的变化超过限幅值时，MOTOMODE为“0”，直流母线电压为“-”，系统进入再生制动状态，以抑制速度的上升趋势。自投产以来，在精轧机尾部加速的瞬间（尤其在轧制小规格产品如φ6.5），LCI控制系统频繁产生过流跳闸故障，通过理论分析和实际试验观察，跳闸产生的原因在于LCI系统内部，是系统再生制动时的逆变颠覆造成的。修改产生逆变颠覆条件的加速度补偿、稳定性响应时间、来料温度和转矩控制等参数，使LCI系统在轧制重载高速产品时不再进入再生制动状态，回避逆变颠覆产生的条件。经过此种方法修改，有些效果，但不能彻底解决精轧机跳闸事故的发生。统计技术在解决精轧机组过流跳闸故障中的应用为了解决精轧机组控制系统过流跳闸故障，2005年7月开始运用统计技术原理，通过正交试验设计、控制图、过程能力指数等方法，经过试验得到了轧机各参数的最佳组合，取得了良好效果。方法是通过正交试验设计、控制图、过程能力指数。具体步骤如下：1正交试验设计正交试验设计是通过选用适宜的“正交表”来合理安排多因素试验的一种方法，它是安排正交试验时需用到的已经设计好的标准化的表格，是正交试验设计法的基本工具。正交表的格式，以L8（27）正交表为例：图1LCI部分控制环节示意图电流给定MOTOMODEαPIDIO整流器Udv控制速度给定FUNCTION-速度反馈-PID电流反馈3L—正交表代号；8—试验次数（即表2中的行数）；7—可安排试验的因素数（即表中2的列数）；2—每个因素可安排的位级数（即表2中字码的种数）。正交试验设计是用最少的试验次数获得最多的试验数据。采用合理的试验设计，可以用较少的试验次数，获得较多的试验信息，从而降低试验成本。通过科学的试验设计，可寻求到各因素最佳的组合，以获得最佳的工艺结果，并将试验得出的最佳条件应用到产品质量的控制当中。对跳闸事故采用正交试验设计的目的就是要找出参数对跳闸故障的影响程度和其最佳组合。对3线精轧机跳闸事故前已述及，经过分析认为影响精轧机正常运行的原因主要有转矩控制、精轧机来料温度、稳定性响应时间、加速度补偿等四个方面。这四项因素是参数调整与组合问题，调整不好及组合不谐调都将造成跳闸事故。为此运用了正交试验设计这种方法对这四项因素进行了组合测试。共分为5个步骤进行，简述如下：（1）明确试验目的，确定考察的指标。试验目的：找出最佳工艺参数组合，解决精轧控制系统跳闸问题。确定考察指标：电流值（2）挑因素，选位级水平，制订因素位级表如表1。表1因素位级表因素位级加速度补偿A转矩控制B轧件温度C响应时间D位级120ms5.80%930℃10ms位级224ms6%870℃20ms注：A—加速度补偿：参数范围：20-24ms；B—转矩控制：参数范围：5.80%-6%；C—轧制温度：工艺规定：930℃30℃；D—响应时间：参数范围：10-20ms；（3）设计试验方案：选用适宜正交表，因素顺序上列，位级对号入座。如表2。表2试验方案及实验结果表L8（27）因素A因素B因素C因素D实验结果加速度补偿转矩控制轧件温度稳定性时间精轧机电流（A）411（20ms）1（5.8%）2（870℃）1（10ms）100522（24ms）2（6%）2（870℃）1（10ms）98031（20ms）2（6%）2（870℃）2（20ms）96042（24ms）1（5.8%）2（870℃）2（20ms）98551（20ms）2（6%）1（930℃）2（20ms）94562（24ms）1（5.8%）1（930℃）2（20ms）97571（20ms）1（5.8%）1（930℃）1（10ms）102382（24ms）2（6%）1（930℃）1（10ms）928位级1结果之和39333988387139337801位级2结果之和3868381339303865级差651755938（4）实施试验方案。如表2试验结果的数据。（5）分析试验结果：由表2中可以看出第8号试验电流为928A，电流越小越好，其工艺条件为A2B2C1D1。从位级之和越小越好，可以看出最好的工艺条件应是A2B2C1D2。各因素对结果影响程度按由大到小依次为：B-A-C-D综合评定：最佳工艺组合是A2B2C1D2，加速度补偿24ms，转矩控制取6%，轧制温度取930℃，稳定性时间取20ms。2控制图经正交试验得出各参数的最佳工艺组合之后，还需运用控制图评定生产过程是否处于稳定状态。如果生产过程处于稳定状态，则说明造成故障的原因已经找到，设备运行恢复正常；如果生产过程仍处于不稳定状态，则说明仍存在没有找到的故障原因，还需继续分析、查找。控制图：控制图是对过程质量加以测定、记录从而进行控制管理的一种用科学方法设计的图。控制图的作用：(1)用于分析生产过程是否处于统计控制状态（稳定状态）；(2)用来确定何时需要对过程进行调整，以控制生产过程，保持相应的稳定状态；5(3).用来确认某生产过程是否得到了改进。我们把A2B2C1D2四项组合(加速度补偿24ms，转矩控制6%，轧制温度930℃，稳定性时间20ms)应用到轧制Φ6.5规格进行试验。统计了120根钢的电流数据，输入到SPSS统计软件中，并绘制出分析用控制图如图2所示。根据判异准则，点子出界就判断异常，从图2中可以看出有些点超出控制限，说明控制图还没有稳定。对分析用控制图没有进入稳态的原因进行分析，认为是由于给定在活套中已经采取PID自动调节，所以自动速度跟踪补偿易在系统中产生震荡将plvl1由32767为1。2005年12月对系统进行调整后，又选取120根钢的平均电流绘制控制图，制成控制图如图3所示，从所示图中可以看出数据均在控制限内，数据随机排列，可以判稳。所以此图可以用做控制用控制图。用于精轧机的正常运行。图2三线精轧机稳定前分析用控制图图3三线精轧机稳定后控制用控制图63过程能力指数过程能力指数又称工序能力指数，是过程能力满足产品质量标准规格、公差的程度，用CPK表示。过程能力指数以数据直接反映出过程能力满足过程要求的程度，并可以估算出过程可能产生的不合格率，因此能对过程的状态作出正确的判断，以便立即采取措施。分析过程能力、计算过程能力指数在生产企业应用广泛，因此，是统计技术中的一项基础工作。表3是过程能力指数CPK值评价参考表。表3过程能力指数CPK值评价参考表范围判断CPK1.67过程能力过剩1.67≥CPK1.33过程能力充分1.33≥CPK1过程能力尚可1≥CPK0.67过程能力不足0.67≥CPK过程能力严重不足图4是应用统计技术前的精轧机过程能力指数图，过程能力只有0.71。图5是精轧机稳定运行时的过程能力图，从图中可以看出，过程能力指数CPK值为1.34。过程能力指数由应用前的0.71提高到应用后的1.34，对照表3的评判标准，可以看出对精轧机组控制系统的相关参数进行优化组合后，其过程能力充足，满足了生产的连续性要求。图4三线精轧机在应用前的过程能力图7通过运用正交试验设计、控制图等统计技术手段，仅用6个月的时间就找到了自1995年到2005年10间一直没有得到根本解决的困扰线材厂精轧机组电气控制系统多参数调整及最优组合的解决方法，得到了多参数的最佳工艺组合，基本解决了三线精轧机电气控制系统过载跳闸问题。结束语从解决精轧控制系统的跳闸问题可以看出，通过正确选择和应用统计技术与方法，不仅可以实现对生产过程的分析调整和监控，及时掌握生产过程中质量满足产品技术要求的程度，从而准确地进行过程管理和实施过程改进，而且对复杂设备故障起到了关键的作用，为企业设备稳定运行，产品质量稳步提高创造条件。目前统计技术已经应用到企业管理的方方面面，对发现和解决问题不仅迅速有效，而且有时还起到决定性的作用，统计技术在企业各方面管理中正在发挥越来越关键的作用，已经是提高企业管理水平最重要的因素之一。参考文献于献忠等《质量专业理论与实务》北京：中国人事出版社2003.3.附：作者简介任玉辉：1963年生，鞍钢股份线材厂副厂长高级工程师刘艳丽：1963年生，鞍钢股份线材厂质量工程师图5三线精轧机过程能力图