黃重春　汪小麗　丁緒星　孫宇

摘要：該文針對(duì)軋鋼產(chǎn)品打捆計(jì)量下線的工序，分析了原有打捆計(jì)量工作流程及存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了新的工作流程，開發(fā)了一種新的軋鋼遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)。新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了打捆計(jì)量質(zhì)量控制的完全可追溯，減少了計(jì)量人員工作量，節(jié)約了人力成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：打捆計(jì)量；質(zhì)量控制；追溯

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）07-0245-04

AnHui Normal University， Wuhu 241000， China）

Abstract： Based on the analysis of the original work procedure in bundling measurement of steel rolling， a new work procedure was designed and a new remote metering system of steel rolling was set up in this paper. Complete quality tracking has been realized in this new system.The results has been proved that the new remote metering system can reduce the workload of gaugers，saved manpower cost and improved the enterprise economic and social benefits.

Key words： bundling measurement； quality control； traceablity

在鋼鐵企業(yè)的軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中的最后一道工序是打捆計(jì)量。打捆計(jì)量，即按照一定的標(biāo)準(zhǔn)，將若干支成品鋼材打捆后傳輸?shù)胶馄魃线M(jìn)行稱重，并通過(guò)重量判定該捆產(chǎn)品是否合格，并打印和懸掛產(chǎn)品信息銘牌。

成品鋼材下線打捆時(shí)需要精確而快捷的稱重計(jì)量，并據(jù)此判定成品鋼材是否合格，為日后的產(chǎn)品質(zhì)量追蹤提供依據(jù)。因此嚴(yán)格精確的打捆計(jì)量，是銷售合格產(chǎn)品、避免產(chǎn)品質(zhì)量異議的關(guān)鍵性保障。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)展，已有諸多方案實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守的自動(dòng)計(jì)量[1-3]。但這些方案沒(méi)有體現(xiàn)質(zhì)量管理信息化需求，存在工作量繁重、計(jì)量記錄混亂、不能有效防止計(jì)量作弊、銘牌信息與計(jì)量數(shù)據(jù)無(wú)法對(duì)應(yīng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制和追蹤。因此設(shè)計(jì)一套高效、數(shù)據(jù)客觀真實(shí)、可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯的遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)成為降低企業(yè)人力成本、保證產(chǎn)品合格率和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的迫切需求。

1 打捆計(jì)量工作流程及問(wèn)題分析

成品鋼材，經(jīng)過(guò)自動(dòng)打捆機(jī)打捆包扎后，傳輸至衡器上進(jìn)行自動(dòng)稱重計(jì)量，現(xiàn)場(chǎng)操作工人錄入產(chǎn)品信息后，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)或定制標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)捆鋼重量進(jìn)行負(fù)差判斷。如果沒(méi)有負(fù)差報(bào)警，打印包含產(chǎn)品名稱、重量、鋼材支數(shù)、生產(chǎn)班組等相關(guān)產(chǎn)品信息的產(chǎn)品銘牌并懸掛到捆鋼上，該捆鋼即可進(jìn)入鋼材產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù)；如果進(jìn)行負(fù)差判斷時(shí)存在負(fù)差報(bào)警，該捆鋼則需要進(jìn)行一些處理才能入庫(kù)：如果是因?yàn)槿敝Щ蚨嘀б蛩貙?dǎo)致，則進(jìn)行添支或減支處理后重新進(jìn)行稱重計(jì)量；如果不是，則判定該捆鋼為不合格廢鋼。實(shí)際操作中，具體工作流程如圖1所示。

在該流程中，捆鋼上磅后的計(jì)量數(shù)據(jù)是由計(jì)量工部的計(jì)量人員實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)督，但在實(shí)際操作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些無(wú)效的計(jì)量數(shù)據(jù)，而現(xiàn)場(chǎng)操作工人與計(jì)量人員難以及時(shí)有效的進(jìn)行溝通處理，從而無(wú)法確認(rèn)每條計(jì)量記錄所對(duì)應(yīng)的捆鋼編號(hào)，以至遠(yuǎn)程監(jiān)督基本上形同虛設(shè)。

（1）產(chǎn)量數(shù)據(jù)嚴(yán)重依賴現(xiàn)在操作工人上報(bào)數(shù)據(jù)，可靠性不能得到充分保障。工作中工人的工資績(jī)效在一定的程度取決于生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量，因此存在一定的質(zhì)量作弊的風(fēng)險(xiǎn)；而且生產(chǎn)數(shù)據(jù)的人工處理和上報(bào)，也容易出現(xiàn)失誤，而缺乏有效的監(jiān)管手段。

（2）無(wú)法對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行追蹤定位。生產(chǎn)數(shù)據(jù)依賴現(xiàn)場(chǎng)操作工人手工填報(bào)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)本身通常都是沒(méi)有質(zhì)量問(wèn)題的。因此產(chǎn)品銷售出去后，當(dāng)客戶提出產(chǎn)品質(zhì)量異議后，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行追蹤就難以進(jìn)行，通常只能定位到某個(gè)生產(chǎn)部門，而無(wú)法定位到生產(chǎn)部門的具體生產(chǎn)工段，更無(wú)法定位到具體生產(chǎn)的班組。

（3）產(chǎn)生質(zhì)量異議時(shí)無(wú)法確定是人為因素還是計(jì)量設(shè)備因素。稱重計(jì)量高度依賴計(jì)量的衡器的準(zhǔn)確性，如果計(jì)量衡器出現(xiàn)故障而現(xiàn)場(chǎng)操作工人沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，將必然影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 新流程設(shè)計(jì)及分析

為了解決原打捆計(jì)量流程所存在的弊端，本文重新設(shè)計(jì)了新的打捆計(jì)量工作流程，如圖2所示。新流程主要有以下特征：

（1）自動(dòng)計(jì)量且獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)操作人員和遠(yuǎn)程計(jì)量人員，保證計(jì)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。在流程要求現(xiàn)場(chǎng)操作工人控制捆鋼在衡器上穩(wěn)定2秒鐘以上，重量數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)量，自動(dòng)生成捆鋼的唯一標(biāo)識(shí)，同時(shí)抓拍計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)圖片。在捆鋼移出衡器前，不再采集變化后的重量，可以有效防止現(xiàn)場(chǎng)操作工人通過(guò)懸掛小重物增加不合格捆鋼的重量使其達(dá)到合格的計(jì)量數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)操作工人不允許修改捆鋼計(jì)量數(shù)據(jù)：若因操作或其他因素導(dǎo)致無(wú)效數(shù)據(jù)，可進(jìn)行無(wú)效數(shù)據(jù)的刪除申請(qǐng)；計(jì)量人員依據(jù)計(jì)量圖片、視頻監(jiān)控刪除審批，并保存刪除日志。

（2）自動(dòng)合格判斷并提示?，F(xiàn)場(chǎng)操作工人根據(jù)實(shí)際情況錄入捆鋼的相關(guān)生產(chǎn)信息，如鋼水的爐號(hào)、批號(hào)、鋼號(hào)、長(zhǎng)度等，系統(tǒng)將匹配相關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行負(fù)差上限和負(fù)差下限判斷，并給出提示。

（3）計(jì)量人員遠(yuǎn)程監(jiān)控。計(jì)量人員的遠(yuǎn)程監(jiān)控主要包括兩方面：遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控和遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)監(jiān)控，防止作弊行為發(fā)生并可對(duì)異常申請(qǐng)進(jìn)行審核。

3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)開發(fā)

結(jié)合上述設(shè)計(jì)打捆計(jì)量新流程和企業(yè)的質(zhì)量控制追蹤的軟件需求，設(shè)計(jì)了軋鋼遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)。如圖3所示，該遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)（部分）構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)操作子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程計(jì)量子系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)硬件由兩臺(tái)衡器、兩臺(tái)8142 Pro+稱重顯示儀表、一臺(tái)HK DS9108硬盤錄像機(jī)、兩臺(tái)球機(jī)、1臺(tái)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)構(gòu)成。通過(guò)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)捆鋼上磅后自動(dòng)稱重，自動(dòng)稱重同時(shí)自動(dòng)抓拍稱重時(shí)稱重現(xiàn)場(chǎng)圖片，所有采集數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，供現(xiàn)場(chǎng)操作子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程計(jì)量子系統(tǒng)調(diào)用處理。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)完全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)人值守。

現(xiàn)場(chǎng)操作系統(tǒng)硬件由一臺(tái)計(jì)算機(jī)、1臺(tái)攝像頭構(gòu)成。現(xiàn)場(chǎng)操作工人錄入捆鋼的產(chǎn)品信息，系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品信息自動(dòng)進(jìn)行合格判定并提示。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)操作端子系統(tǒng)還完成對(duì)批次捆鋼信息的提交、修改、刪除申請(qǐng)和交庫(kù)單的拍照上傳等功能。

遠(yuǎn)程計(jì)量子系統(tǒng)可由接入該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的任一臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，由計(jì)量員（司磅員）操作，主要完成對(duì)衡器現(xiàn)場(chǎng)的視頻、稱重儀表的監(jiān)控及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作員提交的相關(guān)申請(qǐng)進(jìn)行審批，最終核對(duì)交庫(kù)單無(wú)誤后生成、打印磅單。

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境采用基于.net框架的vs2010 c#，數(shù)據(jù)庫(kù)采用sqlserver 2008。為防止網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致正常生產(chǎn)的中斷，需要設(shè)計(jì)斷網(wǎng)計(jì)量功能，即所有操作都能在數(shù)據(jù)采集端系統(tǒng)上完成。數(shù)據(jù)庫(kù)部署在數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)上，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作工人可以轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)操作直到網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常。系統(tǒng)截圖如圖4～圖6所示。

3.1 重量數(shù)據(jù)采集

8142 Pro+ 是梅特勒-托利多（常州）稱重設(shè)備系統(tǒng)有限公司推出的，與計(jì)量衡配套使用的稱重顯示儀表，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)350歐模擬式傳感器，支持多種精度設(shè)置、動(dòng)態(tài)檢測(cè)、串口輸出、遠(yuǎn)程指令清零等一系列功能[4]。在本系統(tǒng)中，南北兩個(gè)稱重衡器分別與兩臺(tái)8142pro顯示儀表，儀表通過(guò)串口與數(shù)據(jù)采集端計(jì)算機(jī)相連。其串口連續(xù)輸出數(shù)據(jù)格式如表1所示：

第一部分STX是1字節(jié)長(zhǎng)度的開始起始符02H；第二部分狀態(tài)字ABC是3字節(jié)長(zhǎng)度的狀態(tài)字，不同的數(shù)據(jù)位組合標(biāo)識(shí)不同的數(shù)據(jù)精度、正負(fù)號(hào)、超載、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)；第三部分毛（凈）重是6字節(jié)的毛重（或者凈重，具體由儀表的參數(shù)設(shè)置決定）；第四部分皮重是6個(gè)字節(jié)的皮重；第六部分CR是固定的0DH字符；最后CKS是校驗(yàn)和。計(jì)算機(jī)采集重量數(shù)據(jù)即從串口讀取的儀表連續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后依據(jù)上述數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解析即可。

在編程實(shí)現(xiàn)上，可以使用.net 提供的serialport控件[5]，設(shè)置好PortName串口號(hào)、BaudRate波特率、Parity校驗(yàn)位、DataBits數(shù)據(jù)位、ReadTimeout讀取操作超時(shí)時(shí)間和BytesToRead緩沖區(qū)接收字節(jié)數(shù)后即可進(jìn)行打開串口操作。按照儀表廠家提供的參數(shù)設(shè)置ReadTimeout時(shí)間間隔來(lái)讀取固定的字節(jié)長(zhǎng)度（此處是18個(gè)字節(jié)）的數(shù)據(jù)，然后按照表1的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)解析即可。在編程處理中，按照固定時(shí)間間隔讀取的數(shù)據(jù)都能讀取固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度或者格式不正確的的數(shù)據(jù)直接丟棄等待下一幀數(shù)據(jù)。

3.2 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)安裝有兩臺(tái)球形攝像機(jī)、工人操作臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)安裝有1臺(tái)攝像機(jī)，球形攝像機(jī)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控衡器稱量現(xiàn)場(chǎng)，臺(tái)式攝像機(jī)用于遠(yuǎn)程傳遞紙質(zhì)交庫(kù)單圖片。球機(jī)和臺(tái)式攝像機(jī)都連接到HK DS-9108網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)。硬盤錄像機(jī)、采集端計(jì)算機(jī)、操作端計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程計(jì)量端計(jì)算機(jī)同時(shí)接入計(jì)量專用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用?？礢DK訪問(wèn)硬盤錄像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和圖像抓拍。

軋鋼生產(chǎn)線是24小時(shí)不間斷的連續(xù)生產(chǎn)線，計(jì)量抓拍的圖片量是非常大，因此圖片不直接存入數(shù)據(jù)庫(kù)。計(jì)量圖片以捆鋼記錄的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)作為名稱，按照日期和生產(chǎn)班組分類存入了專門的圖片服務(wù)器中，在數(shù)據(jù)庫(kù)中僅存放抓拍圖片的路徑。

3.3 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示及控制

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控的最好途徑，就是對(duì)整個(gè)計(jì)量過(guò)程的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控：不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的操作畫面，還能實(shí)時(shí)監(jiān)控到稱重儀表的讀數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)儀表異常并遠(yuǎn)程控制操作。故各子系統(tǒng)間需要實(shí)時(shí)雙向傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)使用TCP sockets實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示及控制。

在TCP/IP協(xié)議中，傳輸層主要有TCP和UDP兩個(gè)協(xié)議[6]。TCP是面向連接的可靠的傳輸層協(xié)議；UDP是面向無(wú)連接的傳輸層協(xié)議。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，隨時(shí)檢查網(wǎng)絡(luò)的連通性，一旦發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷，立即提醒相關(guān)操作人員，可根據(jù)實(shí)際情況決定是否立即啟用斷網(wǎng)計(jì)量模式，以免影響生產(chǎn)。因此在編程中采用TCP Sockets通信：如果TCP連接發(fā)生了錯(cuò)誤，則表明系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，如系統(tǒng)重啟后不能排除故障，則立即啟用斷網(wǎng)計(jì)量模式，直到故障修復(fù)后返回正常計(jì)量模式。

4 系統(tǒng)測(cè)試及效果

軋鋼遠(yuǎn)程計(jì)量經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)月的運(yùn)行測(cè)試，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)：

（1）捆鋼自動(dòng)計(jì)量。當(dāng)捆鋼到達(dá)衡器并穩(wěn)定后，系統(tǒng)自動(dòng)采集重量數(shù)據(jù)。

（2）一次靜態(tài)數(shù)據(jù)防作弊。每次系統(tǒng)只自動(dòng)采集第一次穩(wěn)定的重量，不再采集此后變化的重量數(shù)據(jù)，直到捆鋼被完全從衡器移開，從而防止懸掛小重物進(jìn)行重量作弊。

（3）重量記錄只讀性，防止計(jì)量數(shù)據(jù)的人為修改。每次采集的數(shù)據(jù)記錄都有唯一標(biāo)識(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作工人和遠(yuǎn)程計(jì)量人員都不能修改數(shù)據(jù)記錄，只能輸入相匹配的產(chǎn)品信息或者申請(qǐng)/審核數(shù)據(jù)記錄作廢。

（4）計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)全監(jiān)控，計(jì)量瞬間抓圖片。對(duì)軋鋼操作現(xiàn)場(chǎng)全天24小時(shí)進(jìn)行視頻錄像，捆鋼計(jì)量瞬間抓拍照片保存到計(jì)量信息中。

（5）儀表遠(yuǎn)程清零?，F(xiàn)場(chǎng)操作端工人或遠(yuǎn)程計(jì)量人員可遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表的工作情況，發(fā)現(xiàn)捆鋼已下稱臺(tái)，儀表還有讀數(shù)時(shí)，可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)儀表的清零操作。

（6）捆鋼信息的完全標(biāo)識(shí)可查詢。每條記錄保存有計(jì)量時(shí)刻的現(xiàn)場(chǎng)照片、捆鋼詳細(xì)信息、現(xiàn)場(chǎng)操作班組的操作記錄、遠(yuǎn)程計(jì)量人員的審核信息等全部信息，并和捆鋼銘牌信息唯一對(duì)應(yīng)，可以由捆鋼銘牌追查所有相關(guān)生產(chǎn)信息。

系統(tǒng)的投入運(yùn)行，降低了現(xiàn)場(chǎng)工人和遠(yuǎn)程計(jì)量人員的工作量，產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，根據(jù)捆鋼上的銘牌信息，可追溯軋鋼打捆計(jì)量的整個(gè)過(guò)程細(xì)節(jié)。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，降低了在鋼材產(chǎn)品銷售出廠計(jì)量中的誤差報(bào)警率，銷售的鋼材產(chǎn)品合格率得到有效保證，售后質(zhì)量異議明顯減少。

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