测量过程控制（测量过程控制（MPC）技术在宝钢的应用）技术在宝钢的应用 Application of Measurement Process Control Technology in Baostee 王海燕 文宇浩 吉伟英 （宝钢集团宝钢分公司设备部，上海 201900） 摘 要：随着国际计量管理标准ISO10012：2003 测量管理体系测量过程和测量设备的要求的颁布实施，计量核心流程由测量设备计量确认向测量过程控制（MPC）拓展深化。本文主要介绍了测量过程控制技术的原理及其在宝钢部分测量领域的应用。 关键词：测量过程 测量过程控制 核查 精度管理 Abstract: With the promulgation and enforcement of internation measurement Management Standard “ISO10012:2003 Measurement Management System: Demands of Measuring Process and Measuring Equipment”, the kernel process of measurement deepens to MPC from metrological confirmation of measuring equipment. This paper mainly introduces the principle of measurement process control technology and its application in Baosteel. Keywords: Measuring process Measurement process control Check Precision management 0 引言 测量过程是指确定 “量值” 的一组操作， 在企业的此类活动中除了数字的统计活动以外， 大部分都是确定量值的活动，都可称为“测量”和“测量过程” 。把测量看成一个“过程” 将有助于提高和保证测量结果的有效性， 因为我们关心的不仅是测量的最终结果， 而且更加 关心的是测量的过程，也包括“测量过程”的控制。 测量过程控制（MPC）技术包括对测量过程所收集的数据进行监督、分析和纠正等 3 个环节， 目的是为了充分保证测量过程在要求的不确定度限值之内进行， 以防止出现错误的 测量结果， 而且通过实施监视能确保迅速地检测出存在的问题并及时采取纠正措施。 测量过 程控制的基本原 计量标准测量过程被测量物质核查标准测量结果核查数据核查标准数据库图 1 测量过程控制原理图 理是给测量过程建立一个反馈系统（图 1） ，测量过程对核查标准的响应完全类似于对 被测对象的响应。 通过监测测量过程对核查标准的响应， 及时捕捉来自测量过程的变异信息， 从而判断整个测量系统的质量，分析并改进测量过程。 宝钢目前基于 ISO10012：2003 标准建立的测量管理体系，采用两种管理模式确保测量 数据质量：测量设备计量确认。通过对测量设备的定期检校溯源，确保测量设备的质量， 主要采用计量检校信息管理系统支撑测量设备计量确认的管理业务流程；测量过程控制 （MPC） 。对于关键或复杂的测量系统，必须对包括人、机、料、法、环的全测量过程进行 控制，以减少由于偶然故障、损伤或误用导致测量系统出具非准确可靠的测量数据。 宝钢目前已对覆盖炼钢厂、热轧厂、冷轧厂、条钢厂、钢管厂、冷轧薄板厂、制造部、设备部等生产线的 165 个重要测量过程进行了测量过程控制应用试点， 制定出核查、 抽样核 查、精度管理、测量系统分析等测量过程控制方法。 1 MPC 技术在同位素检测仪表领域的应用 以宝日汽车板有限公司热镀锌分厂的热镀锌线同位素涂层测厚仪为例，该生产线主要 生产 GI 与 GA 镀锌板等高规格汽车制造用板材，由于用户对汽车板的质量要求极高，而涂 层厚度是镀锌汽车板产品的主要指标之一， 生产汽车板用的带钢产品时， 涂层质量要求高于 宝钢其他同类机组。 目前该涂层测厚仪是唯一在线测量涂层厚度的设备， 并直接参与涂层反 馈控制，但该设备的动态测量精度不高，且易发生波动，因此测量数据只能通过检化验实验 室离线确认。 为了提高生产效率，降低检验成本，实现用测厚仪的在线测量数据代替离线检化验数 据，必须提高该测厚仪的动态测量精度，使它以检化验离线数据为标准，精度控制在1% 以内。 为此，我们对热镀锌涂层测厚仪的测量过程进行了全面分析与改进，发现产品规格的 变化易导致测量曲线无法适应测量对象而出现测量偏差， 随即以热负荷运行后生产的各种钢 种规格带钢为母板， 裁制了一系列的标准样板用于测量， 并以该系列样板锌层厚度的检化验 检测值作为基准， 重新制作了涂层测厚仪的测量曲线， 并与设备生产厂商共同对测量运算软 件部分增加了曲线偏差校正与曲线斜率校正功能， 对新的测量曲线进行微调， 实现了涂层测 厚仪对多规格多厚度涂层带钢的准确测量，静态测量精度达到0.43。同时由于补偿功能 的实现，启用了对测量值的微调功能，进一步确保测量曲线与生产产品的合适度。后又利用 检化验检测值修正标准样板， 并利用对比涂层测厚仪测量值与检化验检测值复核了样板修正 值的准确性，修正值经与检化验测量值对比后实际精度达到0.3%。 随后又实施了一系列改善设备使用环境、减少设备故障的措施，如对涂层测厚仪的冷 却回路进行改造，增加了循环水通路，确保冷却装置故障时能迅速恢复冷却流量；对涂层测 厚仪的接口部分进行了防污除湿处理；更换了测量探头内不稳定的电离室与前置放大电路 板；在原有探头保护支架的基础上增加防水挡板和测量窗口固定框架等。经过 2006 年 4 月 至 6 月生产的锌层样板的涂层测厚仪测量值与检化验检测值的对比统计， 动态测量精度满足 1%以内的样板数量占总测试样板数量的 99.1%。涂层测厚仪的动态测量精度有较大提高 后，不仅提高了热镀锌的锌层控制水平，使因锌层质量不符要求而封闭的钢卷数量减少，而 且带钢头、尾的切除量也有减少，大大降低了生产成本。该技术方案同样适用于宝钢其他热 镀锌、电镀锌机组涂层测厚测量过程的调整改进。 2 MPC 在钢管探伤领域的应用 无损探伤技术是国际上通用的管产品检验方法， 对所有的管子必须采用一种或多种方法 进行内外表面的纵向缺陷检测，主要的方式有超声波、涡流、磁粉和漏磁等 4 种。宝钢钢管 厂目前生产线有超声波探伤机组 9 套、涡流 6 套、磁粉 7 套、漏磁 2 套。由于市场竞争日益 激烈，用户要求不断提高，探伤机组的稳定性和准检率一直是被关注的焦点，而探伤的准确 率与设备精度、来料情况、样管制作和关键物资、检验人员都有直接的联系，测量过程比较 复杂。为此质检站将 24 套探伤机组都作为高度控制的测量过程进行管理，采用每班班前、 班中用样管或试块进行核查的方法来确保测量过程的稳定性。 此外， 每月还对探伤机组的性 能进行统计， 比较设备间差异， 尽量缩小乃至消除因为设备差异而导致的探伤准检率的波动。 自测量过程控制措施推进之后，探伤设备的平均准检率由 99%提高到了 99.7%，并对探伤机 组的全面评估与改进提供了依据，主要包括设计功能、可检测缺陷、探伤覆盖率、探伤操作 人员技能等方面。同时，在开展 MPC 项目的过程中也形成了一些规范，如在岗位规程中加入核查的方法、频率及记录的要求；落实各班规范操作；设备每次定修后建立设备状态验收 方法和标准及一些高风险产品探伤方法。 先后形成了多个管理制度， 逐步将一些知识技能固 化成管理制度，探伤工作的发展已逐渐成为钢管厂的特色。 3 MPC 在检化验领域的应用 宝钢制造部的检化验设备承担着中间或最终产品成分、性能、硬度、延伸率、粗糙度、 r 值、n 值等检测的重要任务，我们针对检化验设备的特点，采用了 A、B、C 精度管理的方 法来进行测量过程的控制。 A 管理：指同一试样重复分析值之差的管理界限。在光谱分 析中还应用 2 次激发结果差值的管理界限、不同班次对同一试样重复分析差值的管理界限、 不同仪器之间同一样品分析差值的管理界限； B 管理：指标准试样分析值与标准值之差 的管理界限； C 管理：指未知试样的仪器分析值与化学分析值之差的管理界限。 以光谱分析质量控制方式为例， 每天或每班对光谱仪日常使用的每条工作曲线采用高低 各一个标样进行校准（标准化） ，仪器标准化后，再进行 B 管理（正确性确认） ，即对每条 工作曲线采用高中低 3 个标样分析确认，要求其分析值与标准值的偏差不能大于 B 管理允 许差，根据仪器稳定性情况，一般每 46 小时再用 B 管理样确认一次。B 管理确认符合后， 再进行 A 管理（精密度确认） ，即由当班分析上一班对应每台设备的 2 个样品，要求其分析 值的差值不能大于 A 管理允许差；另外试样 2 次激发结果的差值不能大于 A 管理允许差； 在同一试验室，不同仪器间定期进行对照，偏差值不能大于 A 管理允许差。此外，还进行 C 管理（工作曲线维护） ，即定期抽取部分样品用湿法化学分析（监查分析） ，每月对光谱仪采 用一定数量的以往的 C 管理样确认工作曲线，要求光谱分析值与化学值的差值不能大于 管理允许差。 一旦发现过程失控， 立即进入精度异常处理流程进行检查分析并重新试验， 避免错误数 据的产生。如，去年 11、12 月份，分别用 A、B、C 精度管理的方法发现并控制了两次因试 样原因引起的 A 管理和 B 管理超差。实践证明，自实施 A、B、C 精度管理以来，检化验设 备精度得到了有效控制，未发生过一次因设备精度超差而引起的质量异议。 4 结束语 测量过程控制的推进， 将宝钢目前计量间断式的点式管理延伸至过程管理， 极大地降低 了重要测量过程的运行风险。随着 MPC 技术向纵深推进，计量管理必将为公司生产经营、 质量管理、环境管理、能源管理和职业健康安全管理等系统提供更为准确可靠、稳定有效的 测量数据。 参考文献 1 JJF1112-2003:计量检测体系确认规范. 2 GB/T19022-2003:测量管理体系测量过程和测量设备的要求. 第一作者王海燕，女，1974 年生，1996 年 7 月毕业于华东冶金学院，学士学位，工程师，现从事计量仪表技术、测量系统分析、测量过程控制等工作。