1、济钢项目部技术济钢项目部技术QCQC小组小组 2010年年03月月1第1页，共43页。小组名称小组名称济钢项目部技术QC小组活动课题活动课题焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发与应用课题类型课题类型创新型注册日期注册日期2009年3月6日注注 册册 号号WYLY09-02成立时间成立时间2007年2月18日活动时间活动时间2009年6月 12月活动次数活动次数24次组组 长长程爱民出出 勤勤 率率100%序号序号姓名姓名文化程度文化程度职称职称小组职务小组职务组内分工组内分工1程爱民大学高级工程师组 长组织活动 2李盛伟大学工程师副组长协调、技术指导3夏伟光大学工程师组员组织实施4戴 驰大学工程师组
2、员资料整理、分析5吴鹏民大学工程师组员研制、分析实施6张和磊大学助工组员实施记录小组成员一览表 表1制表：吴鹏民 日期：2009.6.2一、小组概况一、小组概况第2页，共43页。炉柱拉条弹簧炉门框 焦炉护炉设备装配简图焦炉护炉设备装配简图 图图1 二、系统应用简介二、系统应用简介第3页，共43页。上部大弹簧下部小弹簧上部小弹簧下部弹簧组下部弹簧组弹簧装配示意图弹簧装配示意图 图图2二、系统应用简介二、系统应用简介第4页，共43页。（一）课题背景 通过对近几年我公司施工的各型焦炉护炉铁件安装中弹簧编组的考察，发现在弹簧编组施工中存在如下问题：焦炉型号弹簧组数量组对错误（次）配套不符（次）负荷值误
3、差（次）压缩量误差（次）JN6.25D 146孔1264476JN60 150孔14448910JNX70 152孔148126159JN60 160孔孔164791213合计58227274338分项缺陷（缺陷数/百组）4.644.647.396.53总故障（缺陷数/百组）23.2现弹簧编组存在缺陷调查统计表现弹簧编组存在缺陷调查统计表 表表2三、选择课题三、选择课题第5页，共43页。根据上表分析可以看出，采用原始弹簧编组方式造成误差较多，平均每座焦炉误差次数达根据上表分析可以看出，采用原始弹簧编组方式造成误差较多，平均每座焦炉误差次数达23次左右。次左右。弹簧组出现组对或者配套不符时，由于
4、现场操作人员在安装弹簧组时完全按照给出的数据进行，出现这弹簧组出现组对或者配套不符时，由于现场操作人员在安装弹簧组时完全按照给出的数据进行，出现这种误差务必要进行返工，直接影响施工进度并造成经济损失；种误差务必要进行返工，直接影响施工进度并造成经济损失；针对各组弹簧组的负荷值和压缩量测算针对各组弹簧组的负荷值和压缩量测算出现误差，将直接影响焦炉加压施工质量，不能满足工程需求。在不断提高工程质量和安全保护增强的出现误差，将直接影响焦炉加压施工质量，不能满足工程需求。在不断提高工程质量和安全保护增强的环境下，为提升施工技术，优质高效完成施工任务，消除目前弹簧编组施工中存在的不足，满足焦炉工环境下，
5、为提升施工技术，优质高效完成施工任务，消除目前弹簧编组施工中存在的不足，满足焦炉工程施工是急需解决的问题。程施工是急需解决的问题。（二）确定课题（二）确定课题 围绕以上存在的问题，小组成员运用围绕以上存在的问题，小组成员运用“头脑风暴法头脑风暴法”积极出对策、想办法，提出了三个可供积极出对策、想办法，提出了三个可供选择的课题，并进行了认真细致的分析、比较。选择的课题，并进行了认真细致的分析、比较。第6页，共43页。方案选择对比表方案选择对比表 表表3 序号方案选择优点缺点或困难是否选择1借助办公软件，利用平均法计算特征系数加快了编组的速度，技术难度不高需要设置统计公式，对于弹簧组数量多时，速度
6、较慢；通过测算平均弹性系数叠加，误差极大。不选2借助办公软件，利用插入法计算特征系数相对比较容易，计算精度有所提高，技术难度小无固定操作界面，编组速度较慢；通过插入法确定相应的、相邻两组数据的弹性系数叠加，误差大。不选3 3弹簧编组系统的研发操作简单、界面直操作简单、界面直观，利用科学的利观，利用科学的利用一元线性回归确用一元线性回归确定弹簧组特征系数，定弹簧组特征系数，精度高精度高需要使用需要使用VBVB可视化编程语可视化编程语言，建立回归模型，确定言，建立回归模型，确定弹簧组的特征系数，技术弹簧组的特征系数，技术难度大。难度大。选择选择确定课题确定课题焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发焦炉护炉
7、铁件弹簧编组系统的研发第7页，共43页。（一）课题目标：研发弹簧编组操作系统，解决现有弹簧编组存在的不足，消除组对配套是，负荷值-弹簧压缩量特征系数计算误差大缺陷，利用科学的方法确定弹簧组特征关系，满足大型焦炉工程施工需求。（二）目标值：弹簧编组特征系数确定的缺陷率由平均每百组弹簧出现23测算误差，降低到每百组弹簧出现5次测算误差。四、设定目标四、设定目标目标值柱状图目标值柱状图 图图3第8页，共43页。弹弹簧簧编编组组系系统统的的研研发发一、系统编程一、系统编程语言的选择语言的选择Visual Basic编程语言编程语言Visual C+语言进行编程语言进行编程Visual Basic可视化
8、界面编程可视化界面编程Excel程序扩展宏编程程序扩展宏编程二、界面设计二、界面设计方法的选择方法的选择采用一元线性回归计算采用一元线性回归计算三、特征系数三、特征系数确定的选择确定的选择利用插入法计算利用插入法计算（一）提出方案 小组成员运用“头脑风暴法”对弹簧编组系统进行了认真的分析，提出了各种想法和建议，经过分析归纳分解出各种可能的方案，形成系统图。系统图系统图 图图4五、最佳方案确定五、最佳方案确定第9页，共43页。弹簧编组系统编程语言的选择方案一：方案一：Visual Visual BasicBasic编程语言编程语言方案二：方案二：Visual Visual C+C+语言进行编程语
9、言进行编程1、编程语言的选择（二）方案的分解选择 通过表4对两种编程语言方案的分析对比可看出，达到同样编组效果的编程软件，Visual Basic简单、易学、使用方便，为此我们选择Visual Basic6.0编程语言进行弹簧编组系统编程。第10页，共43页。方案编程特点优点缺点分析结论Visual Basic语言语言程序程序编程编程Visual Basic为用户提供大量的界面元素(在Visual Basic中称为控件对象),例如 窗体,菜单,命令按钮,工具按钮,检查框等等,用户只需要利用鼠标,键盘把这些控件对象拖动到适当的位置,设置它们的大小,形状,属性等,就可以设计出所需的应用程序界面。V
10、B拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。程序设计要具备一定的数学基础，掌握理解面向对象程序设计基本概念，掌握VB语言的基础知识我小组成员均是大学毕业基本具备了Visual basic编程的条件；应用于焦炉弹簧组数据并不复杂，通过此语言进行系统编程能满足查询需求Visual C+语语言程言程序编序编程程C语言是一种结构化语言。它层次清晰，便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护。C语言的表现能力和处理能力极强。它不仅具有丰富的运算符和数据
11、类型，便于实现各类复杂的数据结构C语言是基础版本，具有强大的图形功能,支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数族下标越界不作检查等。从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。对于弹簧编组安装操作人员来说，知识过于高深，无法较快掌握使用，故不选故不选编程语言程序选择分析对比表编程语言程序选择分析对比表 表表4（二）方案的分解选择第11页，共43页。窗体设计器窗体设计器工程资源工程资源管理器管理器窗体布局窗口窗体布局窗口属性窗口属性窗口工具箱工具箱Visual Basic的集成开发环境界面的集成开发环境界面 图
12、图5（二）方案的分解选择第12页，共43页。2、界面设计选择、界面设计选择操 作操 作界 面界 面设 计设 计方 法方 法的 选的 选择择Visual BasicVisual Basic可视操可视操作界面作界面ExcelExcel程序扩展宏界面程序扩展宏界面方案目标要求：方案目标要求：弹簧编组是为了指导焦炉护炉铁件弹簧快速准确安装，因此弹簧编组系统对于大多数现场指导施工的技术员来说，应该具有简单易学，一看即懂，应用操作。所以弹簧编组系统操作界面必须固定，简单易懂。（二）方案的分解选择第13页，共43页。Excel数据输入界面Visual Basic可视操作界面两种操作界面对比两种操作界面对比
13、图图6（二）方案的分解选择第14页，共43页。操作界面选择分析对比表 表5操作界面方案选择原理优点缺点结论Visual Basic可视操作界面通过Visual basic的集成开发环境界面直接进行编程Visual basic的集成开发环境操作界面清晰、美观、易操作操作人员必须具备一定的专业计算机知识技术要求高，难度大，但界面固定，提高弹簧编组数据的准确性。Excel程序扩展宏界面编程通过设定公式，在Excel程序下，利用宏可以增强部分数据处理功能结构简单；只需要属于简单的数据；添加简单的宏命令即可无固定界面，数据输入工作量大，无法满足多条件查询。不能加快弹簧编组，提高准确性。（二）方案的分解选
14、择 通过上述对两种操作界面的分析和对比可以看出，Visual basic的集成开发环境操作界面清晰、美观、易操作。第15页，共43页。3、特征系数的确定、特征系数的确定特征特征系数系数的确的确定的定的采用一元线性回归计算采用一元线性回归计算利用插入法计算利用插入法计算（二）方案的分解选择方案目标要求：方案目标要求：以1座JN60焦炉为例：弹簧组大小弹簧组共164对，对其进行配套安装及其压缩量等数据值按照一定的规则进行编组，然后再就位、以及烘炉热态过程中，都需要对弹簧进行调整、加压。弹簧的编组，合理计算弹簧组负荷压缩量之间的特征系数是弹簧安装和管理的关键技术之一。第16页，共43页。452192
15、2525117220（二）方案的分解选择弹簧组示意图弹簧组示意图 图图7第17页，共43页。特性系数确定方案对比分析表特性系数确定方案对比分析表 表表6特性系数确定方案原理特点优点缺点结论利用一元线性回归计算通过大小弹簧的自由高度差及其出厂数据，确定，确定编组原则，建立科学的模型，求解弹簧组的特征系数。界面美观、设置一定权限、操作简单。一元线性回归模型，拟合成y=mx+b，科学、准确需要掌握一定计算机知识的人才能顺利操作加速弹簧编组过程，并能准确计算其压缩量，保证焦炉加压施工质量利用插入法计算通过自由高度编组后，根据需要的负荷值，利用插入法求解弹簧组压缩量将需要的负荷值，按照基础数据中各组数据
16、“就近”原则，插入其中，求解相应的压缩量，计算简单、方便。各组数据之间连贯性差，计算误差大，不能确保其准确性故不选此方法 设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系，缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证，数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题。增加了维护代以扩充的实体（E-R模型）联系模型方法为例，第一步先明确现实世界各部门所含的各种实体及其属性、实体间的联系以及对信息的制约条件等，从而给出各部门内所用信息的局部描述(在数据库中称为用户的局部视图)。（二）方案的分解选择第18页，共43页。第二步再将前面得到的多个用户的局部视图集成为一个全局视图，即用户要描述的现实世界的概念
17、数据模型。根据弹簧出厂时的基础数据，按照自由高度编好组后，根据大小弹簧的各组数据，建立一元线性回归方程，科学求解弹簧组负荷压缩量之间的特征系数，快速、准确指导弹簧组的调节、加压。同时该系统用户界面、设计数据查询、报表打印等可以方便有序地进行。一元线性回归计算面图一元线性回归计算面图8经上表分析比较利用一元线性回归计算。（二）方案的分解选择第19页，共43页。（三）确定最佳方案焦 炉焦 炉护 炉护 炉铁 件铁 件弹 簧弹 簧编 组编 组系 统系 统的 研的 研发发Visual BasicVisual Basic语言编程语言编程Visual BasicVisual Basic可视化界面操作可视化界
18、面操作编程语言的选择编程语言的选择操作界面的设定操作界面的设定特征系数的确定特征系数的确定利用一元线性回归确定利用一元线性回归确定弹簧组负荷弹簧组负荷-压缩量关系压缩量关系最佳方案系统图最佳方案系统图9 经过以上对各种分解方案的分析试验和对比选择后，小组确定了性能稳定、安全可靠，经济可行，性价比高的能够实现目标的最佳方案。第20页，共43页。弹簧编组系统研发对策弹簧编组系统研发对策 表表7方方案案对策对策目标目标措施措施地点地点完成时完成时间间负责人负责人焦焦炉炉护护炉炉铁铁件件弹弹簧簧编编组组系系统统的的研研发发弹簧数据通过语言编程归类分组1、形成系统编组软件快速编组；2、广泛应用于各大焦炉
19、弹簧编组施工1、选择编程语言；2、进行编组系统设计现场办公室2009年7月10日程 吴爱 鹏民 民设定弹簧编组系统操作界面1、确保45219225、25117220等多种型号的弹簧编组2、操作系统界面简单明了1、利用Visual BasicBasic采用面向对象、时间驱动的编程机制，提供一种见即所得的可视化界面设计方法现场办公室2009年7月10日张 程 爱理 民特征系数的确定1、确定大小弹簧自由高度差4-6mm作为编组原则；2、通过弹簧出厂基础数据，科学确定弹簧组负荷-压缩量关系在弹簧编组系统界面进行数据录入并调整，同时建立符合弹簧性能的一元线性回归模型。现场办公室2009年7月11日张 吴
20、和 鹏磊 民六、制定对策六、制定对策第21页，共43页。实施一：Visual Basic可视化编程语言对弹簧对象进行编程可视化编程语言对弹簧对象进行编程1、编组原理 由于大弹簧与小弹簧进行组合式，在小弹簧的顶部有一块与拉条匹配带有套筒的挡块，挡块厚度5mm，所以在弹簧自由高度设计时，大小弹簧自由高度相差5mm，安装误差允许的原则，大弹簧H0偏差4.5mm,小弹簧h0偏差3.5m,按照H=H0-h0在4-6mm作为自由高度差的编组原则。基础数据 弹簧出厂前除自由高度外，还应包含几组负荷-压缩量的测试数据，焦炉大弹簧是在1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 9.8KN下的压缩量S1、S2、S3、
21、S4、S5共五组数据，小弹簧则是在0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 9.8KN下的压缩量s1、s2、s3、s4、s5、s6共六组数据。七、对策实施七、对策实施第22页，共43页。系统结构系统结构 图图10对策实施一对策实施一第23页，共43页。业务流程图业务流程图 11对策实施一对策实施一第24页，共43页。2、利用、利用Visual Basic进行编写进行编写编程界面编程界面 图图12对策实施一对策实施一第25页，共43页。实施二：弹簧编组操作界面的设定实施二：弹簧编组操作界面的设定1、利用Visual basic采用面向对象、时间驱动的编程机制，提供一种见即所得的可视化界面设
22、计方法。主窗体主窗体采用Command和Frame控件设置主菜单形成系统导航区，直接反应各子系统，分别调用系统中的各个功能子窗体。操作界面操作界面 图图13对策实施二对策实施二第26页，共43页。2、各子系统界面、各子系统界面对策实施二对策实施二数据录入及弹簧编组界数据录入及弹簧编组界面图面图14第27页，共43页。实施三：实施三：Visual basic系统数据录入系统数据录入1、数据库设计 E-R图图 图图15 对策实施三对策实施三第28页，共43页。2、数据处理：数据采用text控件，将其写入数据表中，录入弹簧号，利用text控件的LostFocus事件进行系统将自动判断，该弹簧编号是否
23、已经录入。数据提交，系统自动确认录入数据的有效性，即弹簧号、各试验数据均有效。数据录入窗体数据录入窗体16 对策实施三对策实施三第29页，共43页。3、弹性参数：弹簧组特征系数在所有特征系数中最为关键，反映所有弹簧组的大小弹簧编号等相关信息，以及弹簧组特征系数等信息。查询设置了ComboBox控件来选择弹簧组的部位。准确及时反应当前相应弹簧组的大小弹簧出厂各试验数据组等信息，直接显示弹簧组特征系数确定原理及过程。弹簧组性能关系弹簧组性能关系 图图17对策实施三对策实施三第30页，共43页。求解过程求解过程:由于弹簧或弹簧组的压缩量与负荷复合一元线性方程，所以建立一元线性回归方程，利用出厂测试数
24、据，求解其特征系数，确定弹簧组的特征方程。具体如下：（1）、弹簧一元线性回归表达式为y=mx+b（x为负荷9.8KN，y为压缩量mm），特征系数m及b的求解公式为：以机侧2#炉柱下部弹簧组（大弹簧编号ID为8#，小弹簧编号id为3#，）为例：3#小弹簧自由高度h0=220mm，8#大弹簧自由高度H0=225mm。3#小弹簧出厂时负荷-压缩量基础数据为：3#小弹簧基础数据 表8 x负荷（吨，9.8KN）0.51.01.52.02.53.0y压缩量（mm）6.513.018.023.029.033.08#大弹簧基础数据 表9 X负荷（吨，9.8KN）1.03.05.07.09.0y压缩量（mm）4
25、.011.017.524.529.0对策实施三对策实施三第31页，共43页。自由高度差H=H0-h0=225-220=5mm，符合编组原则（2）、建立3#小弹簧的一元线性回归方程y=mx+b(其中x为负荷9.8KN，y为压缩量（mm)，按照一元线性回归方程特征系数求解公式（1），有效数组除上述外还应包含（H0，h0），所以n=7。求解出3#小弹簧一元线性回归方程为y=11.0000 x+1.0000。依据3#小弹簧的一元线性回归方程特征，求出3#小弹簧在8#大弹簧相同压缩量下相应的负荷。3#小弹簧在8#大弹簧参数下负荷 表10 8#大弹簧X负荷（吨，9.8KN）1.03.05.07.09.08
26、#大弹簧Y压缩量（mm）4.011.017.524.529.03#小弹簧在Y压缩量下x负荷（吨，9.8KN）0.270.911.502.142.55弹簧组负荷值 表11 X总负荷（吨，9.8KN）1.273.916.509.1411.55Y压缩量（mm）4.011.017.524.529.0对策实施三对策实施三第32页，共43页。根据弹簧组的数据X和Y建立其一元线性回归方程Y=mX+b(其中X为负荷9.8KN，Y为压缩量mm)，按照一元线性回归方程特征系数求解公式（1），n=6，求解出弹簧组一元线性回归方程：Y=2.5306 X+0.6806 4、弹簧编组系统应用（1）、结合济钢JN60焦炉项
27、目，弹簧种类有三种，主要用于上下部拉条、纵拉条、蓄热室单墙、保护板等部位。其中机焦侧下部拉条、纵拉条采用大小弹簧构成的弹簧组。一座焦炉共164个弹簧组。小弹簧规格为：25117220，大弹簧规格为：45119225。应用焦炉弹簧编组系统，满足了大型焦炉护炉设备弹簧编组以及各阶段弹簧管理的需要。拉条挡板1弹簧组挡板2调节螺栓弹簧组效果弹簧组效果 图图18 对策实施三对策实施三第33页，共43页。现场弹簧分组及安装实图现场弹簧分组及安装实图19对策实施三对策实施三第34页，共43页。（2）、利用弹簧编组系统快速指导弹簧安装操作。指导现场操作实图指导现场操作实图20对策实施三对策实施三第35页，共4
28、3页。（一）直接效果：通过在济钢260孔JN60焦炉工程中应用弹簧编组系统进行弹簧编组、检查。对其应用过程中出现的误差进行统计，结果如表 弹簧编组误差统计 表12焦炉型号弹簧组数量组对错误（次）配套不符（次）负荷值误差（次）压缩量误差（次）JN60 160孔1640011JN60 160孔1640011合计3280022分项缺陷（缺陷数/百组）000.60.6总故障（缺陷数/百组）1.2 经过现场的使用验证，弹簧编组系统解决了传统弹簧编组方式存在的各种误差，加快了弹簧编组的速度，提高了弹簧编组的准确率，由活动前后对比图可见小组活动确保了施工安全和工程质量，并超过小组预期设定的目标，使弹簧编组误
29、差率降低到1.2%。八、确认效果八、确认效果 第36页，共43页。活动前后对比活动前后对比 图图21直接效果直接效果第37页，共43页。（二）经济效益：济钢260孔JN60焦炉工程每座焦炉共164个弹簧组，仅1人1天就可以完成。以往需要3人5天常能完成弹簧的编组、检查等工作。减少人员费用如下：常规管理：15个工日，采用该软件后：1个工日。提高准确信息，助于高效调整弹簧。间接经济效益：5万元节约费用：（15-1）个工日*120元/工日+5万元=6.68万元。两台焦炉共节约：两台焦炉共节约：（三）社会效益：在济钢焦化260孔JN60焦炉护炉设备安装中成功的运用，得到监理和业主很高的评价，为以后焦炉
30、以及其它大型炉窑弹簧编组的推广奠定了坚实的基础。间接效果间接效果第38页，共43页。该技术具有一定的新颖性该技术具有一定的新颖性间接效果间接效果用户评价报告及科技查新扫用户评价报告及科技查新扫描描 图图22第39页，共43页。弹簧编组系统的研发与成功应用后，已经形成专项技术成果，并通过中冶集团技术委员会鉴定该成果达到国内领先水平；同时于09年10月上报国家知识产权局申请发明专利，已经申请（受理号：200910197826.0）九、巩固措施及标准化九、巩固措施及标准化 科技成果及专利受理通知科技成果及专利受理通知书扫描书扫描 图图22第40页，共43页。十、总结及下一步打算十、总结及下一步打算
31、1、通过本次活动，大大降低了焦炉弹簧编组误差率，但也存在一定问题，进一步完善焦炉护炉铁件弹簧编组系统，尤其对大小弹簧的实验数据在录入时，增加自有高度的设计误差，便于对弹簧在信息录入时进行进一步监测。只有误差满足要求的弹簧才能录入信息。2、通过本次QC小组的活动，小组成员的专业技术水平、质量意识、问题意识、改进意识、解决实际问题技巧和团队合作的精神都得到了较大的提高。2009年10月底召开了小组会议，对活动前后的个人能力、团队精神等几个方面进行了评价和对比：小组自我评价表小组自我评价表1414序号评价内容活动前（分）活动后（分）1质量意识80902专业技术75873QC知识65784团队精神85905分析能力69836协调能力6676第41页，共43页。5060708090100活动前活动后质量意识专业技术QC知识团队精神分析能力协调能力小组自我评价图小组自我评价图24 十、总结及下一步打算十、总结及下一步打算第42页，共43页。第43页，共43页。
