Система учета и анализа производства

Организация системы учета и ана­лиза производства имела решающее значение для всех последующих этапов работы. Так как эта информация сразу вливалась в уже существующие инфор­мационные службы, показывая новые возможности. Эта работа по необходи­мости проводились с широким привле­чением ведущих заводских специали­стов, не только снимая предубеждение перед информационными инновация­ми, но и подготавливая их к последующей эксплуатации создаваемой инфор­мационной сети на всех ее уровнях.

Информационная система „План". Этот программный комплекс, включаю­щий около 20 подпрограмм, формирует ежесуточные сведения по итогам рабо­ты агломерационного, доменного, ста­леплавильного и прокатного произ­водств. Нарастающим итогом с начала месяца или года вводится отчетная ин­формация о фактическом и плановом производстве и о простоях агрегатов. Пополнение БД производится незави­симо от операторов планового отдела по каналам ОАСУ. Возможен вывод ин­формации за любой период требуемого количества календарных дней. Эти мас­сивы данных могут быть обработаны в вычислительных комплексах ИКС. Система написана на языке Сlipрег.

Информационная система „Мате­риал". Эта система отражает движение материалов между основными произ­водствами комбината: аглофабриками, доменным и сталеплавильными цеха­ми. Она реализована из двух БД - аглодоменной и сталеплавильной, в кото­рых помесячно отражается движение материалов в целом по комбинату, на аглофабрике, в доменном цехе по передельному и литейному чугуну, в стале­плавильных цехах по основным и огнеупорным материалам, раскислителями сменному оборудованию. Реализованные в структуре DВаsеЗ, они позволяют в диалоговом режиме осуществлять ввод и накопление информации с последую­щим ее анализом и выводом результа­тов в экранном виде, в распечатках и пересылкой файлов. Использована ре­ляционная (табличная) схема хранения данных с выводом ее на внешние носи­тели. Программа ввода, обработки, вы­вода на дисплей, принтер и пересылки файлов написана на языке СИ.

Системы анализа технологии (экспертные системы)

Эти разработки были научно-ис­следовательскими заготовками разра­ботчиков, в значительной мере апроби­рованными ранее в лабораторных усло­виях и публикациях. Наиболее полно такую апробацию прошли разработки применительно к доменно­му и сталеплавильному процессам, а также переделу непрерывной разливки стали.

АРМ технолога-доменщика. Дан­ная разработка представляет собой от­крытую экспертную систему, включаю­щую формализованный опыт техноло­гов, совмещенный с современными вы­числительными методами обработки данных и инженерных расчетов. Эта экспертная система содержит ин­формационный, проблемный, приклад­ной и системный блоки. Информацион­ный блок представлен БД „Домна". Проблемный блок содержит несколько проблемно-ориентированных модулей, формализующих различные стороны доменного процесса. Прикладной блок полностью состоит из ниже рассмот­ренного „Пакета статистики". Систем­ный же блок обеспечивает согласован­ное функционирование всех указанных блоков как целостной системы.

Информационная БД ,Домна" со­держит суточные данные о работе каж­дой доменной печи. Структура БД и диалоговая система ввода, накопления, поиска и вывода данных согласованы с аглодоменным отделом НПО комбина­та. Она оформлена в виде машинного паспорта доменной плавки (МПДП). Специальный интерфейс обеспечивает стыковку БД „Домна" с „Пакетом ста­тистики", организуя диалог с неподго­товленным пользователем широким применением „меню" и „подсказок". Для каждой печи МПДП включает 11 разде­лов, содержащих сведения о технологи­ческих параметрах печи (работа горна и колошника), о ковшевом хозяйстве, о нарушениях режима плавки (осадки, ремонты фурм, остановки), о кадрах -более сотни фиксируемых показателей.

Проблемный блок позволяет решать технологические, инженерные, научно-исследовательские и аналитические за­дачи. Для этого в него включены сле­дующие проблемно-ориентированные модули:

- материальный и тепловой ба­ланс;

- прогноз продуктов плавки по со­ставу подачи;

• анализ показателей плавки за любой исследуемый период (до шести - сопоставимых периодов);

• прогноз свойств шлака;

• пофакторный анализ производительности и расхода кокса.

Прогноз продуктов плавки (коли­чества и состава чугуна и шлака) по составу подачи в заданном технологи­ческом режиме осуществляется тради­ционными методами расчетов домен­ной шихты по составу и расходу мате­риалов при фактически установивших­ся на каждой печи коэффициентах рас­пределения элементов.

Анализ показателей плавки проводится на основании инженерных расче­та доменной шихты с целью углубленного анализа восстановительной рабо­ты горна. В частности, вычисляются степень прямого восстановления, индекс непрямого восстановления, теоретическая температура горения, кинетическая энергия дутья, степень использо­вания водорода и СО. Эти параметры в следующем используются для анализа эффективности работы печи для тех­нологических и научно-исследовательских целей. Информационно-поисковая система обеспечивает выборку и средневзвешивание данных из БД за любой следуемый период. Предоставляется возможность анализа за несколько периодов одновременно.

Прогноз свойств шлака осуществ­ляется на основании оригинальной научно-исследовательской разработки СНИР (системы неполяризованных ионных радиусов). С исполь­зованием математического аппарата этой теоретической разработки по данным о химическом составе и количестве ших­товых материалов вычисляются модель­ные критерии (интегральные физико-химические критерии) формирующегося конечного доменного шлака, исходя из которых количественно оцениваются такие технологически важные свойст­ва, как температура начала плавления и кристаллизации, вязкость, плотность, поверхностное натяжение и электропро­водность шлака.

Анализ производительности печи и расхода кокса производится методом отыскания многофакторных корреляций в матрице данных с помощью „Пакета статистики" в зависимости от расчет­ных характеристик восстановительно­го процесса. Этим анализом устанавли­ваются доли влияния анализируемых факторов („отклики") на изучаемый параметр. Используя систему „меню" и „подсказок" неподготовленный пользо­ватель может создавать в диалоговом режиме отдельные файлы по влиянию анализируемых факторов на произво­дительность печи и расход кокса с по­следующим моделированием их вариа­ций для условий каждой печи, исполь­зуя плановые или фактические данные из БД „Домна". Всего предусмотрен анализ около 60 различных градаций основных факторов с выражением „от­кликов" в процентах увеличения или уменьшения производительности печи и расхода кокса.

Система анализа сталеплавильно­го процесса. Проблемно-ориентирован­ная проработка технологического процесса в сталеплавильных агрегатах реа­лизована в АРМах „Сталеплавильщик" и „Разливщик" в полном соответствии с общей технологией создания АРМов на уровне экспертных систем.

Подсистема „Сталеплавильщик" опирается на информационную базу данных в форме машинного паспорта данных, согласованного на всех уров­нях управления и основанного на фак­тически действующем паспорте данных ОТК и цеховой АСУТП. Накапливае­мые в базе данные средствами АРМа „Сталеплавильшик" проходят первич­ную обработку и „свертку" технологиче­ской информации в виде отчетных форм, графиков и таблиц, затем посылаются на сервер для сквозного анализа звеном верхнего уровня управления как по сете­вой, так и модемной связи. Подсистема обеспечена сервисными средствами выборки и слияния баз за любые перио­ды, пофакторным анализом технико-экономических показателей плавки, а так же моделями обеспечиваю­щим решение следующих задач:

• расчет расходных коэффициен­тов и остаточных содержаний марган­ца, серы и фосфора в стали при измене­нии состава и расхода чугуна жидкого и твердого, металлолома, ферросплавов или их отходов, извести, известняка, железорудных материалов, кислорода и требуемых конечных параметров - температуры стали, основности шлака, содержания углерода после остановки продувки;

• выбор оптимального (из имею­щихся в наличии) набора сплавов при легировании стали в конвертере Ni, Сu, W, Mo, Co;

• выбор способа достижения задан­ного в готовой стали содержания угле­рода - с науглероживанием и без наугле­роживания металла в ковше;

• выбор способа достижения задан­ной температуры металла при дефици­те металлолома с различными способа­ми охлаждения;

• выбор способа достижения задан­ной температуры металла при дефици­те чугуна;

• выбор оптимального набора сплавов для раскисления и легирования ста­ли в ковше;

- выбор способа достижения задан­ного содержания серы и фосфора в стали;

- прогнозирование при изменяю­щихся шихтовых и температурных режимах отклонений хода процесса от оптимального.

Подсистема „Разливщик" опирает­ся на машинный паспорт передела раз­ливки и информацию поступающую на сервер НПО по модемной связи с цехо­вой АСУТП. На рабочей станции в отделе непрерывной разливки НПО соз­дана интегрированная база данных и обеспечены серверные средства опера­тивного просмотра, корректировки, по­иска, обработки показателей передела, включающего 98 полей адресно-техно­логической информации и 54 поля, ха­рактеризующих режимы водовоздушного охлаждения. Разработана подсис­тема инженерных расчетов анализа по­казателей плавки за любой период и программные средства формирования сквозного паспорта плавки. Пользова­тель с помощью программных средств, введя даты начала и конца периода, получает рассчитанные показатели, систематизированные и сведенные в соответствующие таблицы в зависимо­сти от вида обработки. Результаты вы­даются на экран, запоминаются в файле и по запросу выдаются на печать.

Анализ работы МНЛЗ за период включает распределение плавок по мар­кам стали, серийность, распределение плавок по числу ручьев, причины выхо­да из строя ручьев, нарушение техноло­гических параметров, распределение по бригадам и др.

В паспорте плавки для передела разливки фиксируются основные про­изводственные показатели:

• масса плавки (отлито всего) в тоннах и метрах;

• длительность разливки в мину­тах:

• содержание химических элементов в жидкой стали;

• остаток стали в сталь ковше и промковше после разливки;

• отходы (обрези, пояса);

• время и температуры - выпуска, прибытия и конца обработки на УКДС, перед установкой на ППС, и промковше для каждого замера;

• отлито по ручьям в метрах, скорости разливки по ручьям по каждому из замеров и средние для всех замеров и по ручьям, отклонения от техпараметров выплавки и разливки и др.

Система анализа нормативно-тех­нической информации „ГОСТы". Ин­формационно-поисковая система реша­ет задачу обеспечения специалистов заводоуправления и инженерно-техни­ческих служб нормативно-технической информацией на продукцию комбина­та, фрагментарно разбросанной в ГОС­Тах, технических условиях, отраслевых и государственных стандартах.

Программное обеспечение систе­мы реализует методологию генерации ассоциативных баз на основе смысло­вого раскрытия вложенных ссылок в документах. Работа с нормативной до­кументацией базы обеспечена автома­тизированной Информационно-Поиско­вой Системой для оперативного про­смотра информации по 14 поисковым параметрам: ГОСТ, вид продукции, мар­ка стали и ее свойства, предел текуче­сти, временное сопротивление, относи­тельное удлинение, относительное су­жение, ударная вязкость, содержание элементов в стали и т.д.

В настоящее время разрабатывает­ся подсистема автоматизированной гар­монизации отечественных ГОСТов с зарубежными аналогами.

Вычислительный комплекс „Па­кет статистики". Предложенный ком­бинату блок является частью ориги­нального проблемно-ориентированного комплекса АСОД, созданного для научно-исследовательского обслужива­ния технологов и исследователей и снаб­женного интерфейсом эвакуации dbf-файлов в среду SUPERCALC. „Пакет статистики" содержит 6 модулей:

МAТРХ - операции с данными, представляемыми в матричной (таблич­ной) форме, позволяющие, кроме много­планового редактирования, проводить матричные преобразования;

SТАТХ - одномерная статистиче­ская обработка, позволяющая характе­ризовать массив данных по максималь­ному и минимальному значениям, сред­нему арифметическому, дисперсии и коэффициенту вариации, моде и медиа­не, ассиметрии и эксцессу, а также ве­личине ошибки среднего для таблично­го уровня вероятности 0.95; дается гра­фическое представление кривых рас­пределения в сравнении с нормальным и их сопоставление по критериям асси­метрии, эксцесса и XИ-квадрат; резуль­таты анализа выдаются в табличном виде на экране, в распечатках и экспор­тируются в файлы;

GRAFХ - визуальное исследование всех анализируемых зависимостей на экране дисплея;

РРСОR - исследование парных кор­реляций в форме перебора стандартных функций (линейная, степенная до n<10, гиперболическая, экспоненциальная, логарифмическая, показательная) с оценкой тесноты связи по корреляцион­ному отношению R²=1-Soct²/Sу² через остаточную и эмпирическую дисперсии;

МКОRА - исследование многофак­торных связей по матрице (таблице) с возможностью предварительной линеа­ризации через гиперболическую, логарифмическую и экспоненциальную функции с визуализацией исследуемых зависимостей на экране; коэффициен­ты корреляции подбираются методом наименьших квадратов с оценкой их значимости критериями Стъюдента и Фишера (t- и F-критериями).

ОРТIUМ - средства многокритери­альной оптимизации, позволяющей тех­нологу наглядными и простыми прие­мами решать сложные задачи выбора рациональных режимов работы метал­лургических агрегатов, обеспечивающих производство металла заданного каче­ства в рамках ограничений, обусловлен­ных изменяющихся шихтовыми и тех­нологическими условиями. Программ­ные средства пакета обеспечивают мно­гомерные сортировки по заданным по­роговым значениям, разноплановые „свертки" физико-химической и техно­логической информации, построение экспериментальных и сглаженных по­верхностей „откликов" в заданных коор­динатных сечениях. Трехмерные карто­граммы по сравнению с традиционны­ми методами оптимизации имеют одно из неоспоримых преимуществ - нагляд­ность представления сложных нели­нейных зависимостей. Суперпозиция таких картограмм для нескольких по­верхностей, как „откликов", позволяет сопоставить все оптимумы одновремен­но и выбрать базовые технологические режимы, например, выбрать оптимальный шлаковый режим, обеспечиваю­щий выплавку кондиционного по сере и кремнию чугуна при соответствующих ограничениях на расход кокса и производительность.