АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ КОМПЛЕКСА СТАЛЬПРОКАТ

Контур оперативного управления комплекса сталь прокат металлургического комбината включает:

8. сталеплавильные цехи (мартеновские, конвертерные, электросталеплавильные);
9. цехи подготовки составов;
10. управления транспортными операциями по межцеховому транзиту металла (УЖДТ и т.д.);
11. обжимнозаготовочные цехи;
12. прокатные цехи вторичного передела.

Для комбинатов традиционной структуры в комплекс входят шестьсемь цехов, работающих в едином технологическом потоке металла. Одновременно на разных этапах передела находится 40—50 плавок или 6—8 тыс. т горячего металла. Наибольшую сложность в координации работы сталеплавильных и прокатных цехов представляет наличие на комбинате линий горячего транзита металла, например рельсового.

Оперативное управление и контроль состояния производства комплекса сталь — прокат выполняется: диспетчерскими службами цехов, диспетчерскими службами производственного отдела (ПрО) комбината, оперативным технологическим персоналом цехов с учётом их взаимосвязей, представляющими многоуровневую организационнотехнологическую систему для решения задач координации, управления, организации и контроля производства.

Основной директивный документ, регламентирующий работу передела сталь — прокат — суточный график, разработанный ПрО. Мерой качества работы комплекса сталь — прокат является минимум фактических отклонений регистрируемых параметров от директивных. Оперативное управление комплексом сталь — прокат направлено на компенсацию возмущений (отклонений от графика), возникающих в процессе функционирования производства.

Передел сталь — прокат совместно со службами оперативнодиспетчерского управления относится к классу активных организационнотехнологических систем, в состав которых входят люди, выполняющие регламентированные (производственные, управленческие и др.) функции и проявляющие в процессе деятельности активное, целенаправленное поведение.

Для повышения эффективности функционирования активных систем предлагается использовать механизм межцехового хозрасчёта, позволяющий: оценить меру согласованности работы комплекса сталь — прокат; объективно определить вклад каждого цеха в конечный продукт; оценить влияние возмущений, вызываемых каждым цехом, на последующие цехи и приводящих к потере производительности; оперативно, например поплавочно, определять отклонения фактического хода производства от заданного директивно, а отклонения пересчитать из набора технологических показателей в рубли. Таким образом, на основе объективных экономических показателей становится реальной задача непосредственной экономической заинтересованности активного элемента системы (человека) в результатах деятельности как непосредственно на своём участке работы, так и всего комбината.

Решение перечисленного круга задач возможно при выполнении следующих вполне реализуемых экономических предпосылок:

13. каждый цех, участок получает свою долю прибыли от реализации готовой продукции, в производстве которой принимал участие;
14. доля прибыли, получаемая каждым цехом, пропорциональна вкладу цеха в производимый и реализованный продукт, т.е. трудозатратам, например себестоимости;
15. суммарная прибыль комбината является суммой прибылей каждого цеха, участка; дополнительно, для компенсации ошибок управления, из прибыли формируется фонд директора; возмущения, вносимые в технологический процесс любым цехом, участком, отделом (например, ПрО), компенсируются этим цехом из его доли прибыли;
16. ошибочные управления, координирующие решения оперативнодиспетчерских служб, компенсируются из фонда директора; размер компенсации определяется как разница между плановой производительностью, определённой на суточном интервале графиком, и фактической производительностью;
17. расходы цеха (себестоимость) жёстко определяются на ограниченный временной интервал (1 год, 3 года) и не корректируются внутри интервала.

Понятно, что организация такого слежения возможна только при развитой автоматизированной системе информационного сопровождения технологического процесса.

Необходимо регистрировать следующую информацию: суточный график выплавки стали; график работы прокатных цехов; фактические времена, массы, температуры и марки стали по цехам передела; тип технологических операций

18. выплавка, разливка, нагрев.

Справочная информация, необходимая для выполнения изложенных функций:

19. матрица технологических маршрутов (набор сквозных технологических инструкций);
20. матрица стоимостей единицы топливных и материальных ресурсов.
Алгоритм межцехового хозрасчёта реализует изложенные функции следующим образом:
21. на начало планируемых суток вводятся в диалоговом режиме директивные графики работы цехов;
22. по ходу производства в диалоговом режиме накапливаются по каждому цеху фактические данные о производстве — поплавочные отклонения; по окончании суток производится пересчёт отклонений в потери производительности и формирование отчётных документов.

Модель межцехового хозрасчета (ММХ) имеет в своей основе концепцию компенсации потерь производительности каждым /тым переделом в зависимости от возмущений, вносимых в работу передела (цеха, участка) предыдущим (/— 1 )м и последующими переделами, связанным металлопо током или технологической цепочкой по выплавке, обработке, отгрузке металлопроката.

Исходная предпосылка ММХ базируется на следующих предположениях и допущениях, отображающих работу передела сталь — прокат:

23. технологическая линия по обработке металла состоит из отдельных цехов, участков, имеющих целевой функцией сообщать (придавать) металлу заданные свойства, и характеризуется маркой стали, её изменениями в технологическом процессе — переназначениями, потерями начальной массы металла и изменениями температуры металла. Для технологических операций на каждом /том переделе заданы технологические маршруты обработки металла; определены временные, температурные и массовые показатели, однозначно характеризующие набор входных, текущих и выходных параметров (свойств) металла, которые ему придаются на агрегатах заданного /того передела. Существует однозначная связь между технологическим маршрутом обработки металла, набором агрегатов, выполняющих заданные технологические операции, и требуемыми выходными свойствами готового проката, иными словами для каждого заданного профиля проката заданной марки на переделе стальпрокат существует единственный технологический маршрут, определён единственный набор технологических операций, агрегатов и установлен единственный набор требуемых механических свойств готового проката; технологический маршрут, определённый и регламентируемый “Технологическими инструкциями” в условиях стабильных рыночных цен имеет базовую стоимость, приведённую к единице массы готового проката, обычно руб./т;

24. стоимость единицы массы готового проката складывается из исходной стоимости компонентов металла при подготовке к плавке и стоимостей (затрат, руб./т) работы каждого передела; стоимость средств производства (энергоносителей, рабочей силы и т.д.) входит в затраты производства;

25. каждый цех и входящие в его состав агрегаты рассчитаны на базовую производительность при обработке металла в заданном технологическом маршруте;

26. для каждого агрегата существует базовый набор свойств металла по входу, ниже которого обработка невозможна, а также диапазон значений и свойств по входу, при которых обработка возможна, но при этом энергетические массовые, временные, стоимостные показатели значимо отличаются от базовых;

27. для количественной оценки работоспособности каждого агрегата вводится рейтинг агрегата Re (Ag), включающий физические и технологические оценки пригодности данного агрегата (Ag) в заданном технологическом маршруте, например «возраст» печи (кампания), вероятность выплавки заданной марки в заданное время, вероятность безотказной работы, повышенный расход топлива;

28. координирующим документом (директивными указаниями) для работы передела сталь — прокат является сменносуточный график ПрО, согласующий работу сталеплавильных, транспортных, прокатных и других цехов, имеющий целью на суточном интервале выполнение заказов с минимальными потерями (затратами) производства;

29. полнота выполнения заказов при непревы шении базовых значений энергетических, временных и т.д. затрат ресурсов, определённых “Технологическими инструкциями”, является количественной мерой работы каждого передела.

При комплексном представлении технологического процесса, направленного на выполнение заказов, может быть реализована целевая функция ММХ.

Потери массы, температуры сверх нормативных, производительности пересчитываются в рубли и предъявляются в качестве штрафных санкций.

Последовательность техникоэкономических расчётов при реализации заданной модели состоит в следующем.

1. На суточном интервале планирования определяется стоимость заказа для каждого марко профилеразмера, заказ распределяется по времени выполнения.

2. Рассчитывается стоимость заказа (доля стоимости) для каждого цеха, агрегата, определяется время выполнения, согласуются времена выполнения всего пакета заказов (последовательность заказов). Определяется нормативная производительность каждого цеха.

3. По ходу производства рассчитывается текущая производительность агрегатов, цехов, определяется и корректируется интервальная производительность, например за каждый час.

4. Определяется по ходу производства мера его согласованности, мера выполнения заказа, реальный ход производства во временных отклонениях от графика, рассчитываются коэффициенты пересчёта планового задания к прогнозному (или фактическому) на заданный интервал.

5. Формируется база данных по фактическому ходу производства в цехах сталеплавильных, подготовки составов, обжимном, рельсобалочном, по управлению железнодорожным транспортом.

6. Фиксируются данные по массам, временам прохождения, маркам, переназначениям, изменениям ТМ, температуре, долям (частям) брака по каждому параметру.

7. Сопоставляются и отображаются данные по фактическому ходу производства с плановым; рассчитываются отклонения по массам, температурам, времени, пересчитываются в рубли и относятся как штрафные к каждому цеху, допустившему зафиксированные отклонения от суточного графика.

8. Рассчитываются потери каждого цеха по временным, температурным, массовым показателям, определяются потери производительности по взаимным возмущениям.

9. Формируются документы по взаимным претензиям, считаются балансы потерь по каждой плавке или ТМ (заказу), финансовые документы согласуются и утверждаются руководством комбината.

Приведём перечень выходных и входных параметров, регистрируемых для модели межцехового хозрасчета в системе “сталь прокат”.

Обжимной цех

1. Ритмичность, т/час, подачи металла.

2. Соответствие марки стали по заданию с фактически назначенной маркой.

3. Марка стали по входу (тоннаж, количество слитков, штук, тип).

4. Температура металла (горячий, холодный концы), °С.

5. Соответствие массы, т, на входе в цех с массой металла, предусмотренной заказом.

6. Временные отклонения, ч, нарушающие ритмичность металла (поступление в цех) и приводящие к потере производительности цехом или вносящие дезорганизацию в работу.

7. Потери, руб., от недопоставки металла или других причин, приводящих к невыполнению заказов.

Сортопрокатный цех

1. Ритмичность, т/ч, подачи металла от обжимного цеха.

2. Соответствие массы, т, заказа (поплавочно) фактически переданной.

3. Температура металла,°С, поданного в рельсобалочный цех из обжимного.

4. Потери, руб., от перевода металла в другую марку.

5. Потери, руб., от недопоставки металла или других причин, приводящих к невыполнению заказов.

Цех подготовки составов

1. Ритмичность, т/ч, подачи металла с отстоя на стрипперование.

2. Температура, °С, начала раздевания слитков.

3. Соответствие массы, т, заказа (поплавочно) на входе в цех с фактически принятой на стрипперование массой металла.

4. Соответствие заказной марки металла с фактически переданной массой.

5. Потери, руб, от недопоставки металла или других причин, приводящих к невыполнению заказов.

Управление железнодорожным транспортом

1. Нарушение графика, мин, транспортировки — пооперационный контроль транспортных операций передачи металла между цехами.

2. Потери металла, т, вызванные нарушением технологии транспортировки.

3. Потери температуры,°С, вызванные нарушением времени транспортных операций;

4. Соответствие марки стали по заданию фактически транспортируемой.

5. Потери, руб., от недопоставки металла или других причин, приводящих к невыполнению заказов

Сталеплавильные цехи

1. Нарушения, мин, руб., графика выпусков плавок, приводящие к нарушению ритмичности работы последующих цехов в технологической цепи (компенсация потери производительности).

2. Соответствие марки стали по заданию фактически выплавленной.

3. Отклонение фактической температуры,°С, выпуска металла от заданной.

4. Нарушения технологии разливки, приводящие к потерям массы металла.

5. Нарушения технологии разливки, приводящие к потерям температуры металла. °С.

6. Потери, руб., от недопоставки металла или других причин, приводящих к невыполнению заказов.

Технологический маршрут прохождения заказа (плавки) по переделу сталь — прокат задается в табличной форме и содержит перечень параметров маршрута: номер заказа ПрО, марка стали по заданию, признак совпадения по выполнению, переведён в марку стали (фактическую), нормативная длительность плавки (в том числе время завалки, доводки, плавления), диапазоны допустимых значений температуры по выпуску и времени выпуска, масса плавки номинальная для большой и малой печей, время разливки, допустимая температура конца разливки, тип изложниц, номинальная масса слитка, количество изложниц в составе, продолжительность отстоя состава с изложницами и стрипперования, допустимая температура начала стрипперования, диапазон температур конца стрипперования (по холодному концу состава), диапазон времени доставки состава в ОН К, допустимые массы потерь металла при транспортировке МЦСтр., стрипперовании, транспортировке от Стр. до ОЦ, допустимая температура начала посада металла в колодцы ОН К, диапазон времени начала и конца посада в ОН К, расчётная температура (начала и конца) выдачи слитков в прокат, время выдачи (начала и конца) заготовок данной плавки на заготовительный стан 900, время выдачи (начала и конца) заготовок данной плавки в прокатный цех, температура конца выдачи заготовок в прокатный цех.

Информационная структура имеет соответствующую привязку информационных и управляющих функций системы к технологическому процессу. Информация о ходе производства вводится в систему соответствующими диспетчерскими и технологическими службами передела по участкам и цехам: диспетчерами сталеплавильных цехов, контролёрами ОТК, посадчиками металла в О НК. На основе введённой в систему информации математическим и программным обеспечением формируются соответствующие видеограммы и сообщения, текущая информация записывается в базу данных системы. Расчётная и прогнозируемая информация о ходе производства и состоянии, графиках загрузки прокатного производства выдаётся диспетчерам комбината и цехов.

Решение задач координации производства связано с его спецификой. Система “сталь прокат” функционирует в режиме реального времени, что накладывает определённые требования на надежность КТС, его диспетчерской ориентации в части устройств вводавывода информации.

В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002

на главную