автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизированные системы оперативно-диспечерского управления комплексом "сталь-прокат"

Томская Государственная академия систем управления и радиоэлектроники

ОД

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ Владимир Иванович

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ "СТАЛЬ-ПРОКАТ"

Специальность 05.13.06 — Автоматизированные системы управления

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Томск — 1996

Работа выполнена в АО "Кузнецкий металлургический комбинат"

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор Л. П. Мышляев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В. П. Бондаренко; кандидат технических наук, М. В. Петрунин.

Ведущее предприятие: АО "Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проектированию металлургических заводов (ГИПРОМЕЗ)", г. Москва.

Защита состоится на заседании специализированного диссертационного Совета по защите диссертаций Д063.05.01 при Томской Государственной академии систем управления и радиоэлектроники 15 января 1997 г. по адресу: 634004, Томск, ул. Белинского, 53, НИИАЭМ при ТГАСУР.

J

.Диссертация в форме научиг,гл доклада разослана " 6

1996 года.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор

В. А. Бейнарович

Общин характеристика работы

Актуальность проблемы. Достижению согласованной работы звеньев производственных комплексов препятствуют существенные неопределенности в длительности отдельных технологических операций, количественных и качественных показателях полуфабрикатов и готовой продукции, данных о ходе производственного процесса, в моделях внутренних механизмов технологических процессов и поведения человека в контуре управления, в моделях различного рода возмущений и ошибок реализации управляющих команд. Устранение части неопределенностей и/или их явный учет при разработке алгоритмов управления позволяет обеспечоть эффективное функционирование производственных комплексов с высокими тех-нико-экономическимн показателями.

Для устранения неопределенностей необходимо, конечно, совершенствование технических и программных средств контроля, а также систем технологического управления и непосредственно технологических процессов и агрегатов. Совершенствованию алгоритмов управления сложными производственными комплексами препятствуют большие трудности построения и реализации адекватных математических моделей. Более предпочтительным представляется применение подхода с комбинированным использованием физических компонент систем или их информационных отображений и , желательно, неслолшых математических моделей. Реализация указанных усовершенствований возможна только в современных автоматизированных системах.

Целью диссертации является совершенствование известных, разработка и внедрение новых элементов автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления комплексом "сталь-прокат", обобщение опыта разработки и внедрения автоматизированной системы. В рамках этой цели вычленены задачи; 1) совершенствование систем контроля для уменьшения объективных и субъективных неопределенностей (погрешностей); 2)разрнботка, исследование и внедрение атгоритмов и систем прогнозирования с максимальным учетом различных неопределенностей: 3) разработка на основе натурно - модельного подхода алгоритмов оперативно-

диспетчерского управления в составе автоматизированных систем оперативного управления всего комплекса "сталь-прокаг" и отдельных его структурных подразделении; 4) совершенствование технологических процессов и агрегатов для стабилизации длительности производственных операций и качества продукции в комплексе "ст аль-прокат".

Научная новизна диссертации заключается в: 1) разработке обобщенных схем прогнозирования и выработки управленческих, решений на основе тшюпредставительных ситуации и частичных математических моделей; 2) разработке нового типа алгоритмов прогнозирования н управления на базе тшгонредеттшительных ситуаций; 3) результатах сопоставительного анализа различных типов алгоритмов прогнозирования; 4) разработке алгоритма управления технологическими объектами комплекса "сталь-прокат"; Í) установление зависимостей производственных потерь и ошибок раочеюв от информационных неопределенностей; б) результатах исследования кривизны рельсов и разработке способов и устройств совершенствования технологического процесса и оборудования прокатки железнодорожных рельсов.

Практическая ценность. Базовые и конкретизированные структуры алгоритмов прогнозирования и выработки решений Moiyr широко использоваться в иепшлургичссхо'п и других областях промышленности. Конкретные технические решения в виде изобретении полезны при проектировании технологических агрегатов и систем управления прокатным производством.

Реализация результатов. В АО "Кузнецкий металлургический комбинат" введено в действие 25 автоматизированных систем и орктшпацн-онно-технологнческнч мероприятии, в том числе: автоматизированные системы планирования комплексом "сталь-прокат", контроля и прогнозирования ц отдел ешш нагревательных колодцеа, оперативного управления рель-собалочньш цехом, контроля числа заготовок в печах Сименса; изменение технологии прокатки рельсов, усиление стабильности процесса производства рельсов Р-65. Алгоритмическое обеспечение задач прогнозирования длительности технологических операций но нагреву слитков на блюминге введено в действие на металлургическом комбинате "Атовсталь" (г. Мариуполь, Украина).

Предмет защиты и личный ¡¡клад автора. Выносятся па защиту: автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления комплектом "сталь-прокат" ЛО "Кузнецкий мспхтлурппсекнй комбинат", обобикчшз.ю схемы прогнозирования и принятия решении па основе тгаю-нредставнтел.'.ны.ч ситуаций, алгоритмы прогнозирования длительности напева едпткоп п нагревательных колодцах, оперативного составления суточ-по-сменпмх графиков а комплексе "стать-прокат", результаты исследования алгоритмов, защищенные патентами технические решения но совершенствованию систем технологаческого управления объектов комплекса "стать-прокат", но обработке железнодорожных рельсов.

Личный вклад автора заключается в тсхнико-экономическсм обос-иоиашш необходимости создания подсистем автоматизированного управления комплексом "сталь-прокат", в постановке задач прогнозирования длительности производственных операций и планирования работы комплекса "сталь-прокат", в обобщению производственного опыта и создании па этой основ; общих схем и алгоритмов прогнозирования и выработки управленческих решении с использованием типопрсдставнтельных ситуации, в органи-зиппн работ по созданию, внедрению и эксплуатации автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления комплексом "сталь-прокат" АО "Кузнецкий метатлургическии комбинат", в анализе функционирования, выявлении и устранении недостатков автоматизированных сисюм опера-тнвно-диспс!черского управления; п проведении промышленных экспериментов и разработке технологических основ изобретений, их внедрении и анализе функционирования.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывапксь и получили одобрение па хошрессач, конференциях и семинарах, зкяючпя Первый мелсдуплродщ и'1 конгресс прокатчиков (Мшннтогорск, ¡993 г), научно-технических и мст одических конференциях "Электрооборудование, электроснабжение, элегаропотреблепие" (Новомосковск. 1994. Москва. 1995). " Метрология и аптомаппацня - 95" (Новокузнецк,! 995), Международной конференции "С: руктурная перестройка мсгазлурпш" (Новокузнецк, 1996).

Публикации. По представляемым к защите материалам опубликована 31 научно-техническая работа, в том числе 1 монография. Л инучш.н-стан.и, доклалы и тезисы докчадов, I препринт, сделано 0 изобретений.

б

1. Основы разработки систем оперативного управления

Эффективность управленчесетгх решений во многом определяется неопределенностями, возникающими в ходе производственных процессов. Причинами этих неопределенностей являются:

1) неполнота и недостоверность данных о входных и выходных воздействиях, состояниях технологически объектов и систем управления в целом, то есть о координатах систем управления; сокращенно - координатная неопределенность;

2) неполнота и неточность структуры и параметров ( коэффициентов) используемых математических моделей для построения алгоритмов управления; сокращенно - параметрическая неопределенность;

3) непостоянство характеристик технологических объектов и систем технологического управления, выражающееся в существенных плохо предсказуемых изменениях их координат; условно - технологическая неопределенность [1-5].

Дтя оценивания потерь, вызываемых неопределенности!, проведены экспериментальные и модельные исследования. По результатам обработки экспериментальных данных сделаны выводы, что потери производства по причине координатной неопределенности составляют до 5-12 % в стоимостном выражении [6]. Дтя примера на рис.1 представлен!,I потери производительности, вызываемые запаздыванием во введении данных о длительности технологических операций в комплексе "сталь-прокат" при условии, что на этом интервале времени управляющие решения остаются

¿.■¿г.тх* цлх —О—гсрячьм транзит —— сгапьчтраиг

3

время, шш

Рпс.1. Потерн производительности, вызываемые запаздыванием во введении данных в обжимном цехе (I), для горячего транзита металла (2) и для всего комплекса "сталь - прскат"(3)

неизменными [7].

Сравнительный анализ влияния координатных и параметрических неопределенностей проведен на достаточно простых, но широко применяемых балансовых, регрессионных и пересчетных моделях [8].

В направлении "борьбы" с различного вида неопределенностями сделаны последующие разработки, как традиционные, гак и новые, пионерские. Последние связаны, главным образом, со структурами систем и алгоритмов управления социально-техническими комплексами,, к числу которых относится и "сталь-прокат" металлургического предприятия.

Проведенные промышленные эксперимент ы дня конкретных условий металлургического предприятия, модельные исследования и анализ современных направлений развития теории и практики управления дани основания дая формирования обобщенных структур систем и алгоритмов управления для сложных социально-технических комплексов.

11ри этом были выделен!,! две основные задачи [9]:

1) прогнозирование состояний и выходных воздействий объектов;

2) выработка эффективных управленческих решений.

Предложенные структуры наиболее полно отнечаюг условиям применения при наличии координатных, параметрических и технологических неопределенностей за счет использования типопредставителышх ситуаций и частичных пересчстпых математических моделей с наиболее полным привлечением натурных данных о функционировании промышленных комплексов [5, 9].

Прогнозирование с использованием типопредставитель-ных ситуаций и частичных математических моделей 19-11]. Схема, поясняющая прогнозирование с использованием типопрсдставитель-ных ситуаций (П 1С) приведена на рис.2, где Y^t), V^(t) - действительные значения входных и выходных воздействий соответственно; Y(t),Y(t), S(t) -измеренные значения выходных, входных воздействий и состояний объекта прогнозирования, 7,(t) ~ {V(t),S(t)}; t - непрерывное время; индекс "Т" означает принадлежность к TTIC; "Л"- прогнозируемые значения.

Текущее состояние объекта управления и условия его функционирования характеризуется признаками P(t) и фактическими реализациями /(!) и Y(t). I) качестве признаков могуг выступать как значения самих воздействий 7,(1) и Y(t), тик и комплексные показатели, полученные па их основе.

11.

Блок прогнозирования

.1

Рис.2. Схема прогнозирования на базе типоиредставительных ситуаций (ТПС) и частичных математических моделей

Конкретные значения признаков Рт(Т) совместно с реализациями 7,т(0 и Ут(0, зарегистрированные на предыстории функционирования объекта для различных ТПС, являются характеристиками типопредставительных ситуаций и хранятся в базе данных ТПС. Их первоначальный выбор осуществляется на этапе предварительного исследования объекта. Набор ТПС непрерывно пополняется и обновляется путем анализа функционирования объекта прогнозирования. Выбор типоиредставительных ситуаций и вызов из базы данных ТПС реализаций 77({) и Ут(!) осуществляется в соответствии с заданной мерой близости текущих 1'(Ч) и типоиредставительных 1>т(0 значений признаков.

Текущие значения входных воздействий и состояний 7,(1) могут отличаться от 2Т(Х), поэтому с помощью частичной пересчетной математической

А

модели объекта без запаздывания рассчитывается его реакция ДУ (От) на

отклонения л7.(0 - Zт(t). Окончательно прогнозируемые значения выЛ

ходных воздействий У (1+т) определяются путем алгебраического суммн-

Л _ л

ропания значений У (И т) илУ(1+т).

Выработка управленческих решений на базе тнпопредста-вительных ситуаций [5,9]. Па данном этапе развития теории и практики упрапления в деле выработки управленческих решений человеку следует оставить выбор ограничений и критериев эффективности управления, а также выбор окончательного решения из числа детально проработанных с помощью автоматизированных компьютерных систем. Обобщенная схема такой выработки управленческих решений [9] представлена на рис.3 .

В зависимости от того, как задаются исходные условия и ограничения, автоматизированная система, реализующая схему рис.3, работает в нескольких режимах.

1. Вели задаются конкретные точечные значения характеристик внешних условии и режимов функционирования комплекса, то решается фактически задача прогнозирования результатов функционирования комплекса, включая, конечно, и оценки не только первичных, но. и обобщенных социальных, эколотческих и технико-экономических показателей.

2. Сели характ еристики внешних условий и режимов функционирования комплекса задаются в виде ограничений, то уже решается оптимизационная задача с выдачей человеку нескольких вариантов расчетов для принятия окончательного решения.

3. Наиболее полно автоматизированная система работает тогда, когда, в исходных условиях не предусматриваются никакие 01раничення. В этом случае вся исходная информация берется из балка данных системы.

Эффективность предложенных структур показана в последующих разделах работы.

2. Система оперативно-диспетчерского упрапления комплексом "сталь-прокат"

Объект изучения и оптимизации - комплекс "сталь-прокат" АО "Кузмсткомбипат" состоит (рис.4) из сталеплавильного производства, включая мартеновские цехп №№ I и 2, элскгросталеплпвнлыше цехи №№ 1 и 2; участки разливки л слитки, участок непрерывного литья заготовок, и из прокатного производства: отделение нагревательных колодцев обжимного цеха, рсльсобалочпый цех, цехи вторичного прокатного нередела и участки отгрузки готового проката.

Такая структура комплекса достаточно универсальна л может содержать, как частные случаи, менее разветвленные комплексы "сталь-прокат".

реализованной автоматизированной системе онератнкно-диспсгчерского управления (АС ОДУ) выполняются следующие основные укрупненные функции.

Рие.З. Схема выработки управленческих решений на базе ТПС

пыходптле макриг'/п.тше потоки

I'irc.4. Структура комплекса "сталь-прокат"

МЦ1,2 - мартеновские цехи; ЗСГПД1,2 - элсктросгалеплавпльные цехи; СТР-1,2 - стршшерпыс отделения; РАЗЛ - участок разливки; MIIJI3 - участок непрерывной разливки; CKCJI - склад слитков и заготовок; ОГ1К - отделение нагревательных колодцев блюминга; "1J00" - блюминг "1100"; РЫ ( - рсльсобалочныи цех; I Ц'С - цех рел1.совых скренлсниП; РО - участок рельсоотделки; ЛПЦ - листопрокатный цех; ЛО - участок листоотдедкн; CCI I, - средиесортпыи цех; ("ГИД - сортопрокатный цех; О'ГГ - участки отгрузки готового проката; входные потоки - материальные потоки агломерационного, коксохимического и доменного производства; выходные потоки - готовый прокат.

1. Информационное сопровождение технологии (контроль хода производства) [12,13].

2. Учет и оперативный анализ хода производства, включая формиро- 1 ванне таблиц, статистических распределений, функциональных зависимостей, многомерных динамических рядов данных, показателей эффективности управления [14-16].

3. Управление комплексом "сталь-прокаг", объединяющее прогнозирование хода производства и длительности технологических операций [10], оперативное планирование для всего комплекса "стать-прокат" [3,5,15,17] и отдельных его цехов [2,18].

В целом, АС ОДУ выполняет более 150-ти задач, включает в свой состав 26 АРМов и реализована на базе 26 ПЭВМ и 3-х серверов с общей протяженностью линий связи более 100 км. Ежесуточно в систему вводится около 42000 данных, из них 15% в автоматическом релшме, оперативно выдастся 40 вндсограмм (графики, зависимости, таблицы), 50 документов дпя анализа хода производства и 12 отчетных документов.

Струетура информационных потоков АС ОДУ представлена на рис.5.

Проведенный анализ достоверности и своевременности данных, вводимых в ЭВМ персоналом служб оперативного управления цехами комплекса, показал наличие значительных ошибок в вводимых данных.

В табл. I приведены причины и проценты ошибок в данных для цехов вторичного прокатного передела

Таблица1

Виды ошибок данных

" ~~--—____Прокат1Ше цехи Вид ошибок ~—■—-- Грщ ССЦ спц ЛПЦ ЦРС

1. Ошибки ввода в ЭВМ, % 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01

2. Ошибки регистрации, % 0.05 0.01 0.00 0.00 0.05

3. Искажения, обусловленные внешни- 0.06 0.02 0.01 0.01 0.01

ми причинами, %

4. Целенаправленные искажения, % 1.24 0.97 0.36 0.23 0.19

5. Огсутствие информации к заданному 2.16 1.87 0.40 1.56 0.34

времени, %

6. Сокрытие нарушений'технологии, % 7.34 5.60 7.11 5.16 7.38

7. Сокрытие нарушений организации 3.75 3.54 3.09 4.95 3.45

работ, %

8. Сокрытие простоев, % 5.34 3.73 2.65 3.61 3.47

9. Искажения по невыявленпым 7.80 6.76 9.38 4.52 7.75

причинам,%

Всего ошибочно введенной информации, % 27.76 22.52 23.01 20.05 22.65

Рис.5. Структура информационных испокон Л С ОДУ комплексом "сталь-прокат"

Дир.ир. - директор по производству; Нач.ПРО - начальник производственного отдела; Гл.стл, Гл.пр. - главный прокатчик и главный <яалсапзппльщик соответственно; План.-¡.План.-2 - шкширопщики производственного отдела; ДМ1 .ДМ2,ДЦПС,ДРГЛД,ДОЦ - диспетчеры мартеновских цехои, цеха подготовки составов, обжимного, рсльсобаточпого цехов; ОПК, ПГ1СЛ, С1СЛ.СЛ. -отделение нагревательных колодцев, нос г посада слитков и «слада слпткоп соопилет пенно; АСС1С ЛСРЫД, ЛСОКМ - сопряженные системы: стеллажного контроля, оперативного управления РБЦ, оперативного контроля метадзо-гготока; ДСПЦ, ДЛНЦ, ДССЦ, ДЦРС - диспетчеры цехов вторичного прокатного передела.

Информационные потоки: ¡0 - информация о динамике контролируемых характеристик хода производства; ¡1 - информация о выполнении смснно-суточгюго графика. и динамика отклонений; ¡2 - ежесуточные документ об июгпх работы комбината; ¡3 - сведения о потерях производства на емошю-суточном ншернале; ¡4 - состояние печей Сименса; ¡я - информация о состоянии производства; ¡к - информация о качественных показателях рельсов; ¡р -информация о поспле/выдачс1 слитков; ¡V - информация об уставках и режимах нагрева; /1 - сменно-суточные фафпкп п корректировки; ?2 - графики перевалок ; гЗ - графики опрузкн; и! - управляющие возденет пня; и2 - информация

М '

Для устранения такого рода ошибок был введен в систему трехуров- | невьш контроль данных: "диспетчер цеха - фабрикагор планово- [ распределительного бюро - замначальника цеха по технологии". После этого суммарное количество ошибочно введенных данных снизилось'до 1,52,0%.

Разработанная и введенная в действие автоматизированная система контроля хода производства [12] предназначена для оперативного сбора и первичной обработки организационно-технологических дпнных(ОТД) о контролируемых диспетчерскими службами цехов и комбината характеристиках мстаплопотока - от выпуска плавки до подачи заготовок в прокатные цехи (отдельно горячий транзит рельсового металла), расчета фактических отклонений характеристик мсталлошлака от заданных сменно-сугочньши графиками, расчета потерь производства в суточном интервале но цехам I! участкам с представлением ОТД в виде таблиц, гистограмм и специально разработанных графиков.

Для реализации функций системы гжшными выделены:

- структурная вложенность представления ОТД тго схеме "комплекс-цех-участок-опграция", где о руиуризация и выделение наиболее важных данных выполняются для каждого конкретного потребителя данных (или производства);

- однократность ввода данных (данные о производстве, введенные однажды в систему, не должны дублироваться и корректироваться);

- представление ОТД в виде и форме, где на восприятие и анализ содержания оперативному персоналу средней квалификации не требуется более 5-20 с. (в зависимости от содержания и важности формируемой видеограммы или документа);

- цветовые и графические решения видеограмм, позволяющие за 1-3 с выделять (структурировать) представляемые данные по важности;

- разделенноегь по форме представления и одновременность формирования дачных - выходные ОТД представляются одновременно и в виде графиков гистограмм и зависимостей, и в виде таблиц, которые выдаются но запросу.

Данные о производственном процессе вводятся в систему контроля хода производства в реаашс реального времени диспетчерскими службами цехов и участков, службами ОТО участков и хранятся в базе данных. Система контроля имеет информационное сопряжение с АС ОДУ комплексом "сталь-прокат", содержит собственную базу данных, нормативные технологические справочники, программное обеспечение проверки достоверности ОТД, подсистему ввода и обработки директивных заданий и графиков.

Прогнозирование длительности нагрева слитков в нагревательных колодцах. Общая схема прогнозирования рис.2 конкретизировала и внедрена [10] в системе прогнозирования длительности нагрева слитков в колодцах ОН К (отделения нагревательных колодцев). ОПК состоит из отдельных колодцев (ячеек), которые объединены л группы. Слитки в ОНК поступают транзитом из сталеплавильного производства, и/или со склада слитков и сздя!ся в колодцы. После нагрева а течение примерно 1,22,0 час. слитки вынимаются из колодцев н отправляются на обжимной стан. Для обогрела колодцев применяется смесь природного, коксового и доменного газов. Цель системы управления ОНК - нагреть слитки до заданной температуры к заданному моменту времени с минимально возможными энергетическими затратами при выполнении технологических ограничений. Из числа задач управления ОПК выделена, как одна из основных, задача прогнозирования длительности нагрева слитков.

Исходными данными дня прогнозирования длительности нагрева елиi ков служат операт ивно контролируемые: номер группы, ячейки колодца, в которые ведется посад слитков; количество циклов нагрева каждого колодца с начала кампании; время посада, нагрева и выдачи слитков, число ели г ков в ячейке, ipyinie; типы и марки слитков; марка стали слшка; температура ели т кп при посаде; задание на температуру слит ка; расход топлива и воздуха па нагрев; условия посада (состояние ячейки, сметанный посад, количество кранов для посада), фактическая температура нагретых слитков (для прошедших циклов нагрева).

При пропюзпропашш согласно схемы рнс.2 выполняются следующие основные функции:

1. Определение признаков текущей ситуации по исходным данным, характеризующим j-тый цикл нагрева елтпков, начинается в момент посада слитков для каждой j-той ячейки. Определяются следующие признаки:

- признак Plm (j) - но марке стали; все нагреваемые марки стали делятся на семь групп, то есть ггг'7, например группа марок углеродистой стали и стали для трамвайных и узкоколейных рельсов;

- признак Pis (j) - по типу слитков; выплавляемая сталь разливайся в пять типов изложниц, получаемые в которых слитки различаются формой, размерами, массой, то есть s~5;

- признак Plq (j) - но rcMiiepaiype слшков перед носатом six и колодец; весь диапазон изменения температуры слитков перед посадом разделяется натри группы, q~3;

а) слитки, поступающие транзитом из сталеплавильных цехов и имеющие температуру посада 600 и выше традусов (горячий носад);

б) слитки, поступающие транзитом из сталеплавильных цехов и имеющие температуру ниже 600 ;

в) слитки, поступающие со склада слитков (холодный посад),

- признак по варианту посада Plb (j) определяется по схеме рис.6.

Рис. 6. Варианты выбора посада елнтког, в ОН К

Определение признаков закапчивается оформлением вектора признаков

PI (j) = {Pim (j); Pis (j); I'iq (i). иь G)>- (0

2. Выбор тшюпрсдставитслыюй ситуации (ТПС), набор которых хранится в базе данных и постоянно пополняется по мере появления качественно новых ситуаций в связи, например, с выплавкой новых типов марок стали. В 'ITIC вектор}' Plr (Т означает принадлежность к ТПС) ставится в соответствие вектор входных и выходных воздействий и состояний OIIK, соответствующих по перечню исходным данным. Кроме тою, в TIIC входят и коэффициент!.!, а в общем случае и структуры частичных моделей [11], используемых в последующих расистах. Число ТПС в базе данных составляет порядка 300 штук.

Выбор 'ГНС осуществляется с помощью поисковой процедуры из условия равенства пекторов Р1Г п Р1 (]).

3. Расчет прогнозируемой длительности ^гого цикла нагрева слитков по выражению

тк^Т'+ЕУуиШ-УЯ ю

¡--1 1 1

п котором Ук, У]Т - лпачеппе входного воздействия текущей и типопредста-вительной сшуации; кп - коэффициенты пересчета приращений значений входных воздействий относительно значений этих же воздействий для ТПС; ] - число учитываемых входных воздействий.

4. Расчет прогнозируемого момента времени выдачи слитков из колодцев

II О) =4,0)^10. (3)

где 1|(]) - момент времени посада слитков в 1-тый колодец; и представление данных для группы колодцев. Пример представления данных в действующе» системе приведен на рис.7.

Г к Nn Мст N тс пр.гот пг г к Nu Мст N 1сс П£Т,С пр.гот иг

1 2 РГ>5 7 S10 22.10 23.55 1 7 Г65 8 890 20.30 21.55

2 2 ГГ.5 7 RIO 22.00 23.50 Ч 7 РГ>5 7 890 20.30 21.55

3 и 5нс 8 900 21.15 22.50' 3 2 б5г 8 900 20.45 22.15

1 И 5пс 8 900 21.45 22.50 7 4 65 г 8 900 20.45 22.15

1 Г65 7 810 22.10 23.55 1 спуск нгпкп

-> -> Г65 7 810 22.00 23.50 2 спуск m-tlKl

3 3 5св 6 SRO 19.25 21.35 3 5 5сп 7 780 21.15 23.05

л ■1 3 5св 7 SRO 19.25 21.35 »» S 4 5 5сп 7 780 21.15 23.05

текущая дата 26.08.96 текущее время 21.55

Рис.7. Представление данных о прогнозируемом времени готовности слитков по нагреву

г, к - помер г руппы и колодца; Nit - помер плавки (по номеру печи); Мет -марка стали; N - количество слитков; (во - температура всада. слшков, X; нр.вс - время всада слш коп; нр.гог - прогноз времени готовности слитков по Hai репу; пг - при так ттовиости (или ** - персснжипмшя) слитков.

Анализ точности прогнозирования разработанного алгоритма проводили и сопоставлении с друт ими алгоршмами, построенными на основе яру-

nix подходов [JO], Для исследования были отобраны и реализован!,i в инструментальном компьютерном комплексе следующие алгоритмы:

- экстраполяции длительности нагрева слитков по средневыборочному значению длительности, определяемому на предыстории работы колодцев без классификации по ТПС (А1);

- экстраполяция с помощью простой "едшекки" также без классификации данных но "ГПС (А2);

- прогнозирование с классификацией но ТПС и экстраполяцией внутри кислой ТПС с помощью простой "сдвижки" (A3);

- прогнозирование с классификацией но ТПС и экстраполяцией внутри каждой ТПС с помощью процедуры экспоненциального сглажипания(Л4) и модифицированной процедуры экспоненциального сглаживания (А5);

- прогнозирование с классификацией по ТПС и применением частичных моделей, то есть прогнозирование по разработанному алгоритму (А6). Дм исследования были взяты данные из действующей автоматизированной системы контроля ОН К АО "Кузметкомбнпат". Данные были разбиты на пятт выборок длительностью 60-70 циклов нагрева каждая.

Каждая выборка характеризовалась различными свойствами и отражала наихудшие, наилучшие и "средние" производственные ситуации с точки зрения прогнозирования длительности итрепп слитков. Точность прогнозирования оценивали по среднемодульному отклонению прогнозируемых значении длительности нагрева от зарегистрированных в действующей системе.

Обобщенные результаты исследования алгоритмов AI-A6 даны в таблице па рис.8», где приведены значения среднемодульного критерия точности прогнозирования для "лучшей" и "худшей" выборки. Для наглядпостг на рпс.8а представлены фрагменты (23 цикла нагрева) выборки значение дчительности нагрева для А5 и Аб, а также гистограмма ошибок прогнозирования (рис.86) для этой же выборки. Условия функционирования ОНК з; это время характеризовались четырьмя ТПС, сведенными в табл.2. По результатам сравнительного анализа сделаны выводы [10]:

1) алгоритмы прогнозирования с ТПС существенно, не менее чем в два раза превосходят по точности прогнозирования алгоритмы протезирования бе-ТПС;

2) воспроизводимость результатов прогнозирования для алгоритмов с ТПС также выше в.2-4 раза;

3) наиболее информативными факторами для прогнозирования являютс! число слитков в ячейке и температура слитка перед его всадом в ячейку; 4 коэффициенты частичных моделей зависят от ТПС, их численные значеши для различных ТПС изменяются в 1,1 - 2,0 раза, особенно для различно! температуры всада слитков;

r,HU"1

170150-lîQ-

/ío-

<П) -

T

"T" 10

— 15

т~ 2D

Т

25

номер иихла

и) ДиниНихи измеренных и прогнозируемых значений йлишельносши нагреба

■ измеренные значения

--------прогнозируемые по алгоритму Д5

----— - прогнозируемые по алгоритм^ \6

0.2-

„-Ö.1-

1= О

FS

0 J

Ь-

-20

-13

О

I—,

■h-т

'10

'20

L-

ошиСки лрогрозироЬиния. Нин. 5) Гистограмма ошиЗок прогнозирования

i

.30

% А/ К2 A3 h Ai 'ht

IU 25.0 27.2 15.0 12.'. 9.0 0.0

Ч-о. К9 35.6 20.: 15.1 12.1 9.7

Щ Значение критериев точности прогнозирования

i—i

Г-1-1

Г

Рис. 8.Результаты прогнозирования длительности нагрева слитков

Таблица 2

Пример "ншопредставнтельных ситуаций

у'словнын № тс Притоки ТПС ЗнаЛСШЫ ЕОЗДСЙСТЕКЙ Коэ^фяП. псрссчега

Маркя стали (ГЧт) Тип с.пттга (гь> Температура ЕГЛЛП (И*) Ляришгг ПЧЛЛ1 (Р1Ь) Число елнгкои в ячейке Темпери- тур,1 ксала, "С Длкгель-гнх-п, ЦПI ¡4T.il, МИН- к, шт/°С к, минЛ'С

г 5С11 пя горятпП поелд 1 7 850 °С 120 -0,43 13,0

2 М54, ОГ>« 1>М 118 горлппй тчмд г 7 850 °С Г СО -0,13 13,0

3 ЗГ1С 411С 511С С Я, 118С. горячий поелл 5 ' 7 550 °С 100 -0,40 30,0

4 ЗПС <тс СЧО К'ричнГ! тк'лл 2' 7 550 °С 135 -0,10 20,0

где кь к2 - коэффициенты пересчета изменений температуры всада и числа слигков в изменения липгельпости нагрева слитков

5) использование различных коэффициентов пересчета для различных ТИС ведет к повышению точности прогнозирования » 0.2 - 0,4 раза;

6) лучшие результаты прогнозирования получаются для всех исследованных ситуаций при использовании разработанного алгоритма А6;

7) дальнейшее повышение точности прогнозирования возможно при совершенствовании путем введения в Л6 контуров учета так называемого приведенного возмущения (решение по заявке № 96116718 Пропюзаюр, Мышля-св Л.П., Лебедев В.И., Евтушенко В.Ф. и др.).

Оперативное планирование работы комплекса "сгаль-прокаг". Полная схема решения задачи планирования соответствует схеме рис. 3. Процедуры формирования признаков и выбора ТПС аналогичны процедурам, описанным при прогнозировании длительности нагрева слитков. Поэтому здесь эти процедуры рассматривать не будем.

Назначение рассматриваемой системы оперативного ггланпрования -составление сменно-суточного плана-графика работы стачсплапнльных и прокатных цехов, обеспечивающего требуемую ритмичность выпуска плавок металлам производительность комплекса [15, 17].

л

Исходными условиями дня оперативного планирования являются: I. Данные о заданных марках, типоразмерах, номенклатуре и массе металла, очередное™ выплавки марок стали, надежности (вероятности) выплавки стати заданной марки (пример численных значений надежности дан в табл. 3), коды прокатных станов, состав резервных марок стачи, плановые моменты окончания технологических операций (окончания плавки стали, нагрева слшков, прокатки рел1.со!Н.1Х марок стали в РКЦ).

Таблица 3

I Гядсжность выплавки марок стапеп

!." печи марка стали

ЗПС 65Г М54 5СП 09Г2С 10X15

01 0.95 0.87 0.78 0.86 0.54 0.23

03 0.98 0.80 0.38 0.54 0.54 0.90

Об 0.92 0.56 0.89 0.56 0.92 0.79

05 0.88 0.87 0.34 0.98 1.00 0.34

07 1.00 0.82 0.56 0.94 1.00 0.85

02 1.00 1.00 1.00 0.63 0.92 0.51

13 1.00 , 0.50 0.25 - 0.97 -

08 0.80 0.50 0,89 - - 1.00

10 0.95 0.95 1.00 - - -

09 0.95 1.00 1.00 1.00 - -

14 0.95 0.90 0.97 0.50 0.78 0.71

15 1.0(1 - 0.95 0.95 0.92

2. База ТПС, каждая из которых представляет технологический маршрут обработки металла, включающий последовательность операций, начиная от выплавки стали и кончая прокаткой в РБЦ или нагревом в ОШС, а также нормативные длительности каждой из операций. Каждая ТПС содержит частичные модели, которые в отличие от ранее изложенных, представлены обьединенноп совокупностью лотичсскич правил перехода от одного технологического маршрута к другому и пересчета соответствующего переходу изменении длительности операций в изменение производительности, температуры металла и т.д., выполняемого на "ветвях" логических правил. Такая структура частичных моделей порождена особенностью объекта оптимизации. Признаками ТИС являются: код сортового прокатного стана, типоразмер прокат а ( профиля) и марка стали.

3. Ограничения па компоновку технологических маршрутов ТПС, например, пропускная способность разливочных площадок, запрет на выплав-

ку сложных марок сталей на печах с большим "возрастом".

При составлении смешш-сут очного {рафика следует так "привязать" технологические маршруты И1С или/и скомпоновать новый маршрут из маршрутов ТПС и "привязать" к сталеплавильным аг регатам, чтобы обеспечить наибольшую производительность комплекса и требуемую ритмичность выпусков плавок на планируемый интервал времени.

Для получения смепно-суючпого графика выполняются следующие укрупненные функции (за исключением аналогичных, описанных в предыдущем разделе).

1. Прогнозирование моментов окончания уже осуществляемых технологических операции (на момент времени составления графика) - плавки металла в печач, прокатки рельсов в РБЦ, ншрева слитков в ОИК для станов вторичного прокатного передела.

2. Прикрепление концов технологических маршрутов ТПЦ к окончанию операций в РБЦ ( в более общем случае и для других прокат пых цехов) и составление набора исходного множества вариантов технологических маршрутов ТПС "сталеплавильные печи - прокатные станы" ( вариантов графи -ков).

3. Имитационное (пересчетное) моделирование возможных вариантов нл;ша - графика с использованием частичных моделей с исследующей оценкой производительности и ритмичности для каждого варианта плана-графика. Здесь возможна компоновка новых технологических маршрутов, особенно при введении резервных ТПС. Например, если надежность получения стали заданной марки не превышает 0,70 (см. табл.3), то назначаются две резервных ТПС. При получении заданной марки резервные маршруты, уже начавшиеся, переводятся в соответствующие точки маршрутов друшх ТПС.

4. Выдача лицу принимающему ранение (планировщику), трех лучших вариантов по заданному им критерию эффективное™ плана-графика. При выборе одного из вариантов диспетчеру распечатывается план-трафик. В противно,м случае диспетчер корректирует само решение или исходные условия и процедура формирования планалрафика повторяется.

Пример формирования плана-графика приведен на рис.9 да я условии работы АО "Кузмсткомбинат" за26 сентября 1990г.

Система оперативного планирования работы комплекса "стяль-прокат" входит в состав АС ОДУ этого комплекса и введена в действие в описанном варианте с января 19951'.

IIUIU?|I I1C4U

J 2-

ЗПС

..i_______

a) i|„=2l)üllm/cymKU; t| =2ÜMuii

—iLLLL^-I-,........

m

MSt

lluHop печц ,

2 1 -

llullL'l) печи

ЗПС

5 СП П51

i 2 ■ i 3 ' i 4

5

.xIlLuí.

12

15

20

6) ЦиПбВОт/суязд (|.=32Иин

[ГИрЕНЯ. чис

1 ЭТИ „. _ - __1 " ,1 ,2.3 г , 6

MS«. , 1 | 1 5

И54 i 1 i ?■ , J . . 5

lililí НГ1П..П

20

[!>} (1„=20й0гл/сушки: qp=2Zlíun.

чис

,2,3 .,4

.1 3 1" I-

21 r

Ifjt

1 , Z j_A '

12

-r~

16 . ' 20

бремя.

час

Рпс. 9. Пример формирования плана графика работы комплекса "сталь-прокат"

а) вариант без резервной марки и без срыва основной; б) вариант без резервной марки и со срывом основной; в) вариант с резервной марки и без срывов. Номера операций: 1 - плавка п мартеновской печи; 2 - разливка и отстой; 3 - стрипперошшие; 4 - посад в ОНК и нагрев; 5 - прокатка в РИД; б - хранение на складе заготовок. qHi qp - показатель производительности и ритмичности па выходе мартеновских цехов; ЗПС, М54 - марки стали;____,_____- основная и резервная марки стали.

ü

5

5

3. Технические решении но совершенствованию объектов и систем управления в комплексе "сталь-нрока г"

Повышать эффективность систем оперативно-диспетчерского управления следует не только за счег совершенствования: алгоритмического обеспечения систем, но и за счет устранения, или хотя бы значительного уменьшения различного рода неопределенностей. С этой целью был сделай ряд-разработок применительно к системам технологического управления, непосредственно к самим технологическим объектам и средствам контроля. В результате проведенных исследований были выявлены "узкие места", в которых в наибольшей мере порождаются технолошческие неопределенности и сделаны разработки дня устранения выявленных недостатка:!.

Совершенствование систем технологического управления. Изучение структуры технологических обт.сктов комплекса "сталь-прокаг" п существующих их моделей [8, 13], а также современных алгоритмов ретулироваппя объектами с существенным запаздыванием позволило сформировать достаточно универсальную математическую модель возмущенного движения, рассматриваемого класса объектов, 'пригодную для построения эффективных алгоритмов регулирования.

Обобщенная модель возмущенного движения объекта, число управляющих входных воздействии которого больше числа целевых выходных воздействий, представлена зависимостями (решение но заявке Лг2 96116717 Система регулирования объектов, например, прокатного производства, Мышляев Л.II., Лебедев В.И., Пятайкин Е.М. и др.).

Y(t) = W(t - т) + kEXs(1 - Ч) < r.(t);

(4)

(5)

:/0 Ц(1) • с/:).

(б)

kj(() - IV, I aiXj.l<t - (Tj - Tj.,)), X,(l) =--- b„ • W(t);

(?)

где У(!) - выходное воздействие объекта в {-ый момент времени; \У(() -внешнее кош радируемое входное воздействие на объект ; е(0 - приведенное к выходу объекта возмущающее воздействие с нестационарными статистическими свойствами; Х,(1) - состояние объекта и ег о ргой точке; 11$)- регулирующее воздействие, прикладываемое в ¡-той точке объекта; т - время чистого запаздывания между моментами приложения XV и измерением У; т;: - время чистого запаздывания между моментами расчета эквивалентного состояния Xе и измерения У; ^ - время чистого запаздывания между моментами измерения состояния в )-топ точке и расчета Xе, к,(() - коэффициенты влияния Ц на X). к';, п0, аь Ь0 - постоянные коэффициенты, определяемые дчя каждого копкрешого объекта регулирования;} - количество управляющих воздействий.

Примером описанного класса объектов могут служить проходные нагревательные печи прокатного производства при регулировании температуры мстачла; многоклетевые или одпоклегевые реверсивные прокатные станы при регулировании толщины прокатываемого металла; установки непрерывной разливки 'стали при регулировании температуры получаемой заготовки.

В частности, при нагреве заг отовок мсталла в нагревательных методических печах У(1) соответствует температуре заготовок на выходе из печи; \У(1) - ппчачыюй температуре заготовок; Х/0 - температуре заготовок в трех ¿-тых зонах печи: методической, сварочной и томильной; Ц(1) - расходу топлива по зонам печи. При прокат ке металла у(0 соответствует толщине готового проката; \У(() - начальной толщине заготовок; Х$) - температуре металла или величине давления каждой ]-той клеш или при каждом ]-том проходе мсгалла через одну клеть; и/() - величине перемещения полков клетей.

Дтя класса объектоз (4)-(7) разработана обобщенная система управления, представленная в виде технического решения на рис.10, где приняты обозначения:

1- объект регулирования; 9,6,7,8,2 - первый, второй, четверили и пятый датчики; 3,4,5 - первый, второй и трети исполнительные блоки; 10,11,12,15 - : первый, второй, третий, «тегг.ертый н пятый сумматоры; 33,26,21 - первый, второй и третий блоки деления; 35,29,32.28,23 - первый, второй, третий, четвертый и пятый масштабирующие блоки; 36,31,25 -первый, второй и третий экстраполяторы; 30,24 - первый и второй блоки вычитания; 13 - задагчик постоянного сигнала; 17 - обратная модель объекта без запаздывания; 18 - фильтр штзкон частоты; 19 - блок

J ■

гш

«i w w

ГхГГ

Ы1Ы0Ш

111 1 1

-------'-----;-т —

Испзлнцшельназ слота

у,

ITj

32! [33 Í

Г

I J~r ■

_ J ! °

ВЗГ-Г-БЗ? ?_ с-п..

- ■ t I ■ Г ■ ■■! I ■я ■ г СЛСЛ

10 И расчгве

Дсп«нжи состояния осьекта

ДОш'-iUX

Y

U г

tiEFgH

2?S| 28 26]--

! 12 i

ft 24

19

ШМН1ШШ

18

20

it.l.

1—J29J- 30— 31

35

"з£]-

X

Блох расчгаа V, Вт pacHsmalT; Блсх расчета V;

So

Рпс. 10,Обобщенная система управления технологическими объектами комплекса "сталь-прокат"

сравнения; 20 - зздатчнк; индексом "сГ обозначены действительные значения воздействий.

На рис.10 представлена для конкретности система управления объектом при ] 3, увеличение этого числа не изменяет сущности функционирования системы. Алгоритмом управления предусматривается:

1) расчет эквивалетптгого состояния объекта

Х£(0 = 2Х,(«-(Т ГХ,)) (8)

2) определение с запаздыванием расчетного образцового эквивалентного состояния объекта, то есть такого эквивалентного состояния, при котором выходное воздействие было бы равно сто заданному значению, по выражению

х"(1-т,)=хг (1-4-^(0 (9)

в котором - сглаженное для устранения лотрешиостей измерения значение ошибки управления, = У "(О - У(1), где У*(*) - заданное значение

У(0;

3) расчет управляющих воздействий ЩО с экстраполяцией Хл и учетом влияния состоянии на коэффициенты передачи к;

и,(|) = аТаг'^СО'+ Х'+ ' (Ш)

= - ^^хН^ЬЖъ+т,))], (12)

Эо+агЛД« \Т2 Т)]/

гае ХГ('+Т1+Тз)»Х2(1 + Т2 + Тз).Х^(1"4"Тз) - экстраполированные на соответствующие интервалы времени образцовое эквивалентное состояние; Ьь Ь2 тг ЬЗ - весовые коэффициенты, в частности, Ь^^Ь,!-^ 11 = 1; т3лЕ.

Аналитические исследования и последующие опытно-промышленные испытания и промышленное внедрение [19] показали повышение эффективности (точности) управления на 3-8% по сравнению с известными системами, использующими, например, регулятор Смита

Совершенствование технологических объектом связано, главным образом с повышением стабильности и увеличения показателей ка-

честна железнодорожных рельсов (прямолинейности, прочности), наиболее важной продукции АО "Кузметкомбинат". Проведенные аналитические и экспериментальные исследования [1] позволили вскрыть одну из серьезных причин искривления длинномерных рельсов. Для устранения искривления рельсов предложено произвести замену электродвигателей привода роликов рольганга на более высокооборотистые таким образом, чтобы выровнять скоростные режимы прокатки и транспортировки рельсов. При этом замена двигателей возможна лишь на последних двух группах рольгангов, поскольку именно на этих участках расположена критическая длина полосы. Кроме того, установлена полезность калибровки поверхности роликов.

Проведены эксперименты [ 1 ] на темплегах л копровых пробах рельсов Р65 при дифференцированной закалке, включающей двухступенчатое охлаждение. Показано, что при закалке в полимер распределение твердости, механические свойства и микроструктура соответствуют параметрам, получаемым при объемной закалке в масле. Дифференцированная закалка приводит к повышению твердости на поверхности до 10% с увеличением износостойкости до 1,5 раза

Результаты исследования дали основание для разработки способов обработки рельсов, повышающих их эксплуатационные характеристики [20 - 22], а также внепечной обработки стали в ковше [23]. Основными обобщенными особенностями этих способов является: дополнительный объемный нагрев рельсов до температуры 300-400 °С в шейке, отпуск нагретого рельса при условии разности температур подошвы и головки 100200 "С в течение 12-24 тт., многократная правка рельса с одновременно!! подачей в очаг деформации воды с температурой 70-90 °С, расход которой составляет 0,5-1,5 л/мин.

Оперативный контроль количества заготовок [24]. Межцеховые стыки по мсталлопотоку являются источниками конфликтных ситуаций, причиной которых служит отсутствие объективных данных о метапло-иотоке из-за ненадежной работы устройств контроля. Последнее обусловлено тяжелыми условиями эксплуатации устройств контроля: высокая температура (800-1300 °С), высохзд скорость движения заготовок (более 1,5 м/сек.), большая запыленность, агрессивная среда Межцеховой стык по мсталлопотоку предст авляет собой "рольганг (или шлеппер) цеха поставщика и цеха приемщика заготовок. Дзя оперативного контроля числа заготовок предложен способ [24] и внедрено устройство оперативного контроля, которое показало большую надежность и точность в процессе его эксплуатации.

Наиболее эффективное внедрение автоматизированных систем управления и технологических мероприятий возможно при реконструкции цехов. Проведены исследования, выработаны рекомендации и в настоящее время

осуществляется реконструкция рельсобалочного цеха [25] с широким применением автоматизированных систем, новых технологий и оборудования.

Внедрение мероприятий по автоматизации управления, по совершенствованию технологических объектов и систем контроля позволило получить в АО "Кузметкомбннаг" рельсы, конкурентоспособные на мировом уровне, что подтверждено Дипломом Интернациональной академии за лидерство п бизнесе и управлении.

Изложенные разработки но автоматизированным системам, устройствам контроля, технологические нововведения нашли применение в 25 внедренных системах и мероприятиях. Основные из них приведены в табл.4. Общин эффект от внедрения составил: повышение производительности комплекса "сталь-прокат" на 2.5-4.0 %, увеличение выхода высокосортной продукции на 1.3 %, в том числе рельсов - на 1.1%, снижение брака и рекламаций - на 1.9 %.

1?ыт>лы и заключении

В результате обобщения выполненных работ по созданию, постоянному совершенствованию и длительной эксплуатации автоматизированных систем управления крупным металлургическим комплексом "сталь-прокат'" сделаны выводы и заключения.

1. Координатные и параметрические неопределенности ведут к ухудшению эффективности управления и потерям производительности до 5-12 %. Перспективные направления повышения эффективности оперативного управления связаны с развитием специальных средств и систем автоматизированного контроля, созданием работоспособных при высокой степени неопределенностей алгоритмов управления; совершенствованием систем технологического управления и технологических объектов.

2. В условиях существенных неопределенностей предпочтение следует отдавать так называемым частичным пересчетным математическим моделям по сравнению с широко применяемыми балансовыми, а тем более регрессионными моделями.

3. Автоматизированные системы оперативного управления па основе типопредсгавитсльньтх ситуаций более адекватны реальным производственным условиям, превосходят по эффективности в 1.5 - 2 раза традиционные системы и требуют меньших затрат на разработку алгоритмического обеспечения, натадку и освоение системы.

ОСНОВНЫЕ ВНЕДРЕННЫЕ СИСТЕМЫ И

Таблица 4 МЕРОПРИЯТИЯ

Наименование системы, мероприяпш

Аптомзппнровашшя а [егема ОДУ комплексом "стать-прока!"

Автомашзировашая сиасмакошраля и протезирования в ОПК

Авгомаикировашая система онсряпплюго унрашзшя релкоба-лочным цехом (1'БЦ)

Система раулирова-ння параметров шшо-1Ю1 о режима стпуск-ной ггечи

Лвтомлпглгроглчзюя система контроля числа заготовок в нсчах Сименса

ИзМС! !СНГ,С Т га! КПОШ!! прогалки рельсов 1 '-65

Усп га п ¡с с:; й; пи ю-С(п процесса ¡гро! г,-шдсшцюклхч» Р-65

Место пне-дрезшя

аачеша-видьные и прокалила цехи комбината

ОНК

РБЦ

термоотдел кп РИД

печной участок РКЦ

линия стала

1ч;ц

>Щ

Пользователи

начальник ПРУ, гл. сталеплавильщик, ГЛ. ПрОКЯТ-чик, диепенкры цехов

диспетчер цеха, ст. нагреватыжк, посадчик металла

диспетчер цеха, начальтш цеха, зам. нач. иска, начальник ПИ/, фабрикашр

д испетчера ПРУ, ОЦРБЦ

техполоп1Чсскш нерешач лига!!! стала

течиою! ичесыш

¡¡мКОПаЛ ЛИНИИ

Получать!!! эффект

повышение производительности па 2,54,ОУо, снижение брака 11а 1,9°/ о, повышение нькода рельсов иер'.юго сорта на 1Д-1,3%

сокращение время ш га-I репа слитков на 2-5 мин 11а езду, сокртщсз п ю чиста возвратов па 3537%

повышение р1НМНЧИост работы цеха, еппжаше простоев на 1.8%, повышение выхода рельсов первого сорташ 1.3 %

снижение брака но им репу иа2.4%иечл№1

1 ювып !е! ше произвол.1 1-тсшюст РБЦ в 1 оря1 тй час на 1,5-2,0%

и ч ша п ¡с брака 1 ю нри-чтюшперряктстькд»-фастоп па 0.5-1.3%

повышение ртимилткли рабопл линии стана на

4. Разработанная и внедренная автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления комплексом "сталь-прокат" решает задачи контроля хода производства, анализа производственного процесса, прогнозирования основных производственных и технологических показателен, оперативного планирования производства

5. Сравнение известных систем прогнозирования с разработанной системой на основе тштопредставительных ситуаций для отделения нагревательных колодцев показывает преимущество последней по точности прогнозирования в 0.2 - 2.0 раза.

6. Созданная автоматизированная система планирования хода производства комплекса "сталь прокат" с имитационным моделированием при выработке к оценивании эффективности мношх вариантов планов-графиков в наибольшей мере отвечает современным представлениям теории управления. Промышленная эксплуатация этой системы подтверждает целесообразность широкого ее распространения.

7. Динамика возмущенною движения большинства технолошческих объектов комплекса "стать-прокат" удовлетворительно описывается математическими моделями с числом управляющих воздействий, превосходящих число выходных целевых переменных, с влиянием величины управляющих воздействий на коэффициенты моделей и с наличием значительных запаздываний в каналах управления. Разработанные алгоритмы управления учитывают все особенности данного класса объектов и объедштяют в себе достоинства известных алгоритмов управления с существенными запаздываниями.

8. Снижение до 50% разброса технолошческих факторов при производстве железнодорожных рельсов достигается за счет разработки и внедрения предложенных способов обработки рельсов и совершенствования конструкции прокатных станов.

9. Внедренные способ и устройство оперативного контроля количества заготовок при их движении с большой скоростью показали большую надежность и точность при эксплуатации в условиях высокой температуры, большой запыленности и агрессивной среды.

10. Разработано и внедрено в промышленность 25 автоматизированных систем оперативного управления и мероприятий в комплексе "сталь-прокат", в результате чего была увеличена производительность комплекса на 4.0 %. уменьшен брак и рекламации на 1.9 % за счет внедрения целого пакета предложений, в число которого входят и выполненные автором разработки. Железнодорожные рельсы, выпускаемые АО " Кузмсткомбинат", конкурентоспособны на мировом уровне, что подтверждено Дипломом Интернациональной академии за лидерство в бизнесе и управлении.

Основные ретулынты диссертации в форме научного доклада опубликованы в следующих работах:

¡.Кудрин С.П., Казаков ВВ., Чслышев П.А.Дрыпкнн А.Р.Лебедев В.И, Об одной из причин искривления рельсов после прокатки// Известия ВУЗов. Черная металлургия,-1990.-N8.-c.41-42.

2.Лебедев В.И., Бугорин В. 1С, Ильин М.Ю., Ершов 1I.B. Автоматизированная система оперативного управления рельсобалочпьш цехом // Ст аль,-1994.-N8.-C.36-3R.

3. Лебедев В.И., Ильин М.Ю., Ершов П.В. Задачи управляемости, наблюдаемости л координации в оперативном управлении комплексом сталь-прокат/ Тез. докладов научи.-техн. конференции " Электрооборудование, электроснабжение, электропотрсблетшс". - Новомосковск.- 1994.-c.96.

4. Лебедев В.И., Ершов Н.В. Оперативное планирование в комплексе сталь-прокат по критериям максимальной координации / В кн. CG. Научных трудов по материалам круглых столов международных выставок - ярмарок горно - металлургического комплекса. - Новокузнецк: Изд-во СпбГГМА,-

1995.-е. 111-114.

5.Лебедей В.И.,Мышляев JI.11.,Евтушенко В.Ф. Онерапшиое планирование работы сталеплавильных цехов в комплексе "сталь-прокат" / Тез. докладов Международной паучн.-техн. конференции "Сгругауриая перестройка металлургии: экономика, экология, управление, технология".-Новокузнецк. -

1996.-c.53.

6.Лебедев В.И., Пантелеев НА., Ерш он II.В., Корокон В.Х. Автоматизация оперативного планирования для непрерывно-циклических производств / В кн.: Математические и экономические модели в оперативном управлении производством,- Вып. 1,- Томск,- Изд.- во томск. ун-та.- 1995.-с.39-43.

7.Лебедев В.И. Методика оценки потерь производства при запаздываниях в формировании информационной среды управления /В кн.: Вопросы структурной перестройки и экономического развития предприятий Сибири и Дальнего Востока Выи.6,- Иркугск.-Изд.-во ирк.ун-та.- 1996. с.45-48.

8.Мышлясв Л.П„Лебедев В.И.,Щелоков В.А.,Соип A.B. Сравиитсль-пый анализ балансовых, регрессионных и пересчсгных моделей / В кн.: Математические и экономические модели в оперативном управлении пронз-водством.-Вып. 2.-Мос1Сва,-Одектрика,- 1996.-е. 32-39,

9.Мышляев Л.П., Лебедев В И.. Евтушенко В.<1>. О подходах и методах принятия управленческих решений / В кн.: Сб. научных трудов по материалам круглых столов мезедународиых выставок - ярмарок горно-

металлургического комплекса. - Новокузнецк: Изд. - lio СибГТМА. - 1995. -с. 106-110.

10.Лебедев В.И.,Евтушенко В.Ф.,Мышляев Л.П., Буторин O.K. Алгоритмизация прогнозирования объектов управления (с примерами из металлургического производства). Препринт.-Новокузнецк.-Изд. Нонокузнецкого центра ЛЕНРФ- 1996.-c.36

П.Мышляев JI.П.,Лебедев В.И., Щелоков В.А..Евтушенко В.Ф. Динамическая оптимизация на основе натурно-модельного подхода / В кн.: Математнчские и экономические модели в оперативном управлении производством. Вин.2.-Москла,-'2лек1рнка,-1996.-с.З-8.

12.Лебедев D.H., Буторин В.К., Катушш А.И., Ершов П.В., Ильин M.IO. Оперативным контроль работы комплекса сталь-прокат на Кузнецком металлургическом комбинате // Cranb,-1995.-N12.-c.49-52.

13.Кудрин К.И., Лебедев В.И., Буторин В.К., Ершов Н.В. Координация а непрерывно-циклических производствах для модернизации технолопш.-М.:Элехтрпка-1996.-124 с.

14.Лебедев В.И., Мезенцев A.B., Буторин В.К., Шефер Ю.Р., Выгодский А.Э. Автоматизированная система анализа, контроля и учета валкового хозяйства рсльсобалочного цеха// Criuib.-1995.-N2.-c.69-70.

15.Лебедев В.И.,Ильин МЛО.,Пршоп Н.В. Использование для энергопотребления алгоритмов оперативного расчета координации непрерывно-циклических производству/Промышленная энергетика-N9.-1995.-с.39-41.

16.Лебсдеа В.И. Оперативный анализ хода производства для цехов комплекса сталь-прокат /Тез. докладов Международной научн.-техн. конференции "Структурная перестройка металлургии: экономика, экология, управление, технология". - Новокузнецк. -1996.-е.59

17.Кудрин Б.И., Лебедев В.И., Буторин В.К. Критерий максимальной координации при рационализации технолог™ й комплексе сталь-прокат // Crajib.-1995.-N7.-с. 72-74.

18.Лебедев В.И., Буторин В.К., Ильин М.Ю., Ершов Н.В. Автоматизация оперативного управления прокатным цехом / Техника, Экономика.- Серия : Автоматизация проектирования.-ВНИМИ.-1994.-С.59-62.

19.Лебедев В.И., Якимов В.А., Хорошавин В.Ф., Чудов E.H. Применение микропроцессорных контроллеров для управления тепловым режимом отпускных печен в РКЦ / Тез. докладов научн.-техн. конференции "Метрология и автоматизация-95"-.Новокузнецк -1995.-с.25.

20. Г'атицнн ПЛ.,Дерябин Л.А.,Трынкин А.Р., Лебедев В.И., Чудов ВН. Способ термической обработки рельсов,- Решение от 27.02.95 о выдаче патента РФ на изобретение N95-03969202 (039380)

21.Галиции ПЛ..Дерябни Л.Л.Л'рьшкин А.Р., Фомин H.A., Лебедев

В.И., Бедарев Н.И., Сергеев T.B. Способ обработки рельсов. - Решение от 25.01.96 о выдаче патента РФ на изобретение N94-10356/02(009936).

22.Трынкии А.Р., Царев В.Ф., Лебедев В.И., Свекров В.М.,Бутянйв В.Н. Способ обработки длинномерных железнодорожных рельсов,- Решение от 10.05.95 о выдаче патента РФ на изобретение N95-5039881/08(010251).

23.Лебедев В.И., Веревкпн В.И., Буторин В.К., ЕСошелев А.Е., Щтайгер А.Ф. Способ, внепечной обработки расплава в ковше при переменном положении фурмы,- Решение от 05.08.95 о выдаче патента РФ на изобретение N95- 115626/08(0202653).

24.Буторин В.К., Лебедев В.И., Веревюш В.И., Ильин М.Ю., Ершов Н.В. Способ оперативног о контроля количества заготовок а нагревательных печах по линии горячего транзита обработки рельсов.- Решение от 25.01.96 о выдаче патента РФ на изобретение N95-102061/08 (011351).

25.Лебедев В.И., Трышшн А.Р., Шарапов И.А., Алюшнн Ю.А. Реконструкция рельсобалочного цеха для прокатки рельсов в универсальных калибрах // Труды первого конгресса прокатчиков.-М.:Изд-во Международного союзапрокатчиков.-199б.-с.50-51.

г. | Ьвокулиопк. ЛОТ КМК. ИМ г. 3. Э-3//-5 nip. YCC-