Разработка и внедрение автоматизированной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха

Бурыкин, Андрей Александрович

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка и внедрение автоматизированной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха

кандидата технических наук: Бурыкин, Андрей Александрович
город: Екатеринбург
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.13.06

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Разработка и внедрение автоматизированной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха»

Автореферат диссертации по теме "Разработка и внедрение автоматизированной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха"

На правах рукописи

957

Бурыкин Андрей Александрович

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ ДОМЕННОГО ЦЕХА

Специальность 05.13.06 «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических иаук

1 4 ¿Пг

Новокузнецк - 2011

4843957

Работа выполнена на кафедре «Теплофизика и информатика в металлургии» в ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Спирин Николай Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Цымбал Валентин Павлович

кандидат технических наук, доцент Обабков Илья Николаевич

Ведущая организация:

ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ВНИИМТ), г. Екатеринбург

Защита состоится 26 апреля 2011 г. в 13 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д212.252.02 в ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу: 654007, Россия, г. Новокузнецк, Кемеровской обл., ул. Кирова, 42.

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью предприятия, просим направлять по адресу: 654007, Россия, г. Новокузнецк, Кемеровской обл., ул. Кирова, 42, ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет», ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».

Автореферат разослан марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.Ф. Евтушенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Отечественный и зарубежный опыт убедительно доказывает, что развитие предприятий металлургического комплекса, решение проблем качества и конкурентоспособности металлопродукции на мировом рынке требуют коренного совершенствования систем сбора, хранения, обработки, передачи и использования информации, применяемой как для управления технологическими процессами, так и для управления производством в целом. Современная тенденция развития науки и техники характеризуется развитием, внедрением и широким использованием компьютерных систем поддержки принятия решений в АСУП и АСУ ТП, в основу которых положены методы математического моделирования.

Особое место в этом комплексе технологических операций отводится доменному переделу как самому энергоемкому и сложному, на долю которого приходится до 50 % топлива, используемого в черной металлургии.

Анализ состояния вопроса по реально используемым математическим моделям в практике ведения технологии доменной плавки показывает: в настоящее время разрыв между потенциальными возможностями средств автоматизации и реальными возможностями используемого программного обеспечения огромен.

В связи с этим следует выделить актуальные научные проблемы, первостепенными из которых являются:

- использование современных достижений в области математического моделирования, теории и практики доменной плавки, теории управления при разработке автоматизированных систем управления;

- разработка соответствующего математического, алгоритмического и программного обеспечения на основе современных принципов.

Данная работа выполнялась в соответствии с Государственным контрактом Федерального агентства по науке и инновациям министерства образования и науки РФ №02.740.11.0152 «Разработка новой комплексной металлургической технологии производства высококачественных стальных изделий массового назначения».

Цель работы. Совершенствование АСУ доменного производства путем разработки и внедрения автоматизированной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха с использованием математических моделей, алгоритмов и комплекса программ.

Задачи исследования: 1. Разработка функциональной модели автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха (АИС АППС ДЦ) с учетом требований инженерно-технологического персонала. Разработка структуры подсистем, реализующих функции АИС АППС ДЦ. 2. Разработка математического, алгоритмического и информационного обеспечения для формирова-

ния набора отчетных показателей работы доменных печей и цеха, решения технологических задач по управлению газодинамическим и шлаковым режимами доменной плавки. 3. Инфологическое моделирование базы данных АИС АППС ДЦ с использованием современной технологии и САБЕ-средств реализации, обеспечивающих интеграцию системы в существующую информационную структуру металлургического предприятия. 4. Реализация, тестирование и отладка программного обеспечения подсистем сбора, отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки. Внедрение АИС АППС ДЦ в производство.

Методы исследований базируются на структурном анализе, физических закономерностях основных процессов, протекающих в доменной печи, обобщении опыта создания автоматизированных систем управления технологическими процессами и производствами, использовании методов математического моделирования, современных принципах разработки алгоритмического и программного обеспечения, предназначенных для автоматизированного управления сложными технологическими процессами и их комплексами в металлургии.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: 1. Полная функциональная модель автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха, которая включает подсистемы сбора, хранения и отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки, диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций. 2. Математическое обеспечение систем формирования и сопоставления отчетных показателей работы доменного цеха с учетом требований инженерно-технологического персонала; анализа шлакового и газодинамического режимов работы печей доменного цеха путем учета зоны первичного шлакообразования, возможности раздельного контроля верхнего и нижнего перепадов давлений по высоте доменной печи. 3. Алгоритмическое и программное обеспечение подсистем сбора, отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха с обеспечением интеграции указанных подсистем в единую АИС АППС ДЦ. 4. Комплекс внешних моделей всех подсистем в виде набора взаимосвязанных ЕЯ-диаграмм, полученных на основе инфологического моделирования базы данных АИС АППС, отражающего сущностный и атрибутивный состав базы данных. 5 Даталогическая модель и распределенная система базы данных, базирующаяся на современной технологии и СА5Е-средствах реализации и охватывающая практически всю сферу произвол-

ствеиной деятельности технологического персонала доменного цеха, с введением системы в корпоративную сеть металлургического предприятия.

Практическая значимость. Разработанные функциональные модели, математическое, алгоритмическое и информационное обеспечение найдут практическое применение: при анализе и прогнозировании производственных ситуаций доменного цеха, решении комплекса технологических задач по управлению технологией выплавки чугуна, что повысит технико-экономические показатели доменного производства; создании и развитии прикладных инструментальных систем исследования, моделировании и обучении с учетом технических возможностей современных систем управления сложными агрегатами и комплексами в металлургии; совершенствовании режимов работы и систем управления технологическими, в частности металлурга ческими, объектами и их комплексами; разработке автоматизированных рабочих мест инженерно-технологического персонала промышленных предприятий; преподавании дисциплин для студентов вузов соответствующих специальностей.

Достоверность полученных положений, выводов и рекомендаций доказана использованием современных методов, технологии и средств разработки программного обеспечения для автоматизированного управления технологическими процессами, сопоставлением результатов моделирования с производственными данными, а также соответствием полученных результатов современным представлениям о закономерностях доменного процесса.

Использование результатов работы

Программный комплекс внедрен в промышленную эксплуатацию на ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс в ФГЛОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» для подготовки: инженеров по специальности 230201 - Информационные системы и технологии. Направление 654700 - Информационные системы (дипломированные специалисты): «Моделирование процессов и объектов АСУ ТП», «Технология разработки программного обеспечения», «Информационные системы в металлургии»; бакалавров по направлению 150100 - Металлургия, профиль «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»: «Моделирование процессов и объектов в металлургии», «Информационные технологии в металлургии», «Контроль и управление технологическими процессами».

Личный вклад автора состоит в разработке функциональной модели АИС АППС ДЦ; совершенствовании математического обеспечения подсистем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки; создании алгоритмического и информационного обеспечений подсистем АИС АППС ДЦ; разработке инфологической и даталогиче-

ской моделей базы данных, реализации и отладке программного обеспечения системы.

Предмет защиты. На защиту выносятся: функциональная модель автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха, которая включает подсистемы сбора, хранения и отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки; инфологическая и даталогическая модели базы данных АИС АППС ДЦ, включающие в себя комплекс внешних моделей в виде набора взаимосвязанных ER-диаграмм, моделирующих сущностный и атрибутивный состав базы данных доменного производства; математическое, алгоритмическое и программное обеспечение подсистем сбора, хранения и отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки.

Апробация работы. Материалы исследований обсуждены на расширенных научно-практических семинарах в ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» (кафедра «Теплофизика и информатика в металлургии») и ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» (факультет автоматики, информатики и электромеханики), доложены на конференциях: международного уровня: V Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» (Россия, Москва, 2010); Международном конгрессе «Доменное производство - XXI век» (Россия, Москва, 2010); IV Международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (Россия, Москва, 2008); III Международном конгрессе «Пече-трубостроение: тепловые режимы, конструкции, автоматизация и экология» (Россия, Москва, 2008); научно-практической конференции «Творческое наследие Б.И. Китаева». К 100-летию рождения Б.И. Китаева (Россия, Екатеринбург, 2009); XVII Международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям развития науки и техники (Россия, Екатеринбург, 2010); всероссийского уровня-. VI и VII Всероссийских научно-практических конференциях «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве AS'2007, AS'2009» (Новокузнецк, 2007,

2009); VII, VIII, IX, X, XI Всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и специалистов «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России» (Магнитогорск, 2006, 2007, 2008, 2009,

2010); Всероссийской студенческой олимпиаде, научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых (Екатеринбург, 2006).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 26 печатных работах, в том числе 9 научных публикациях в изданиях, рекомендованных ВАК, 17 докладах в сборниках трудов конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста, включая 76 рисунков, 43 таблицы, и состоит из общей характеристики работы, 5 глав, заключения, библиографического списка из 180 источников отечественных и зарубежных авторов, 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В общей характеристике работы сформулированы актуальность темы, цели и задачи работы, дана характеристика ее научной новизны и практической ценности, отражены внедрение результатов работы и ее апробация, приведены структура и объем диссертации.

В первой главе «Состояние вопроса, постановка основных задач диссертационной работы» описываются основные проблемы и подходы к их решению в выбранном направлении исследования. Проведен анализ состояния вопроса в области решения задач управления сложными металлургическими агрегатами (на примере доменного производства). Показано, что в настоящее время одним из способов повышения эффективности работы инженерно-технологического персонала доменного производства является использование компьютерных систем поддержки принятия решений. Рассмотрены современные тенденции развития компьютерных систем поддержки принятия решений для решения задач MES-уровня в металлургии. Интеллектуальным ядром таких систем являются математические модели технологических процессов и производств.

Аналитический обзор существующих методов математического описания закономерностей доменного процесса выполнен с точки зрения их применения для решения задач оценки показателей работы отдельных доменных печей и цеха в целом и их изменений при вынужденных или планируемых отклонениях параметров процесса. Показано, что в основу разработки математических моделей доменного процесса в этом случае целесообразно положить известный принцип возмущенного-невозмущенного движения. Модель условно можно разделить на две части - модель базового состояния и прогнозирующую модель (модель в малом). Модель базового состояния позволяет оценивать состояние процесса по фактическим усредненным показателям за базовый период работы печи. При этом используется фактически доступная информация о работе печи: параметрах шихты, комбинированного дутья, колошникового газа и продуктов плавки и др. Прогнозирующая модель с использованием результатов, полученных с помощью модели базового состояния, позволяет оценить показатели доменного процесса в случае изменения условий плавки.

На основании проведенного аналитического обзора состояния вопроса сформулирована цель работы и дано обоснование задач исследования.

Во второй главе «Структура системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха» рассмотрены вопросы функционального моделирования, структурной декомпозиции и разработки системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха (АИС АППС ДЦ) с учетом требований инженерно-технологического персонала.

В основу метода, используемого при создании функциональной модели АИС АППС ДЦ, положены идеи и нотации методики структурного анализа и проектирования ГОЕРО. Использование этой методики позволило создать функциональную структуру программного комплекса, выявить производимые им действия и связи между этими действиями, управляющие воздействия и механизмы выполнения каждой функции.

В результате на основе системного подхода разработана функциональная модель АИС АППС ДЦ для инженерно-технологического персонала доменного цеха, определены основные функции и взаимосвязи между отдельными функциональными блоками. Общее количество декомпозированных блоков функциональной модели АИС АППС ДЦ составляет 136, фрагмент представлен на рис. 1.

AUTHOR

PRÛJEC" АИСИТПДЦ

2 3 4 5 6 7 8 S 10

DATE 8/5/2009 R£v 9/22(20091

RECOMMENDED PUBLICATION

Рис. I. Первый уровень декомпозиции функциональной модели АИС АППС ДЦ

Функция «Сбор и обработка данных» (А1) обеспечивает автоматическое наполнение системы данными из АСУ ТП и КИС. Сбор первичных данных производится в строго регламентированные моменты времени, которое установлено согласно требованиям инженерно-технологического персонала доменного цеха. Набор подключаемых параметров по конкретной доменной печи определяется условиями технического задания. В обработке данных участвуют работники различных подразделений комбината. Технологический персонал при выполнении этой функции руководствуется соответствующими технологическими инструкциями и руководствами пользователей существующих автоматизированных рабочих мест. Выходная информация служит источником для всех других подсистем.

Функция «Визуализация данных» (А2) обеспечивает возможность построения графических трендов фактических и основных технико-экономических показателей работы доменных печей и цеха по средне-сменным и суточным данным. Выбор показателей работы осуществляется на основе требований пользователей системы и блока нормативно-справочной информации. Выполнение этой функции обеспечивают главным образом работники технологической группы доменного цеха. Результатом выполнения функции является набор отчетных документов с результатами визуальной оценки, а также численные данные, используемые для построения гистограмм.

Функция «Технический отчет» (АЗ) обеспечивает подготовку и формирование всех сведений о работе доменного цеха за календарный месяц или за период с начала текущего года до указанного месяца. Выполнение этой функции обеспечивается сотрудниками технологической группы доменного цеха, ИВЦ АСУ аглодоменного производства, энергоцеха, ЦЛК, экономистами доменного цеха. Выходом подсистемы являются отчетные документы по основным разделам доменного производства.

Функция «Сопоставительный анализ» (А4) обеспечивает возможность сравнения отчетных показателей работы доменных печей за месяц или за период с начала календарного года до указанного месяца. Источником данных этой функции являются сведения о работе доменных печей, которые были подготовлены подсистемой «Технический отчет» и утверждены официально руководством доменного цеха.

Функция «Анализ и прогнозирование» (А5) позволяет проводить оценку и прогнозирование работы доменных печей и цеха в условиях, когда планируются изменения топливно-сырьевых условий их работы. Входные данные в эту подсистему поступают из подсистем А1 и АЗ. Обработку данных производят с помощью специального программного модуля, основу которого составляют математические модели теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки. Результаты прогнозной оценки фиксируются в виде специальных табличных и графических форм, экспортированных в популярные форматы отчетных документов.

В диссертации проиллюстрирована методология дальнейшей декомпозиции модели (до третьего уровня включительно) только на рассмотрении функций А2, A3, A4 и А5, вклад которых, с точки зрения обработки информации, наиболее существенен для успешного функционирования системы.

При информационном моделировании и проектировании базы данных использован метод ER-диаграмм (диаграмм «сущность-связь»). Моделирование выполнено в среде CASE-системы ERwin Process Modeler 7.3. CASE-средства применены не только для концептуального проектирования, но и для генерации соответствующих даталогической и физической структур базы данных.

Результаты функционального моделирования позволили перейти к следующему этапу разработки системы - структурному моделированию отдельных подсистем.

На рис. 2 продемонстрирована структура подсистемы сбора, обработки и хранения данных, в которой выделены основные компоненты для ее программной реализации. В зависимости от требований отдельных подсистем возможно реализовать различные периоды усреднения данных в базе с помощью механизмов СУБД. Предложенная структура подсистемы обеспечивает заданную функциональность, выполнение требований предметной области, относительно простое расширение и изменение системы, возможность автономной реализации отдельных программных модулей и их независимость от структуры хранения данных.

Серверы АСУ ТП

Серверы АСУ ДЦ

АИС персонала Оотмнсж цена

Регистрация и настройка прав пользователей

{Формирование технического [отчета доменного цеха

| Сравнение показателей -работы доменных печей

' Диагностика работы доменных

печей и прогнозирование } технологических ситуаций

Визуализация показателей

Составление балансов

I.--."'..'-

Моделирование газодинамического режима

.. Моделирование шлакового режима

Моделирование теплового режима

Бам данных ииформа^юнно-V вьздсякгопьиого центра д<**нйого цеха

.:-.<иецдц>

Серверы Корпоративной Центральной информационной диспетчерской системы (КИС) комбината

ЦДК

Рис. 2. Структура подсистемы сбора, обработки и хранения данных АИС АППСДЦ

В качестве источника данных подсистемы визуализации выступает централизованная база данных аглодоменного производства, работающая в режиме реального времени в корпоративной сети комбината. В процессе функционирования подсистемы производится регулярное автоматическое наполнение этой базы из серверов АСУ ТП показателями работы всех доменных печей, усредненными по сменам и за сутки.

Основной функцией подсистемы формирования технического отчета является подготовка технического отчета доменного цеха. Разработанная структура подсистемы и перечень всех основных разделов технического отчета представлены на рис. 3.

Структура подсистемы сопоставительного анализа работы доменных печей и цеха представлена на рис. 4. Информационной основой данной подсистемы является подсистема «Технический отчет доменного цеха». Реализация функций данной подсистемы производится в автоматизированном режиме, в ходе которого пользователь выбирает отчетный и сравнительный период работы доменного цеха, отчетный показатель из списка соответствующего раздела технического отчета или блока отчетных показателей. Основной функцией подсистемы является предоставление пользователям в наглядном структурированном виде информации по всем основным отчетным показателям.

База данных ИВЦДЦ

Модуль формирования технического отчета

Выплавка чугуна

Химический состав и другие показатели качества сырья

Качество кокса

С_

Простои и тихий ход печей^

Сведения о ремонте печей у Ковшевое хозяйство цеха )

Г Баланс чугуна по цеху_у

С Баланс железа по цеху ) ( Отходы и потери чугуна ^ ( Использование шлака по цеху )

Сведения о состоянии печей, оборудования и замена приборов

I Выполнение графика выпусков ]

Характеристика режима ] работы воздухонагревателей I

Технологические показатели^

Рабочие кадры

Использование колошниковой пыли

| Отображение данных | Формирование

I на форме I П отчета

Экспорт отчета

Технический отчет доменного цеха

Рис. 3. Структура подсистемы формирования технического отчета АИСАППСДЦ

Программный модуль подсистемы позволяет уполномоченным пользователям извлекать, корректировать и сохранять в централизованной базе данных сведения по всем аспектам производственной деятельности доменного цеха в отчетном периоде.

База данных ' ИВЦДЦ

Подсистема формирования технического отчета доменного

Модуль сопоставительного анализа работы доменных печей и цеха

Блохи показателе у

( Л ПРОИЗВОДСТВО 1 чугуна V У / Удельный расход кокса ^ V Качество чугуна\ и шлакового ^ режима ^

( Л [ График ^ выпусков / \ Дутьевой режим V ( \ Газодинамика ч )

/ ^ Интенсивность плавки V. у с \ Потери железа ^ / Тепловой 1 ^ режим J

Отображение данных на форме

формирование отчета

Экспорт отчета

Показатели работы доменного цеха за отчетный и сравнительный периоды

Рис. 4. Структура подсистемы «Сопоставительный анализ» ЛИС АППС ДЦ

Подсистема модельной поддержки принятия решений, диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций включает в себя блоки:

- расчета балансов (материального, теплового, отдельных элементов);

- моделирования теплового, шлакового и газодинамического режимов работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций.

Структура моделей подсистемы диагностики работы печей и прогнозирования технологических ситуаций представлена на рис. 5.

В основу модели положен принцип возмущенного-невозмущенного движения. Интервал усреднения исходных данных для модельной оценки базового режима составляет один месяц, т.к. предусматривается решение задач управления технологией доменной плавки в масштабе цеха, за этот же период осуществляется формирование технического отчета доменного цеха. Продолжительность прогнозируемого периода составляет также один месяц, что обусловлено принятым на предприятии, имеющем доменное производство, временным интервалом планирования работы и составления технологической карты работы отдельных печей и цеха в целом.

Газодинамические параметры верхней части доменной печи:

Настройка пакета

• нормативно-справочная информация;

• корректировочные коэффициенты,

• настройка диагностики.

эквивалентный диаметр, пороэность слоя шихты, коэффициент ] сопротивления шихты, степень уравновешивания шихты газовым потоком; [•критический расход дутья и перепад давления.

Г Газодинамические параметры нижней части доменной печи:

' • эквивалентный диаметр, порозность слоя шихты, коэффициент ' 1 сопротивления шихты, степень уравновешивания шихты газовым потоком, критический расход дутья и перепад давления._

Базовый период:

• • основные показатели работы печи ;

• химический, гранулометрический состав и расходы компонентов доменной шихты;

: • параметры комбинированного дутья; ! • состав и давление колошникового газа;

• составы чугуна и шлака;

• свойства кокса

1 Зона первичного шлакообразования:

I • температуры начала, конца размягчения, температурный интервал ! плавления железорудных материалов; 1 • толщина зоны аязкопластичного состояния материалов; ; • состав шпака при температурах начала плавления и расплавления ЖРМ; ; • лолитермы вязкости шлака.

; Состав и свойства конечного шлака: ^ • выход и состав шлака;

; • вязкость шлака при различных температурах, политермы вязкости; I • масса серы, вносимая в печь, коэффициент распределения серы.

Тепловой режим:

прогнозирование удельного расхода кокса.

Балансы:

• расчеты удельной массы прихода и расхода элементов: Ре, Э, Тг\, Сг. V, "П. СаО, щелочей.

Проектный период:

• виды, весовые доли, химические и гранулометрические составы железорудных материалов и флюсов;

• физические свойства и химический состав кокса:

• параметры комбинированного дутья ;

• проектный состав чугуна (кроме серы).

Показатоли плавки:

• удельные расходы железорудных материалов; ! • производительность печи; удельный расход кокса.

/Зона первичного шлакообразования^

\ (аналогично базовому периоду). )

Состав и свойства конечного ишака

(аналогично базовому периоду) коэффициент распределения ; содержание серы в чугуне.

Диагностика режимов:

• шлакового, газодинамического, теплового.

• сопоставление показателей.

^/Газодинамические параметры

^аналогично базовому периоду)._)

ч_>[Тепловой режим

((аналогично базовому периоду). „ (Балансы

^аналогично базовому периоду).

Рис. 5. Структура подсистемы диагностики работы печей и прогнозирования технологических ситуаций

ЛИСЛППСДЦ

Необходимость блока «Настройка» в структуре модели, включающего подсистемы «Нормативно-справочная информация», «Корректировочные коэффициенты», «Настройка диагностики», обусловлена требованиями настройки модели на конкретные условия функционирования системы. Обосновано, что в рамках решаемых в работе задач для учета влияния свойств железорудного сырья, кокса и параметров комбинированного дутья достаточно использовать нормативные коэффициенты расчета расхода кокса и производительности печи. В основе этого анализа лежат количественные соотношения между изменившимися параметрами (факторами) и удельным расходом кокса и производительностью доменных печей.

В третьей главе «Математическое, алгоритмическое и информационное обеспечение решения задач по управлению комплексом доменных печей» рассмотрены особенности создания различного вида обеспечений для основных его подсистем.

На основе анализа требований технологического персонала и нормативно-справочной информации доменного производства для каждого раздела формирования технического отчета (см. рис. 3) разработано соответствующее математическое и алгоритмическое обеспечение, которое положено в основу программной реализации подсистемы отображения данных о работе отдельных доменных печей и цеха в целом. Приведены алгоритмы расчета показателей всех разделов, которые составляют информационный базис технического отчета.

Подсистема модельной поддержки принятия решений АИС АППС ДЦ включает следующие взаимосвязанные подсистемы более низкого уровня декомпозиции: расчета балансов элементов; газодинамического режима; шлакового режима; теплового режима; диагностики хода доменной плавки и прогнозирования технологических ситуаций. Создание алгоритмического описания подсистем теплового, газодинамического и шлакового режимов произведено на основе диаграмм потоков данных (Data Flow Diagram, DFD), адаптированных для отображения математических зависимостей (расчетных блоков). Нотация метода DFD предполагает разбиение математической модели на отдельные функциональные компоненты (процессы) и представление их в виде сети, связанной потоками данных.

Моделирование свойств первичного шлака включает блоки (рис. 6):

• определения температур начала плавления и конца размягчения железорудных материалов, толщины зоны вязкопластичного состояния материалов;

• расчета изменения количества и состава первичного шлака по высоте зоны вязкопластичного состояния материалов;

• расчета изменения вязкости первичного шлака по высоте зоны вязкопластичного состояния материалов.

"основные показатели работы печи; химический, гранулометрический состав и расходы компонентов доменной шихты; параметры комбинированного дутья; состав и давление колошникового газа; составы чугуна и шлака; свойства кокса; . НСИ

"температуры начала, конца размягчения; температурный интервал плавления железорудных материалов; толщина зоны вязколластичного состояния материалов,

состав шлака при температурах начала плавления и расплавления ЖРМ, .политермы вязкости шлака "выход и состав шлака; вязкость шлака при различных температурах, политермы вязкости; масса серы, вносимая в печь, коэффициент распределения серы

Расчет зоны первичного шлакообразования в проектном режиме: ••^•л;.:'.

виды, весовые доли, химические и

фа нул о метрические составы железорудных

материалов и флюсов;

физические свойства и химический состав кокса параметры комбинированного дутья: проектный состав чугуна (кроме серы)

удельные расходы железорудных материалов; . производительность печи, удельный расход кокса

Расчет состава и свойств конечного шлака в проектном режиме ^аналогично базовому перйоду^

Сопоставление шлакового режима в бадоом и проектном периодах

Рис. б. Блок-схема расчета параметров шлакового режима

При расчете состава и выхода первичного шлака:

1. предполагалось, что прямое восстановление оксида железа осуществляется при температуре выше 1000 °С, поэтому содержание монооксида железа при этой температуре (FeO,,,,) определяется степенью прямого восстановления;

2. учитывалось, что зола кокса и флюсы не участвуют в процессах первичного шлакообразования, и поэтому в расчете состава и выхода шлака эти компоненты не учитываются;

3. использовалось допущение об экспоненциальной зависимости содержания монооксида железа от температуры расплава.

Для расчета температур начала размягчения и расплавления использовались опубликованные в литературе данные и известные эмпирические уравнения. При определении температурного интервала зоны вязко-пластичного состояния материалов, толщины вязко-пластичного состояния материалов использовались допущения о том, что газодинамическую напряженность зоны вязко-пластичных масс создает слой железорудных материалов с момента 50 %-ной усадки слоя, а также представление об экспоненциальном изменении температур в пределах нижней ступени теплообмена. Для расчета вязкости первичного шлака выполнена аппроксимация известных данных вязкости шлака (эталонный состав) в диапазоне температур 1200-1350 °С, имеющего следующий состав: FeO = 0, 6 и 12 %, MgO = 10 %, А120з =10 %, основности шлака Ca0/Si02=l,0. В дальнейшем осуществляется поправка на вязкость шлака в случае отклонении от эталонного состава основности, содержания Л1203 и MgO.

Моделирование свойств конечного шлака (см. рис. 6) включает следующие расчетные блоки: определения выхода, состава и политермы вязкости конечного шлака; расчета десульфурирующей способности шлака и содержания серы в чугуне; диагностики шлакового режима.

В основу расчета выхода и состава шлака (содержание в шлаке СаО, Si02, А120з, MnO, MgO, ТЮ2) положены уравнения материальных балансов основных химических элементов и их соединений. Выход шлака рассчитывается по балансу шлакообразующих элементов. В основе аналитического расчета вязкости шлака лежат математическая обработка диаграммы тройной шлаковой системы СаО-АЬОз-БЮг при температурах 1400 и 1500 °С в области реальных значений доменных шлаков и известная зависимость вязкости гомогенных шлаковых расплавов от температуры. Предусмотрено введение поправки на содержание в шлаке других оксидов (MgO и др.).

Оценка десульфурирующей способности ишака и прогнозного содержания серы в чугуне. В основе прогнозирования изменения содержания серы в чугуне лежит баланс серы, который составляется из всех серосодержащих компонентов шихты, шлака и чугуна. Анализ имеющихся в литературе данных по расчетному определению содержания серы в чугуне показывает, что все расчетные уравнения носят эмпирический характер. Коэф-

фициент распределения серы определялся по эмпирическому уравнению, полученному на основании обработки опытных данных о работе доменных печей ОАО ММК.

Моделирование газодинамического режима. Целью моделирования является оценка влияния параметров дутья и загружаемой шихты на перепад давления в доменной печи. В основе моделирования процессов газодинамики лежит общеизвестное линеаризованное уравнение Эгона, позволяющее оценить влияние параметров шихты, газа, расплава и характера взаимодействия между этими потоками. В качестве показателя предельной степени форсировки доменной плавки дутьем служит степень уравновешивания шихты газовым потоком (СУ). Установлено, что задержки в сходе шихты с последующими самопроизвольными обрывами происходят для условий работы доменных печей ОАО «ММК» при превышении значения СУ=0,55. Расчет изменения производительности печи в прогнозном периоде осуществляется, исходя из условия сохранения СУ шихты на прежнем уровне или с учетом предельной степени форсировки доменной плавки дутьем. При этом расчет выполняется с учетом изменения свойств шихтовых материалов и расплава. На рис. 7 показана блок-схема расчета перепадов давления и степеней уравновешивания.

В результате создано математическое, алгоритмическое и информационное обеспечение автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха. Разработанное обеспечение позволяет формировать полный набор отчетных показателей работы доменных печей и цеха и решать технологические задачи по управлению тепловым, газодинамическим и шлаковым режимами доменной плавки.

В четвертой главе «Разработка инфологической модели базы данных системы анализа и прогнозирования работы доменного цеха» проведен анализ подсистем и в соответствии с их особенностями разработаны соответствующие инфологические модели базы данных. При описании инфоло-гических (концептуальных) моделей ограничились степенью детализации сущностного и атрибутивного состава, достаточного для демонстрации основных идей и принципов построения структуры базы данных. Для представления структуры информационных блоков использованы ER-диаграммы (диаграммы «сущность-связь»), созданные с помощью программного продукта ERvvin Data Modeler.

Учитывая специфику технологии плавки, особенности доменной печи как объекта информационных систем, требования к содержанию и качеству предоставляемой информации по оперативному учету производства доменных печей, были выделены основные и вспомогательные сущности, определены схемы отношений между сущностями с указанием типа связи между ними, выявлены ключевые и неключевые атрибуты сущностей. В итоге на основе концептуальной модели данных были сгенерированы даталогическая и физическая структуры базы данных доменного цеха.

Ввод параметров и Спока НСИ.

Расчет

гаядинамичестх характеристик: нижней аомн дом» «к* пачк. '

Расчет

газодинамических характеристик ' верхней юмы домеюой печи

Раоот параметров газодинамики • базовом периода \

&ВОД Параметров в проектном период«.

Расчет и сопоставление газодинамических -параметров » базовом и проектном периодах

конструктивные размеры печи; режимные параметры и параметры дутья; параметры шихты; продукты плавки: НСИ

выход и состав горнового газа; теоретическая температура горения; плотность горнового газа и скорость его фильтрации;

порозность коксовой насадки (с учетом шпака): коэффициент сопротивления слоя в нижней части печи;

нижний перепад давления " скорость фильтрации газа а верхней зоне печи; эквивалентный диаметр куска шихты, порозность слоя шихтовых материалов, коэффициент сопротивления слоя в верхней части печи;

верхний перепад давления:

степень уравновешивания шихты газовым

потоком,

расчет критических газодинамических . параметров

' определение предельной степени форсировхи плавки дутьем для установленных параметров шихты и дутьевого режима в базовом периоде

гранулометрический состав: агломерата:

гранулометрический состав кокса: параметры комбинированного Дутья, удельный выход шлака

верхний перепад давления (база, проект);: нижний перепад давления (база, проект); общий перепад давления (базе, проект), расход дутья (база, проект); зависимость перепада давления от расхода дутья (база, проект), определение предельной степени форсироеки плавки дутьем для проектных параметров шихты и дутьевого режима

Рис. 7. Блок-схема расчета моделирования газодинамического режима доменной плавки

Концептуальная модель подсистемы формирования технического отчета включает в себя набор внешних моделей, каждая из которых отражает отдельный аспект доменного производства и используется системой для реализации соответствующих функций. Обобщенная структура базы данных с указанием перечня выделенных структур данных представлена на рис. 8.

В результате сформулированы принципы построения, разработана структура и осуществлено инфологическое моделирование подсистем визуализации, формирования технического отчета и сопоставительного анализа показателей работы доменных печей с использованием современных СА8Е-средств проектирования. Создан комплекс внешних моделей в виде набора взаимосвязанных ЕЯ-диаграмм, моделирующих сущностный и атрибутивный состав базы данных доменного производства.

Серверы АСУ ДЦ

ур

Серверы Корпоративной информационной системы (КИС)

Серверы

Центральной

диспетчерской

комбината

ЦДК

Физические свойства, химический состав и расходы загружаемых ■ шихтовых материалов

Качество кокса

г Расходы и состав энергоресурсов

Простои и тихий ход

печей _

Сведения о состоянии печей, оборудования и замена приборов

Характеристики работы воздухонагревателей

Сведения из КИС

Сведения из АСУТП

Параметры колошникового газа

Газодинамические показатели работы доменных печей

График выпусков жидких продуктов плавки

Химический состав жидких продуктов плавки

Использование шлака

Нормативно-справочная информация <НСИ)

| Отходы и потери чугуна

Подсистема визуализации данных о работе доменных печей

Подсистема формирования технического отчета

Подсистема

сопоставительного анализа работы доменных печей и цеха

Подсистема модельной поддержки принятия решений

Подсистема диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций

Рис. 8. Обобщенная структура базы данных АИС АППС ДЦ

В пятой главе «Разработка и описание программных приложений для решения задач управления комплексом доменных печей» рассмотрены вопросы реализации и описание программных модулей комплекса АИС АППС ДЦ.

Программное обеспечение включает следующие модули: визуализации и сопоставительного анализа данных; формирования технического отчета доменного цеха; расчета материального и теплового балансов доменной плавки; оценки и прогнозирования газодинамического режима работы отдельных печей; оценки и прогнозирования шлакового режима работы отдельных печей.

Программное обеспечение модуля визуализации и сопоставительного анализа данных предназначено для предоставления пользователю возможности автоматизированного ввода, хранения, обработки, манипулирования и представления в удобном виде технологических данных о состоянии печей доменного цеха; количестве и качестве полученного чугуна; выполнении графиков; расходе, остатках, химическом составе сырья; качестве кокса.

Предусмотрено решение следующих задач: • автоматизированный сбор и подготовка необходимых отчетных данных о работе доменного цеха за нормативный период (месяц), а также произвольно указанный пользователем период работы. В качестве источников данных могут выступать результаты работы АРМов доменных печей;

централизованные информационные ресурсы центра АСУ комбината;

• представление в удобной табличной и графической форме показателей работы доменного цеха и отдельных печей в соответствии с информационными потребностями пользователя;

• автоматический поиск и отображение показателей работы, которые выходят за границы допустимых величин; диагностика режимов работы, автоматизированный поиск и оперативное отображение возможных факторов нарушения технологических режимов доменной плавки;

• сравнение результатов работы печей и цеха по фактическим данным за два произвольно выбранных периода работы.

Программное обеспечение модуля формирования технического отчета обеспечивает подготовку и формирование всех сведений о работе доменного цеха за календарный месяц или за период с начала года до указанного месяца. Разработанная архитектура системы имеет вид, представленный на prie. 9.

Программное обеспечение модуля «Расчет материального и теплового балансов доменной плавки» имеет следующие функциональные возможности: настройка исходных данных на реальные показатели доменного процесса; составление материального и теплового балансов для конкретного варианта исходных данных; прогноз влияния различных мероприятий на удельные показатели расхода кокса и расчет экономии тепла в конкретных технологических условиях.

Программное обеспечение модуля оценки газодинамического режима доменной плавки позволяет выполнить две основные задачи:

• диагностику газодинамического режима доменной плавки по фактическим показателям работы печи в базовом периоде: расчет газодинамических характеристик слоя шихтовых материалов, оценку скоростей фильтрации газа, изменения порозности шихты, степени уравновешивания шихты газовым потоком и зависимость перепадов давления от расхода дутья раздельно для верхней и нижней зон печи;

• прогнозирование газодинамического режима при изменении расхода дутья, параметров комбинированного дутья, параметров загружаемой шихты, уровня засыпи и давления колошникового газа. Возможно задание любой комбинации указанных воздействий. Пользователю предоставлена возможность корректировки гранулометрического состава агломерата и кокса через изменение процентного состава различных фракций в специальном диалоговом окне. Результаты отображения графической зависимости позволяют в наглядной форме продемонстрировать изменение зависимости перепада давления по высоте печи от минутного расхода дутья в целях оценки возможности предельно допустимой степени фор-сировки доменной плавки дутьем в прогнозном режиме.

Рис. 9. Архитектура подсистемы формирования технического отчета

Программное обеспечение подсистемы оценки шлакового режима доменной плавки предназначено для решения следующих технологических задач:

• оценки свойств шлака при заданных расходах, составах железорудных компонентов доменной шихты, флюсующих материалов и параметров процесса;

• расчета требуемого расхода одного из флюсующих материалов при изменении сырьевых условий и параметров процесса для получения шлака с заданными свойствами;

• определения требуемого соотношения компонентов железорудной части шихты при изменении сырьевых условий и параметров процесса для получения доменного шлака с заданными свойствами.

С помощью программного обеспечения подсистемы выполнен анализ шлакового режима различных периодов работы доменного цеха ОАО «ММК» и разработаны рекомендации по корректировке состава железорудной части шихты, дутьевых параметров.

Применение программного обеспечения проиллюстрировано в заключительном параграфе этой главы при изменении состава железорудной части шихты и дутьевых параметров. Так, установлено, что увеличение в желе-

зорудной части шихты доли местного агломерата с 0,58 до 0,65 за счет окатышей ССГОКа повышает основность конечного шлака, шлаки относятся к классу «коротких», имеют пониженную вязкость в области высоких температур. Для обеспечения нормального хода плавки необходима корректировка шлакового режима, например путем ввода кварцита в доменную шихту. При одинаковой доле агломерата ОАО «ММК» и окатышей ССГОК в железорудной части шихты, равной 0,440, основность конечного шлака пониженная низкая, вязкость шлака в области рабочих температур высокая, т.е. такой режим затруднен и наблюдается повышенное содержание серы в чугуне. Корректировка основности шлака путем ввода в доменную шихту известняка и одновременном повышении содержания кремния в чугуне на 0,1 % хотя и позволяет обеспечить приемлемый шлаковый режим, но приведет к увеличению расхода кокса и потере производительности печи. Показано, что при частичной замене окатышей ССГОК окатышами МихГОК доля последних в железорудной части шихты возросла с 0,084 до 0,184, при этом корректировка шлакового режима осуществлялась расходом известняка в доменную шихту. Расчетным путем обосновано, что такой вариант шихтовки хотя и обеспечивает рациональный шлаковый режим, но будет достигнут за счет перерасхода кокса и понижения производительности.

Разработанное программное обеспечение предназначено для инженерно-технологического персонала доменного цеха. Использование компьютерных подсистем модельной поддержки принятия решений свидетельствует об адекватности разработанных моделей, возможности их адаптации, настройки на конкретные условия функционирования системы и позволяет в режиме "советчика" выбирать виды материалов, их расходы для получения требуемого шлакового режима, а также оценивать газодинамический режим и технико-экономические показатели доменной плавки.

Таким образом, разработанная система позволяет на основе имеющейся фактической отчетной информации осуществлять анализ и прогнозирование производственных ситуаций в доменном цехе, а также решать технологические задачи по оценке теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки при изменении сырьевых и дутьевых параметров. Созданная система внедрена в промышленную эксплуатацию в доменном цехе ОАО «ММК».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы:

1. С использованием системного подхода разработана функциональная модель автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха (АИС АППС ДЦ) с учетом требований инженерно-технологического персонала.

2. Произведена структурная декомпозиция АИС АППС ДЦ, что позволило выделить подсистемы сбора, первичной обработки и хранения данных; визуализации данных о работе доменной печи; формирования технического отчета о работе доменных печей и цеха; сопоставительного анализа работы доменных печей и цеха; модельной оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки; диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций.

3. Создано математическое, алгоритмическое и информационное обеспечение автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха для инженерно-технологического персонала. Разработанное обеспечение позволяет формировать полный набор отчетных показателей работы доменных печей и цеха и решать технологические задачи по управлению тепловым, газодинамическим и шлаковым режимами доменной плавки.

4. Сформулированы принципы построения, разработана структура и осуществлено инфологическое моделирование базы данных АИС АППС ДЦ, в результате которого создан комплекс внешних моделей всех подсистем в виде набора взаимосвязанных ER-диаграмм, моделирующих сущностный и атрибутивный состав базы данных доменного производства. С использованием современной технологии и CASE-средств реализации (ERwin Data Modeler) сгенерирована даталогическая модель и реализована распределенная система базы данных, охватывающая практически всю сферу производственной деятельности технологического персонала доменного цеха.

5. Разработаны архитектура и структура программных модулей АИС АППС ДЦ, выполнены кодирование и отладка программного обеспечения подсистем отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки. Созданная система интегрирована в существующую информационную структуру металлургического предприятия и позволяет на основе имеющейся фактической отчетной информации осуществлять анализ и прогнозирование производственных ситуаций в доменном цехе, а также решать комплекс технологических задач.

6. Разработанная система передана Центру АСУ на сопровождение и внедрена в промышленную эксплуатацию доменного производства ОАО «ММК». Материалы работы внедрены в учебный процесс в ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» для преподавания дисциплин инженерного и информационного профилей.

зирования и планирования технологических ситуаций. Использование АИС АППС ДЦ позволит в конечном итоге повысить эффективность принятия решений инженерно-техническим персоналом в условиях нестабильности состава и качества проплавляемого железорудного сырья и кокса в доменных печах при изменении конъюнктуры рынка.

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК

1. Повышение эффективности работы доменного цеха за счет оптимального использования топливно-энергетических ресурсов / В.В. Лавров, H.A. Спирин, И.А. Бабин. А.И. Перминов, A.A. Бурыкин // Сталь. 2008. № 4. С.10-14.

2. Решение задач управления сырьевыми ресурсами сложных энергонасыщенных комплексов в металлургии в условиях экономического кризиса (на примере доменного производства) / H.A. Спирин, В.Ю. Рыболовлев, В.В. Лавров, A.B. Краснобаев,

A.A. Бурыкин // Новые огнеупоры. 2009. №9. С. 45-52.

3. Разработка программного комплекса автоматизированного рабочего места технолога доменного цеха с использованием современных информационных технологий /

B.В. Лавров, A.A. Бурыкин, А.И. Перминов, A.B. Краснобаев, H.A. Спирин // Автоматизация и современные технологии. 2009. №8. С.11-17.

4. Создание программного комплекса «АРМ технолога доменного цеха» на основе современных информационных технологий / В.В. Лавров, H.A. Спирин, A.A. Бурыкин, A.B. Краснобаев // Сталь. 2010. №1. С. 17-21.

5. Creation of software for blast-furnace workstations on the basis of up-to-date information technology / V. V. Laviov, N. A. Spirin, A. A. Burykin, A. V. Krasnobaev // Steel in Translation. 2010. Vol. 40, No. 1. P. 31-34.

6. Технология и средства разработки информационно-моделирующих систем для решения технологических задач в металлургии / H.A. Спирин, В.В. Лавров, A.A. Бурыкин, A.B. Краснобаев, А.Г. Быков // Известия Томского политехнического университета. Секция «Управление, вычислительная техника и информатика». 2010. №5. С.156— 161.

7. Комплекс модельных систем поддержки принятия решений для управления технологией доменной плавки / H.A. Спирин, В.В. Лавров, В.Ю. Рыболовлев, A.B. Краснобаев, И.Е. Косаченко, A.A. Бурыкин // Металлург. 2010. №9. С. 29-32.

8. Complex of model systems for supporting decisions made in managing blast-furnace smelting technology / N. A. Spirin, V. V. Lavrov, A. A. Burykin, V. Yu. Rybolovlev, A. V. Krasnobaev, I. E. Kosachenko // Metallurgist. 2010. Vol. 54, No. 9-10. P. 566-569.

9. Разработка системы отображения отчетных показателей доменного производства на основе Reporting Services / В.В. Лавров, H.A. Спирин, A.A. Бурыкин, A.B. Краснобаев // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т. 317. №5. С. 68-73.

Статьи, опубликованные в научных сборниках и материалах конференций

10. Структура программного обеспечения автоматизированного рабочего места технолога доменного цеха/ A.A. Бурыкин, И.А. Бабин, В.В. Лавров /I Материалы 7-й Всерос-

сийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России». Магнитогорск: МГТУ,

2006. С. 70-74.

11. Разработка пакета прикладных программ для оптимального управления топливно-энергетическими ресурсами доменного цеха / И.А. Бабин, H.A. Спирин, В.В. Лавров, A.A. Бурыкин // Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Сборник материалов Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2006. С. 238-241.

12. Комплекс прикладных программ автоматизированного рабочего места технолога доменного цеха / A.A. Бурыкин, И.А. Бабин, В.В. Лавров // Материалы 8-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России». Магнитогорск: МГТУ,

2007. С. 11-13.

13. Современная технология и инструментарий разработки программного обеспечения информационно-моделирующих систем в металлургии / В.В. Лавров, И.А. Бабин,

A.A. Бурыкин, Л.Е. Бессонова, H.A. Спирин // Труды VI Всероссийской научно-практической конференции «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве». Новокузнецк: СибГИУ, 2007. С. 14-18.

14. Формирование отчетных показателей о работе комплекса доменных печей с использованием современных информационных технологий / В.В. Лавров, H.A. Спирин,

B.Ю. Рыболовлев, A.B. Краснобаев, A.A. Бурыкин // Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении: труды IV Международной научно-практической конференции (3^4 апреля 2008 г.). М.: МИСиС, 2008. С. 240 -246.

15. Разработка программного обеспечения формирования отчетных показателей о работе комплекса доменных печей / В.В. Лавров, В.Ю. Рыболовлев, A.A. Бурыкин, A.B. Краснобаев, H.A. Спирин // Пече-трубостроение: тепловые режимы, конструкции, автоматизация и экология: труды III Международного конгресса. Екатеринбург: Инженерная мысль, 2008. С. 259 - 267.

16. Разработка программного модуля формирования отчетных показателей о работе комплекса доменных печей / A.A. Бурыкин, H.A. Спирин, В.В. Лавров // Материалы 9-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и специалистов «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России». Магнитогорск: МГТУ, 2008. С. 92-94.

17. Разработка программного модуля для настройки пакета прикладных программ «АРМ технолога доменного цеха» / М.Ф. Маликов, A.A. Бурыкин, В.В. Лавров // Материалы 9-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и специалистов «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России». Магнитогорск: МГТУ, 2008. С. 105-108.

18. Разработка программного комплекса «АРМ технолога доменного цеха» на основе современных информационных технологий / В.В. Лавров, H.A. Спирин, A.A. Бурыкин [и др.] // Труды Международной научно-практической конференции «Творческое наследие Б.И.Китаева». Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. С. 385-390.

19. Разработка программного модуля сравнения отчетных показателей работы доменного цеха / A.A. Лиханова, A.A. Бурыкин, H.A. Спирин, В.В. Лавров // Материалы X

Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и специалистов «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России. Магнитогорск: МГТУ, 2009. С. 14-17.

20. Разработка и применение математических моделей оптимального управления сырьевыми и топливно-энергетическими ресурсами в агдодоменном производстве / H.A. Спирин, В.В. Лавров, A.A. Бурыкин, A.B. Краснобаев, М.М. Малашенко // Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлургии: Сб. научных трудов. Вып. 24. 2010. С. 65-70.

21. Разработка программного комплекса анализа и прогнозирования производственных ситуаций в доменном цехе ОАО «ММК» / В.В. Лавров, A.A. Бурыкин, H.A. Спирин, A.B. Краснобаев. Системы автоматизации в образовании, науке и производстве: Труды VII Всероссийской научно-практической конференции AS'2009. Новокузнецк: СибГИУ, 2009. С. 199-204.

22. Разработка и реализация информационно-моделирующей системы управления комплексом доменных печей при изменении конъюнктуры рынка железорудного сырья и топлива / H.A. Спирин, В.В. Лавров, В.Ю. Рыболовлев, A.B. Краснобаев, A.A. Бурыкин // Системы автоматизации в образовании, науке и производстве: Труды VII Всероссийской научно-практической конференции AS'2009. Новокузнецк: СибГИУ, 2009. С. 472-477.

23. Разработка OLAP-системы интеллектуального анализа отчетных показателей работы доменных печей и цеха ОАО «ММК» / Т.С. Коль, В.В. Лавров, A.A. Бурыкин, H.A. Спирин // Студент и научно-технический прогресс. Научные труды XVII Международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям развития науки и техники: сборник статей в 3 ч. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. 4.2. С. 279284.

24. Разработка системы отображения отчётных показателей работы доменных печей и цеха ОАО «ММК» с использованием инструмента Reporting Services / Е.Ю. Череми-сина, В.В. Лавров, A.A. Бурыкин, H.A. Спирин И Студент и научно-технический прогресс: научные труды XVII Международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям развития науки и техники: сборник статей. В 3 ч. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. 4.2. С. 332-337.

25. Комплекс модельных систем поддержки принятия решений для управления технологией доменной плавки / H.A. Спирин, В.В. Лавров, В.Ю. Рыболовлев, A.B. Краснобаев, И.Е. Косаченко, A.A. Бурыкин // Труды Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования» и V Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов». М.: НИТУ «МИСиС», 2010. С. 317-322.

26. Использование технологий MS SQL Server для мониторинга и изучения отчетных показателей работы доменного производства ОАО «ММК» / В.В. Лавров, H.A. Спирин, В.Ю. Рыболовлев, A.A. Полинов, A.B. Краснобаев, A.A. Бурыкин // Труды Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Энергосберегающие технологии в металлургической промышленности» и V Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов». М.: НИТУ «МИСиС», 2010. С. 337-348.

Подписано в печать Бумага писчая. Уч.- изд. л. 1,5

Плоская печать. Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16. Усл.печ.л. 1,2. Заказ 97

Ризография НИЧ УрФУ, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Бурыкин, Андрей Александрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ОСНОВНЫХ

ЗАДА Ч ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

1.1. Особенности управления доменной плавкой в современных условиях.

1.2. Современные тенденции развития компьютерных систем поддержки принятия решений для решения задач МЕ8-уровня в металлургии.

1.3. Математическое моделирование в исследовании доменного процесса.

1.4. Современные принципы построения прикладного программного обеспечения, применяемые для создания систем поддержки и принятия решений.

1.5. Постановка задач диссертационного исследования.

Глава 2 СТРУКТУРА СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И

ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ ДОМЕННОГО ЦЕХА.

2.1. Функциональная модель автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха.

2.2. Разработка структуры подсистемы сбора, первичной обработки и хранения данных.

2.3. Разработка структуры подсистемы визуализации данных о работе доменной печи.

2.4. Разработка структуры подсистемы формирования технического отчета о работе доменных печей и цеха

2.5. Разработка структуры подсистемы сопоставительного анализа работы доменных печей и цеха.

2.6. Разработка структуры подсистем модельной поддержки принятия-решений, диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций.

2.7. Выводы.

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ, АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ

И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕШЕНИЯ

ЗАДАЧ ПО УПРАВЛЕНИЮ КОМПЛЕКСОМ

ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ.

3.1. Математическое обеспечение подсистемы формирования отчетных данных о работе доменных печей и цеха.

3.2. Математическое обеспечение подсистемы модельной поддержки принятия решений, диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций.

3.4. Выводы.

Глава 4. РАЗРАБОТКА МИФОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ БАЗЫ ДАННЫХ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ ДОМЕННОГО ЦЕХА.

4.1. Разработка инфологической модели базы данных подсистемы визуализации показателей работы доменных печей.

4.2. Разработка инфологической модели базы данных подсистемы формирования технического отчета о работе доменных печей и цеха.

4.3. Разработка инфологической модели базы данных подсистемы сопоставительного анализа показателей работы доменных печей.

4.4. Выводы.

Глава 5. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНЫХ

Введение 2011 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Бурыкин, Андрей Александрович

Актуальность работы; Отечественный и зарубежный опыт убедительно доказывает, что развитие предприятий металлургического комплекса, решение проблем качества и конкурентоспособности металлопродукции на мировом рынке требуют. коренного совершенствования систем сбора, хранения; обработки, передачи и использования, информации, применяемой как: для управления технологическими процессами,, так и для управления производством в целом. Современная;тенденция1 развития;науки;и техники характеризуется развитием, внедрением и широким использованием компьютерных систем поддержки принятия решений, в АСУП и АСУ ТП,. в основу которых положены методы математического моделирования.

Особое место в этом комплексе, технологических операций отводится доменному переделу как самому энергоемкому и сложному, на долю которого приходится до 50 % топлива, используемого в черной металлургии. .

Анализ состояния вопроса по реально используемым математическим моделям' в практике, ведения технологии доменной, плавки, показывает:, в настоящее время разрыв между потенциальными возможностями, средств автоматизации и реальными возможностями используемого программного обеспечения, огромен.

В связи с. этим. следует выделить актуальные научные проблемы, первостепенными из которых являются: -. использование. современных достижений в области математического.- моделирования, теории и практики доменной плавки, теории -управления? при разработке, автоматизированных - систем управления;. . .

Данная работа выполнялась в соответствии с Государственным контрактом Федерального агентства по науке и инновациям министерства образования и науки РФ №02.740.11.0152 «Разработка новой комплексной металлургической технологии производства . высококачественных стальных изделий массового назначения».

Цель работы. Совершенствование АСУ доменного производства путем- -разработки и внедрения автоматизированной системы анализа и прогнозирования--.производственных ситуаций доменного цеха, с ' использованием;- .математических. моделей, алгоритмов и комплекса программ. .:'. • •

Задачи исследования

1. Разработка., функциональной модели автоматизированной информационной: системы, анализа и прогнозирования« производственных ситуаций доменного цеха (АИС АППС Д1Д) с учетом требований инженерно-технологического персонала. Разработка структуры подсистем, реализующих функции АИС АППС ДЦ.

2. Разработка математического, алгоритмического и информационного обеспечения для формирования набора отчетных показателей работы доменных печей и цеха, решения технологических задач по управлению газодинамическим и шлаковым режимами доменной плавки.

3. Мифологическое моделирование базы данных АИС АППС ДЦ с использованием современной технологии и СА8Е-средств реализации, обеспечивающих интеграцию системы в существующую информационную структуру металлургического предприятия.

4. Реализация, тестирование и отладка программного обеспечения подсистем сбора, отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки. Внедрение АИС АППС ДЦ в производство.

Методы исследований

Методы исследований базируются на структурном анализе, физических закономерностях основных процессов, протекающих в доменной печи, обобщении опыта создания^ автоматизированных систем управления технологическими процессами и производствами, использовании методов математического моделирования, современных принципах разработки алгоритмического и программного обеспечения, предназначенных для автоматизированного управления сложными технологическими процессами и их комплексами в металлургии.

Научная* новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- полная функциональная модель автоматизированной . информационной системы анализа и прогнозирования

- - производственных ситуаций доменного цеха, которая включает - подсистемы сбора, хранения и отображения данных, формирования . и сопоставления-отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового - режимов доменной плавки, диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций;

- математическое обеспечение систем формирования и сопоставления отчетных показателей- работы доменного цеха с учетом требований инженерно-технологического персонала; анализа шлакового и газодинамического режимов работы печей доменного цеха путем учета зоны первичного шлакообразования, возможности раздельного контроля верхнего и нижнего перепадов давлений по высоте доменной печи;

- алгоритмическое и программное обеспечение подсистем сбора, отображения- данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха с обеспечением интеграции указанных подсистем в единую АИС АППС ДЦ;

- комплекс внешних моделей всех подсистем в виде набора взаимосвязанных ЕЫ-диаграмм, полученных на основе инфологического моделирования базы данных АИС АППС, отражающего сущностный и атрибутивный состав базы данных;

- даталогическая модель и распределенная система базы данных, базирующаяся на современной технологии и САЭЕ-средствах реализации и охватывающая практически всю сферу производственной деятельности технологического персонала доменного цеха, с введением системы в корпоративную сеть металлургического предприятия.

Практическая значимость. Разработанные функциональные модели, математическое, алгоритмическое и информационное обеспечение найдут практическое применение:

- при анализе и прогнозировании производственных ситуаций доменного цеха, решении комплекса технологических задач по управлению технологией выплавки чугуна, что повысит технико-экономические показатели доменного производства;

- создании и развитии прикладных инструментальных систем исследования, моделировании и обучении с учетом технических возможностей современных систем управления сложными агрегатами и комплексами в металлургии;

- совершенствовании режимов работы и систем управления технологическими, в частности металлургическими, объектами и их комплексами;

- разработке - автоматизированных рабочих мест инженерно-технологического персонала промышленных предприятий;

- преподавании дисциплин для студентов вузов соответствующих специальностей.

Использование результатов работы

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс в ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» для подготовки:

- инженеров по специальности 230201 — Информационные системы и технологии. Направление 654700 - Информационные системы дипломированные специалисты): «Моделирование процессов и объектов АСУ ТП», «Технология разработки программного обеспечения», «Информационные системы в металлургии»;

- бакалавров по направлению 150100 — Металлургия, профиль «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»: «Моделирование процессов и объектов в металлургии», «Информационные технологии в металлургии», «Контроль и управление технологическими процессами».

Предмет защиты:

- функциональная модель автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха, которая включает подсистемы сбора, хранения и отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки;

- инфологическая и даталогическая модели базы данных АИС АППС ДЦ, включающие в себя комплекс внешних моделей в виде набора взаимосвязанных ЕЯ-диаграмм, моделирующих сущностный и атрибутивный состав базы данных доменного производства; математическое, алгоритмическое и программное обеспечение подсистем сбора, хранения и отображения данных, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки теплового, газодинамического и шлакового режимов доменной плавки.

- международного уровня: V Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» .(Россия, Москва, 2010); Международном конгрессе «Доменное производство - XXI век» (Россия, Москва, 2010); IV

Международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (Россия, Москва, 2008); III Международном конгрессе «Пече-трубостроение: тепловые режимы, конструкции, автоматизация и экология» (Россия, Москва, 2008); научно-практической конференции «Творческое наследие Б.И. Китаева». К 100-летию рождения Б.И. Китаева (Россия, Екатеринбург, 2009); XVII Международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям развития науки и техники (Россия, Екатеринбург, 2010). — всероссийского уровня'. VI и VII Всероссийских научно-практических конференциях «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве AS'2007, AS'2009» (Новокузнецк, 2007, 2009); VII, VIII, IX, X, XI Всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и специалистов «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России» (Магнитогорск, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010); Всероссийской студенческой олимпиаде, научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых (Екатеринбург, 2006). Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 26 печатных работах, в том числе 9 научных публикациях в изданиях, рекомендованных ВАК, 17 докладах в сборниках трудов конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 181 страницах машинописного текста, включая 76 рисунков, 43 таблицы, и состоит из общей характеристики работы, 5 глав, заключения, библиографического списка из 180 источников отечественных и зарубежных авторов, 8 приложений.

Заключение диссертация на тему "Разработка и внедрение автоматизированной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы:

Таким образом, в результате диссертационной работы разработана и внедрена в АСУ доменного производства автоматизированная информационная система анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха. С ее помощью инженерно-технологический персонал реализует мероприятия, направленные на повышение качества анализа, прогнозирования и планирования технологических ситуаций. Использование АИС АППС ДЦ позволит в конечном итоге повысить эффективность принятия решений инженерно-техническим персоналом в условиях нестабильности состава и качества проплавляемого железорудного сырья и кокса в доменных печах при изменении конъюнктуры рынка.

Библиография Бурыкин, Андрей Александрович, диссертация по теме Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

1. Blast furnace Phenomena and modeling / Ed. By Yasno Omori. Elsevier applied science // London and New York. 1987. 631 p.

2. Jwanaga J. Ironmaking and Steelmaking, 1989. v. 16. № 2.p. 101—109 // Экспресс-информация «Черная металлургия». Производство чугуна, 1989. Вып. 12 и 17.

3. Lida О. Применение управляющей системы и искусственным интеллектом в доменном производстве. Application of a techniques to blast furnace operation / O.Lida, S.Taniyochi, T.IIetani II Kawasaki Steel Techn Dept, 1992, №26. C. 30-37.

4. Novikoff A. On convergence proofs for perseptrons. Proceedings of Symposium on Mathematical

5. Theory of Automata / A. Novikoff // Polytechnic Institute of Brooklyn, v. XII, 1963. P. 18-36.

6. Rosenblatt F. The perseptron, a probability model for information storage and organization in the brain / F. Rosenblatt Psychol // Rev., 65, 1958. P. 94-106.12 .Абрамов С.Д. Макрокинетика восстановления железорудных материалов газами.

7. Математическое описание / С.Д.Абрамов, Л.Ф.Алексеев, Д.З.Кудинов, А.В.Ченцов, С.В.Шаврин. М.: Наука, 1982. - 104 с.13 .Авдеев ЯП. Натурно-математическое моделирование в системах управления / В.П.Авдеев,

8. Power D. J. Web-based and model-driven decision support systems: concepts and issues. Americas Conference on Information Systems, Long Beach, California, 2000.

9. Little J.D.C. Models and Managers: The Concept of a Decision Calculus // Management Science,1970, —v. 16,—N8.

10. Атлас ишаков. Перевод с немецкого Жмойдина Г.И. / Под ред. Куликова И.С. — М.:

11. Металлургия, 1985.-208 с. \9.Бабарыкин Н.Н. Теория и технология доменного процесса: Учебное пособие. Магнитогорск: МГТУ, 2009. 257 с.

12. Балон И.Д. Фазовые превращения материалов при доменной плавке / И.Д.Балон,

13. И.З.Буклан, В.Н.Муравьев, Ю.Ф.Никулин // М.: Металлургия, 1984. 152 с.

14. Бардин И.П. Доменное производство. Справочник. Т.1. / Под редакцией И.П.Бардина II М.: Металлургиздат, 1963. — 648 с.

15. Богданди Л.Ф. Восстановление железных руд / Л.Ф.Богданди, Г.Ю.Энгель. — М.: Металлургия, 1971.-519 с.

16. Большаков В.И. Технология высокоэффективной энергосберегающей доменной плавки. — К.: Наукова думка, 2007. 411 с.

17. Боом Б. Характеристики качества программного обеспечения / Б. Боэм, Дж. Браун, X. Каспар и др.-М.: Мир, 1981.-206 с.

18. Бутан И.З. О разделении в объеме доменной печи процессов восстановления и плавления / И.З.Буклан, И.Д.Балон, Ю.Ф.Никулин // Сталь. 1972. № 2. С. 106-109.

19. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. — 399 с.

20. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на

21. С++. М.: Бином, 2001. - 560 с.

22. Вегман Е.Ф Доменное производство: Справочное издание. Т.1 Подготовка руд и доменный процесс / Под ред. Е.Ф.Вегмана II М.: Металлургия, 1989. - 496 с.

23. Вегман Е.Ф. Металлургия чугуна: учебник для вузов / Е.Ф.Вегман, Б.Н.Жеребин, А.Н.Похеиснев, Ю.С.Юсфин, В.М.Клемперт. М.: Металлургия, 1989. 512 с.

24. Впер И. В. Опыт комплексной автоматизации процессов управления производством и качеством в подразделениях ОАО «ММК» / И.В.Виер, Д.С.Каплан, В.С.Сеничев и др. // Сталь, 2007, №2.-С. 125-128.

25. Внедрение централизованной АСУ ТП доменной печи №3 увеличивает производство на заводе Ланверн фирмы British Steel. Central control boosts iron output at BritishSteel Lanwern // Steel Times. 220. 1992. №6. C.268.

26. Воскобойников ВТ. Свойства жидких доменных шлаков / В.Г.Воскобойников, Н.Е.Дунаев, А.Г.Михалевич // М.: Металлургия, 1975. 182 с.

27. Ггшева Л.Ю. Пакет прикладных программ «Автоматизированное рабочее место мастера доменной печи» / Л.Ю.Гилева, H.A. Спирин, В.Ю. Рыболовлев, A.B. Краснобаев, И.Е. Косаченко. Известия вузов. Черная металлургия, 2009, №12. - С.52-56.

28. Гиммелъфарб A.A. Автоматическое управление доменным процессом / А.А.Гиммельфарб,

29. Г.Г.Ефименко // М.: Металлургия, 1969. 309 с.

30. Гиммелъфарб A.A. Процессы восстановления и шлакообразования в доменных печах / А.А.Гиммельфарб, К.И.Котов // М.: Металлургия, 1982. 328 с.

31. Готлнб АД. Доменный процесс / А.Д.Готлиб // М.: Металлургия, 1966. 503 с.

32. Гамильтон Б. ADO.NET. Сборник рецептов. Для профессионалов. СПб.: Питер, 2005. -576 с.

33. Дворецкий С.И. Моделирование систем: учебник для студ. Высш.учеб.заведений./

34. С.И.Дворецкий, Ю.Л.Муромцев, В.А.Погонин, А.Г. Схиртладзе. — М.: Издательский центр «Академия», 2009. 320 с.

35. Девятое Д.Х. Автоматизированная система контроля и управления МНЛЗ / Д.Х.Девятов,

36. С.И.Лукьянов, О.С.Логунова, Е.С.Суспицын, В.Д.Тутарова, Д.В.Швидченко -Магнитогорск: МГТУ, 2009. 640 с. A3. Девятое Д.Х., Каплан Д.С. Корпоративная информационная система металлургического предприятия. - Магнитогорск, МГТУ, 2008. - 306 с.

37. Деннсенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 608 с.

38. Дмитриев А.Н. Двумерная математическая модель доменного процесса / А.Н.Дмитриев,

39. С.В.Шаврин // Сталь, 1996, № 12. С. 7-13.

40. Дмитриев А.Н. Исследование температурных и скоростных полей с помощью двумерной ' математической модели при использовании новых технических решений / А.Н.Дмитриев,

41. C.B. Шаврин // Сталь, 1998, № 5. С. 5-8.

42. AI. Дмитриев A.H. Основы теории и технологии доменной плавки / Л.Н. Дмитриев, П.С.Шумаков, Л.И.Леонтьев, О.П.Онорин. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - 547 с.

43. Доброскок В.А. Метод разработки новых технологических режимов доменной плавки на основе комплекса математических моделей / В.А.Доброскок, А.И.Туманов, А.В.Ганчев // Изв. вузов. Черная металлургия, 1987, № 5. С. 146-147.

44. Дьяконов В.П. MatLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании. Полноеруководство пользователя / В.П. Дьяконов. — М.: Солон-Пресс, 2003. — 576 с.

45. Ефименко Г.Г. Металлургия чугуна / Г.Г.Ефименко, А.А.Гиммельфарб, В.Е.Левченко //

46. Киев: Вища школа, 1981. —495 с.

47. Жило Н.Л. Формирование и свойства доменных шлаков / Н.Л.Жило // М.: Металлургия,1974.- 120 с.

48. Изюмский H.H. Автоматизация доменных печей / Н.Н.Изюмский, А.П.Пухов, В.Л.Сафрис, М.АЛДейтлон // Черная металлургия, 1991, № 4. С.31-36.

49. Кантор М. Управление программными проектами. Практическое руководство по разработке успешного программного обеспечения.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом Вильяме, 2002. 176 с.

50. Карл И. Разработка требований к программному обеспечению / Карл И. Вигерс М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция», 2004. - 576 с.

51. Кармайкл Э. Быстрая и качественная разработка программного обеспечения / Э.

52. Кармайкл, Д. Хейвуд // Пер. с англ. — М.: Вильяме, 2003. 400 с.

53. Трабер М. SQL. М.: Лори, 2007. - 643 с.

54. Кшпаев Б.И. Теплообмен в доменной печи / Б.И.Китаев, Ю.Г.Ярошенко, Б.Д.Лазарев // М.: Металлургия, 1966. 355 с.

55. Кшпаев Б.И. Теплотехника доменного процесса / Б.И.Китаев, Ю.Г.Ярошенко, Е.Л.Суханов, Ю.Н.Овчинников, В.С.Швыдкий // М.: Металлургия, 1978. 248 с.

56. Kumaee Б.И. Управление доменным процессом / Б.И.Китаев И Свердловск: УПИ, 1984. 94с.

57. Клименко В.А. Основы физики доменного процесса / В.А.Клименко, Л.С.Токарев // Челябинск: Металлургия, 1991. — 288 с.

58. Коберн А. Быстрая разработка программного обеспечения / А. Коберн // Пер. с англ. -М.: ЛОРИ, 2002.-314 с.

59. Колесников A.A. Современная прикладная теория управления / Под ред. А.А.Колесникова. . Таганрог: ТРТУ, 2000, ч. 1 - 400 е.; ч. 2 - 559 е.; ч. 3 - 656 с.

60. Котухов В.И. Разработка АСУТП нового поколения для доменной печи №5 КМК /

61. B.И.Котухов, С.В.Коршиков, Г.Я.Анисимов, А.Е.Кошелев, В.А.Шанин // Сталь, 1993, №4. С.22-25.

62. Краснобаев В.А. Современная автоматизированная информационная система доменнойплавки / В.А.Краснобаев, В.Ю.Рыболовлев, Н.А.Спирин и др. // Сталь. 2000. № 9. С.7-10.

63. Моисеенко Е.В. Информационные технологии в экономике: Учеб. Пособие Е.В. Моисеенко, Е.Г. Лаврушина. Владивосток: Изд-во Владивостокский гос. ун-т экономики и сервиса. - 2005. - 231 с.

64. Кулаков С.М. Принцип управления с прогнозированием: подходы к реализации иструктурные схемы. Новокузнецк, СибГИУ, 2005. — 63 с.

65. Куликов И.С. Десульфурация чугуна / И.С.Куликов // М.: Металлургия, 1962. — 306 с.

66. Курунов И.Ф. Влияние качества кокса на показатели работы доменных печей /Курунов И.Ф., Емельянов В.Л., Титов В.Н. Металлург, 2007, № 12. - С.37-39.

67. Курунов И.Ф. Доменное производство Китая, Японии, Северной Америки, Западной Европы и России. Металлург № 2, 2010. — С.69—77.

68. Курунов И.Ф. Новые средства контроля и управления доменным процессом / И.Ф.Курунов // Сталь, 2001, №8. С.58-62.

69. Курунов И.Ф. Состояние и развитие доменного производства в Китае, Японии, Северной Америке, Западной Европе и России // Сталь, 2010, № 4. — С. 11.

70. Курунов И.Ф., Ященко С.Б. Методика расчета технико-экономических показателей доменной плавки. Научные труды Московского института стали и сплавов, 1983, №152. — С.57-64.

71. Лавров В.В. Повышение эффективности работы доменного цеха путем оптимальногоиспользования топливно-энергетических ресурсов / В.В.Лавров, Н.А.Спирин, И.А.Бабин, А.И.Перминов, А.А.Бурыкин. Сталь, 2008, №4. - С. 10-13.

72. Лавров В.В. Модельная поддержка принятия решений распределении природного газа и кислорода в доменном производстве / В.В.Лавров, И.А.Бабии, Н.А.Спирин. — Известия вузов. Черная металлургия, 2007, №12. С.46-48.

73. Лавров В.В. Реализация модельных систем поддержки принятия решений для управлениятехнологией доменной плавки / В.В.Лавров, Н.А.Спирин, А.А.Полинов, М.Ф.Гибадулин, А.В.Краснобаев, О.П.Онорин. Сталь, 2010, №4. - С. 31.

74. Лавров В.В. Создание программного комплекса «АРМ технолога доменного цеха» наоснове современных информационных технологий / В.В.Лавров, Н.А.Спирин, А.А.Бурыкин, А.В.Краснобаев. Сталь, 2010, №1. - С. 17-21.

75. Ларман К. Применение UML и шаблонов проектирования / Пер. с англ. — М.: Вильяме,2006.-736 с.

76. Леоненков A.B. Решение задач оптимизации в среде MS Excel / A.B. Леоненков. СПб.:

77. БХВ-Петербург, 2005. 704 с.

78. Леонтьев Л.И. Пирометаллургическая переработка комплексных руд / Л.И.Леонтьев,

79. Н.А.Ватолин, С.В.Шаврин, Н.С.Шумаков // М.: Металлургия, 1997. 432 с.

80. Лнсиенко В. Г., Суханов Е.Л., Морозова В.А., Дмитриев А.Н., Загайнов С.А., Пареньков

81. A.Е. Развитие трехуровневых АСУТП в металлургии (коксовые и бескоксовые процессы):Учебное пособие/Под ред. В.Г.Лисиенко. -М.: Теплотехник, 2006. 328 с.

82. Майерс Г. Надежность программного обеспечения / Пер. с англ. Ю.Ю.Галимова / Под ред.

83. B.Ш.Кауфмана. -М.: Мир, 1980. 360 с.

84. Макконнел С. Совершенный код. Мастер-класс / С.Макконнел // СПб.: Питер, 2005. 896 с.

85. Малыхана М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование / М.П.Малыхина. -. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 512 с.

86. Мишар Ж. Тепловые балансы и теплообмен в доменной печи / Ж.Мишар // М.: Металлургиздат, 1963.- 151 с.

87. Мойкин В.И. Анализ работы доменной печи на комбинированном дутье с применениемметода математического моделирования / В.И.Мойкин, Н.М.Бабушкин, Б.А. Боковиков // Сталь, 1984, №4.-С. 9-14.

88. Мойкин В.И. Теплотехнический анализ работы доменной печи на металлизованной шихте методом математического моделирования / В.И.Мойкин, Б.А.Боковиков, Н.М.Бабушкин // Сталь, 1978, № 11. С. 982-986.

89. Мыишяев Л.П. Прогнозирование в системах управления / Л.П.Мышляев, В.Ф.Евтушенко.

90. СибГИУ. Новокузнецк, 2002, - 358 с.

91. Никитин Г.М. Определение параметров вязкопластичной зоны в доменной печи / Г.М.Никитин, В.Н.Беляков, Н.Т.Данаев // Сталь. 1992. №4. С. 11-16.

92. Новоженов Ю.В. Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем. М.: «Аргуссофт компании», 1998. - 342 с.

93. Овчинников Ю.Н. Нестационарные процессы и повышение эффективности доменной ' плавки / Ю.Н.Овчинников, В.И.Мойкин, Н.А.Спирин, Б.А.Боковиков // Челябинск:1. Металлургия, 1989. 120 с.

94. Одитрв И.О. Профессиональное программирование. Системный подход. 2-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 624 с.

95. Онорин О.П. Компьютерные методы моделирования доменного процесса / О.П.Онорин, Н.А.Спирин, В.Л.Терептьев, Л.Ю.Гилева, В.Ю.Рыболовлев, И.Е.Косаченко, В.В.Лавров, А.В.Терентьев; под ред. Н.А.Спирина. — Екатеринбург: УГТУ—УПИ, 2005. 301 с.

96. Онорин О.П. Фильтрация железистых шлаковых расплавов через коксовую насадку / О.П.Онорин, В.И.Гладышев, Л.И.Каплун // Изв. вузов. Черная металлургия, 1997, № 2.1. C. 11-14.

97. Оптнер С. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем / . С.Оптнер. М.: Сов. Радио, 1975. - 272 с.

98. Основы инженерии программного обеспечения. 2-е изд. Пер. с англ. / К.Гецци, М.Джазайери, Д.Мандриоли. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 832 с.

99. Остроухое М.Я. Процесс шлакообразования в доменной печи. — М.: Металлургиздат, 1963.-223 с.

100. Остроухое М.Я. Справочник мастера-доменщика / М.Я.Остроухов, ЛЛ.Шпарбер // М.: Металлургия, 1976. 304 с.

101. Павлов М.А. Металлургия чугуна. 4.2. Доменный процесс / М.А.Павлов // М.: Металлургия, 1949. 628 с.

102. Петров Б.Н. Теория моделей в процессах управления / Б.Н.Петров, Г.М.Уланов, Н.И.Гольденблат, С.В.Ульянов. М.: Наука, 1978. - 224 с.

103. Писи Дж.Г. Доменный процесс. Теория и практика: Пер. с англ. / Дж.Г. Писи, В.Г. Давснпорт, Под ред. Карабасова Ю.С. // М.: Металлургия, 1984. — 142 с.

104. Пузанов В.П. Введение в технологии металлургического структурообразования / В.П.Пузанов, В.А.Кобелев / Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 501 с.

105. Рамм А.П. Современный доменный процесс / А.Н.Рамм // М.: Металлургия, 1980. 304 с.

106. Раскин Д. Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем / Пер. с англ. СПб: Символ-Плюс, 2003. -272 с.

107. Pacm А., Миссон М. Совмещенная графическая интерпретация материального и теплового балансов доменной печи. Черная металлургия: экспресс-информация ВИНИТИ, 1968, №13. реф.79.-С.14-41.

108. Рихтер Дж. Программирование на платформе Microsoft .NET Framework. Мастер класс / Дж.Рихтер // М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция», 2005. — 512 с.

109. Розенберг Д. Применение объектно-ориентированного моделирования с использованием UML и анализ прецедентов / Д. Розенберг, К. Скотт / Пер. с англ. М.: ДМК, 2002.- 160 с.

110. Рыков А.С. Модели и методы системного анализа: принятие решений и оптимизация. -М.: МИСИС; Изд. Дом «Руда и металлы», 2005. -352 с.

111. Савчук Н.А., Курунов И.Ф. Доменное производство на рубеже XXI века. АО «Черметинформация», «Новости черной металлургии за рубежом», 2000. 42 с.

112. Садовый А. В. Концепция построения интегрированной АСУТП доменного производства/ А.В.Садовый, В.И.Романенко, Н.Г.Тищенко, Р.С.Велянский. Сталь, 2009, №9. - С. 107— 110.

113. Салихов З.Г. Системы оптимального управления сложными технологическими объектами: монография / З.Г. Салихов, Г.Г. Арунянц, Л.А. Рутковский. М.: Теплоэнергетик, 2004. - 496 с.

114. Haiim Б. Microsoft SQL Server 2005. Руководство администратора. — M.: Вильяме, 2008. -816с.

115. Самарский А.А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / А.А. Самарский, А.П. Михайлов // М.: Наука, Физматлит, 1997. 320 с.

116. Свойства кокса и их влияние на показатели доменной плавки /Япония/// Новости черной металлургии за рубежам, 2008, №5. С.15-22.

117. Серов Ю.В. Автоматизация доменных печей. Итоги XX века / Ю.В.Серов // Сталь, 2001, №8.-С. 45-51.

118. Серов Ю.В. Развитие автоматизации доменных печей / Ю.В. Серов // Сталь, 1993, №4. -С. 10-16.

119. Совершенная технология управления и систем контроля для доменной печи / Otsuka Ii., е.а. II Сумитомо киндзоку=8ишкошо Metals. 1992. 44. №1. С. 161-172.

120. Советов Б. Я. Моделирование систем: Учебник для студентов вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2001. 343 с.

121. Нгшьсен П. SQL Server 2005. Библия пользователя. М.: Вильяме, 2008. - 1232 с.

122. Соломахии КС. Планирование и управление в черной металлургии с помощью ЭВМ / И.С.Соломахин, А.Е.Фатеев // М.: Металлургия, 1972. — 162 с.

123. Cnupwi Н.А Информационные системы в металлургии // Н.А.Спирин, Ю.В.Ипатов,

124. B.И.Лобанов, В.А.Краснобаев, В.В.Лавров, В.Ю. Рыболовлев, В.С.Швыдкий,

125. C.А.Загайнов, О.П.Онорин. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - 617 с.

126. Спирин H.A. Теплообмен и повышение эффективности доменной плавки / H.A. Спирин, Ю.П. Овчинников, B.C. Швыдкий, Ю.Г. Ярошенко. Екатеринбург: УГТУ, 1995. 243 с.

127. Спирин H.A. Введение в системный анализ теплофизических процессов металлургии / Н.А.Спирин, В.С.Швыдкий, В.И.Лобанов, В.В.Лавров // Екатеринбург: УГТУ, 1999. 205 с.

128. Cnupwi H.A. Оптимизация и идентификация технологических процессов в металлургии / Н.А.Спирин, В.В.Лавров, С.И.Паршаков, С.Г.Денисенко // Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2006.-307 с.

129. Спирин H.A. Принципы построения и реализация математических моделей оптимального управления сырьевыми и топливно-энергетическими ресурсами в аглодоменном производстве / Н.А.Спирин, В.Ю.Рыболовлев, В.В.Лавров, О.П.Онорин,

130. A.И.Перминов // IV Всероссийская научно-практическая конференция «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве»: труды. Новокузнецк, 2003. С. 355359.

131. Спирин H.A. Пакет прикладных программ «Автоматизированное рабочее место инженерно-технического персонала доменной печи» / Н.А.Спирин, Л.Ю.Гилева,

132. B.Ю.Рыболовлев, И.Е.Косаченко, О.П.Онорин, В.В.Лавров, А.В.Краснобаев. Творческое наследие Б.И.Китаева: труды междунар. науч.-практ. конф. 11 — 14 февраля 2009 г. -Екатеринбург : УГТУ УПИ, 2009. - С.395-399.

133. Стефанович М.А. Анализ хода доменного процесса. Свердловск: Металлургиздат, 1960.-286 с.

134. Суковатин И.В. Информационные технологии в практике металлургического . комбината// Сталь, 2010, № 5. С. 133-135.

135. Тараканов А.К. Совершенствование средств контроля и управления доменной плавкой /

136. A.К. Тараканов // Международный конгресс доменщиков «Производство чугуна на рубеже столетий», 7—12 июня 1999 г.: труды. Днепропетровск; Кривой Рог: ПОРОГИ, 1999. -С.37-42.

137. Тарасов В.П. Газодинамика доменного процесса / В.П.Тарасов // М.: Металлургия, 1982.-222 с.

138. Тереитьев B.JI. Интегрированная модельная система поддержки принятия решений для управления доменной плавкой /В.Л.Терентьев, В.Ю.Рыболовлев, П.А.Спирин, Л.Ю.Гилева, С.А.Загайнов, И.Е.Косаченко // Сталь, 2004, №9. С. 9-11.

139. Товаровский ИГ. Анализ показателей и процессов доменной плавки / И.Г.Товаровский,

140. B.В.Севернюк, В.П.Лялюк // Днепропетровск: ПОРОГИ, 2000. 420 с.

141. Товаровский И.Г. Доменная плавка. — Днепропетровск: Пороги, 2009. -765 с.

142. Товаровский И.Г. Применение математических методов и ЭВМ для анализа и управления доменным процессом / И.Г.Товаровский, Е.И.Райх, К.К.Шкодин, В.А.Улахович // М.: Металлургия, 1978. 204 с.

143. Товаровский И.Г. Совершенствование и оптимизация параметров доменного процесса / И.Г. Товаровский // М.: Металлургия, 1987. 192 с.

144. Товаровский И.Г. Эволюция доменной плавки / И.Г.Товаровский, В.П.Лялюк // Днепропетровск: ПОРОГИ, 2001. 424 с.

145. Троелсен Э. С# и платформа .NET. Библиотека программиста / Э.Троелсен // СПб: Питер, 2006. 796 с.

146. Edwards J.S. Expert Systems in Management and Administration — Are they really different from Decision Support Systems? // European Journal of Operational Research, 1992.— Vol. 61.—pp. 114—121.

147. Маклаков C.B. Моделирование бизнес-процессов с BPWin 4.0 M.: Диалог-МИФИ, 2002. - 224 с.

148. Цылев Л. M. Восстановление и шлакообразование в доменном процессе / Л.М. Цылев // М.: Паука, 1970.-158 с.

149. Цымбал В.П. Математическое моделирование металлургических процессов. М.: Металлургия, 1986. 240 с.

150. Цымбал В.П. Математическое моделирование сложных систем в металлургии / В.П.Цымбал // Кемерово; М.: Издательское объединение «Российские университеты»: Кузбассвузиздат АСТШ, 2006. - 431 с.

151. Ченцов A.B. Балансовая логико-статистическая модель доменного процесса / А.В.Ченцов, Ю.А.Чесноков, С.В.Шаврин // М.: Наука, 1991. 92 с.

152. Шаврин C.B. Восстановление, теплообмен и гидродинамика в доменном процессе / Под ред. С.В.Шаврина// Труды института металлургии У ФАН СССР. Часть 1, вып. 24, 1970. 130 с. Часть 2, вып. 26, 1972. 140 с.

153. Шаврин C.B. Математическое моделирование доменного процесса / Под ред. проф. С.В.Шаврина // Институт металлургии УрО РАН. Екатеринбург: УрО РАН, 1994. 72 с.

154. Шумаков Н.С., Дмитриев А.Н., Гараева О.Г. Сырые материалы и топливо доменных печей (характеристика и методы подготовки). Екатеринбург: УрО РАН, 2007.392 с.

155. Шур А.Б. Использование балансовых расчетов для текущего анализа результатов доменной плавки / А.Б.Шур, Н.Н.Лепило, А.Э.Литвик // Всесоюзная конференция «Моделирование процессов в шахтных и доменных печах»: тезисы докладов. Свердловск, 1988. — С.41-42.

156. Юзов О.В., Седых A.M., Афонин С.З. Тенденции изменения экономических показателей развития черной металлургии России // Проблемы черной металлургии и материаловедения, 2008, №2. С.67-73.

157. Юзов О.В., Седых A.M., Афонин С.З. Экономические показатели и проблемы развития черной металлургии России // Черная металлургия: Бюл.ин-та «Чермегинформация», 2005, №4.-С. 14-20.

158. Юсфин Ю.С. Доменная печь агрегат XXI века / Ю.С.Юсфин, И.Г.Товаровский, П.И.Черноусов, В.А. Шатлов // Сталь, 1995, №8. - С. 1-8.

159. Юсфин Ю.С. Металлургия железа / Ю.С.Юсфин, Н.Ф.Пашков. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. 464 с.

160. Юсфин Ю.С. Металлургия чугуна / Под ред. Ю.С.Юсфина. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. 774 с.

161. Юсфин Ю.С. Основные направления ресурсосбережения в доменном производстве и его влияние на окружающую среду // Сталь, 2010, № 4. — С. 12.

162. Брауде Э. Технология разработки программного обеспечения: пер. с англ. / Э.Брауде. СПб.: Питер, 2004. - 655 с.

163. Ларсон Б. Microsoft SQL Server 2005 Reporting Services. Традиционные и интерактивные отчеты. Создание, редактирование и управление. M.: HT Пресс, 2008. — 608 с.

164. Ларсон Б. Разработка бизнес-аналитики в Microsoft SQL Server 2005. СПб: Питер, 2007. - 684 с.

165. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. Пер.с англ. 8-е изд. / К.Дж.Дейт. М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. — 1328 с.

166. Ведение доменной плавки. Технологическая инструкция ТИ 101-Д-22-2002. ОАО ММК, 2008 г

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00