РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ

СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ ДОМЕННОГО ЦЕХА

С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ

КОМПЛЕКСОМ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ

Лавров Владислав Васильевичкандидат технических наук, доцент кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» (г.Екатеринбург)

E-mail: lv@tim.ustu.ru. Web: http://vlavrov.professorjournal.ru

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Цель работы

Повышение эффективности управления

комплексом доменных печей путем разработки

автоматизированной информационной системы

анализа и прогнозирования производственных

ситуаций доменного цеха

2

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Задачи работы• 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.

• 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, оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов в группе доменных печей.

• Инфологическое моделирование базы данных АИС АППС ДЦ с использованием современной технологии и CASE-средств реализации, обеспечивающих эффективную организацию и сопровождение специализированного информационного и программного обеспечения системы, а также ее интеграцию в существующую информационную структуру металлургического предприятия.

• 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, оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов в группе доменных печей. Внедрение АИС АППС ДЦ в производство.

3

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Разработка системы

4

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Описание подсистем

Автоматизированная система анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха

Функциональная структура системы

5

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Формирование технического отчета о работе доменных печей и цеха

Сопоставительный анализ работы доменных печей и цеха

Визуализация данных о работе доменных печей

Сбор, первичная обработка и хранение данных

Газодинамический режим

Шлаковый режим

Модельная поддержка принятия решений

Тепловой режим

Система анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха

Прогнозирование технологических ситуаций и диагностика работы доменных печей

Газодинамический режим

Шлаковый режим Тепловой режим

Баланс Fe

Баланс S

Баланс Zn

Баланс Ti

Баланс CaO

Баланс Cr

Баланс VБаланс

щелочей

Составление материальных балансов

Оптимальное распределение топливно -энергетических ресурсов

Оптимальное распределение топливно -энергетических ресурсов

– источник данных; – представление данных

Фрагмент функциональной модели системы (уровень A0)

6

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Структура подсистемы сбора данных

7

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Структура подсистемы визуализации данных

8

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Параметры жидких продуктов плавки

Численные значения показателей

Формирование списка доступных

показателей

Модуль визуализации данныхПараметры шихты

Параметры дутья

Параметры колошникового газа

Комплексные показатели

Отображение данных

на форме

Формирование отчета

Экспорт отчета Графические тренды

База данных ИВЦ ДЦ

Структура подсистемы формирования технического отчета доменного цеха

9

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Структура подсистемы моделирования доменной плавки

10

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Обобщенная структура базы данных системы

11

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Разработка системы

12

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Описание подсистем

Автоматизированная система анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха

Подсистема визуализации среднесменных и среднесуточных показателей работы доменных печей

13

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Подсистема формирования технического отчета доменного цеха

14

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Подсистема оценки газодинамического режима доменной плавки (базовый период)

15

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Подсистема оценки газодинамического режима доменной плавки (проектный период)

16

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Подсистема оценки шлакового режима доменной плавки (базовый период)

17

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Подсистема оценки шлакового режима доменной плавки (проектный период)

18

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Подсистема расчета теплового баланса доменной плавки

19

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Подсистема оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов в группе доменных печей

20

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

К постановке задачи

Подсистема оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов в группе доменных печей

21

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Окно отображения основных базовых показателей работы доменных печей

Подсистема оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов в группе доменных печей

22

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Окно установки ограничений на каждую печь

Подсистема оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов в группе доменных печей

23

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Окно отображения результатов расчета по отдельным печам

Окно изменения параметров работыдоменных печей в проектном периоде

Подсистема оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов в группе доменных печей

24

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Отображение результатов

25

Подсистема мониторинга отчетных показателей работы доменного цеха в корпоративной сети комбината

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Сервер отчетов доменного цеха

Сервер баз данных доменного цеха

Внешние модели базы данных

Химический состав шихтовых материалов

Технологические показатели

Качество кокса

Удельные расходы материалов и ресурсов

Производство чугуна

Сведения о выпусках чугуна

Сведения о простоях

Сведения о состоянии оборудования

Каталог отчетов

Таблицы Графики

Технологические задачи

Технические отчеты ДЦ

Анализ качества кокса

Анализ качества чугуна

Анализ параметров дутья и интенсивности плавки

Анализ производства чугуна

Анализ состава и качества шихты

Анализ шлакового режима

Клиенты (пользователи отчетов)

`

Главная страница

26

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Визуализация отчетных показателей на Web-сервере ОАО «ММК»

Перечень диаграмм

27

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Визуализация отчетных показателей на Web-сервере ОАО «ММК»

28

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Визуализация отчетных показателей на Web-сервере ОАО «ММК»

Интерактивныйтренд

29

Интерактивная таблица

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Визуализация отчетных показателей на Web-сервере ОАО «ММК»

Технологические задачи

30

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

Визуализация отчетных показателей на Web-сервере ОАО «ММК»

Заключение

31

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)

1. С использованием системного подхода разработана функциональная модель автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха (АИС АППС ДЦ).

3. Произведена структурная декомпозиция АИС АППС ДЦ. Выделены 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 поддержки принятия решений, диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций.

5. Создано математическое, алгоритмическое и информационное обеспечение АИС АППС ДЦ, положенное в основу создания программного комплекса, интегрированного в корпоративную структуру ОАО «ММК».

7. Сформулированы принципы построения, разработана структура и осуществлено инфологическое моделирование базы данных АИС АППС ДЦ с использованием современных CASE-средств проектирования.

9. Разработаны архитектура и структура программных модулей АИС АППС ДЦ, выполнено кодирование программного обеспечения подсистем: отображения среднесменных и среднесуточных показателей, формирования и сопоставления отчетных показателей о работе доменных печей и цеха, модельных систем оценки газодинамического и шлакового режимов доменной плавки, теплового баланса, оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов группы доменных печей, визуализации отчетных и расчетных показателей на Web-сервере.

11.Программный комплекс передан в Управление информационных технологий на сопровождение и внедрен в промышленную эксплуатацию доменного производства ОАО «ММК».

Спасибо за внимание!

32

XVI международная конференция «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, Украина, НМетАУ, 4-6 октября 2011 г.)