CC BY
54
Технологические аспекты производства качественной катанки
Сычков А.Б.
13. Магематическоемоделирование механических свойств катанки изсталитипа Св-08Г2С / В.В. Парусов, А.Б. Сычков, МА. Жигарев, С.Ю. Жукова и др. // Строительство, материаловедение, машиностроение. Днепропетровск: ПГАСиА, 2006. Вып. 36. Ч. 2. С. 20-26.
УДК 621.771.237.001.57
В. А. Третьяков, Е. А. Варшавский, И. П. Мазур, В. А. Ненахов
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СОСТАВЛЕНИЯ МОНТАЖНЫХ ПАРТИЙ НА НШСГП 2000 ОАО «НЛМК»
Ручное составление монтажных партий на прокатку в условиях НШСГП 2000 ОАО «НЛМК» в силу огромного количества производ-ственных заказов и технологических ограничений, а также постоянно изменяющихся условий производства является чрезвычайно трудоёмким и требует от инженера-фабрикатора максимальной концентрации внимания и опыта. Составление монтажных партий, по сути, представляет собой планирование производства на стане, что, в свою очередь, требует от составленного плана оптимальности В качестве критериев оптимальности могут выступать: максимально возможный размер (вес) монтажной партии, температура (при горячем посаде), срочность выполнения заказов и ряд других. Таким образом, процесс формирования монтажной партии представляет собой комбина-торную задачу большой размерности, оптимальное решение которой невозможно без привлечения математического аппарата. В качестве такого аппарата предлагается применить линейное про -граммирование [1, 2]. В дирекции по информационным технологиям ОАО «НЛМК» совместно с ЛГТУ разработана математическая модель формирования монтажных партий на прокатку в ус -ловиях НШСГП 2000 ОАО «НЛМК» [3].
Монтажная партия (монтаж) представлена в виде табличной формы последовательности вы -полнения заказов (заявок) на прокатку на стане в течение одной кампании рабочих валков клетей чистовой группы. Условно монтажные партии подразделяются на следующие типы:
- монтаже анизотропной электротехнической (трансформаторной) сталью;
- монтаж с изотропной электротехнической (динам ной) сталью;
- монтаж с подкатом 1-й группы отделки поверхности;
- монтаже тончайшим прокатом;
- монтаже подкатом;
- монтаже особонизкоуглеродистой сталью;
- монтаже низкоуглеродистой сталью.
Для формализации процесса были проанализированы все используемые при составлении монтажных партий ограничения, в результате чего сделан вывод о целесообразности представ-
ления монтажной партии в ввде последовательности из зон. Каждая зона монтажной партии характеризуется рядом параметров (атрибутов):
- минимальный и максимальный объем зоны (наличие отличного от нулевого минималь-ного ограничения на объем - признак обязательности зоны к заполнению);
- положение зоны в монтажной партии;
- признак расширения/сужения (характеризует направление изменения ширины от начала до конца зоны);
- признак наличия в зоне самого широкого сляба в монтажной партии;
Единицы измерения первых двух атрибутов зоны монтажной партии, вследствие разной природы накладываемых на зону технологических ограничений, могут быть самыми разными: тонны, метры, количество слябов и другие.
В результате зона представляет собой место в монтажной партии, в котором можно осуществить прокатку слябов, обладающих набором определенных допустимых для данного места характеристик:
- геометрические характеристики (толщина и ширина сляба и полосы);
- группа металла по марке стали (динамная, трансформаторная, углеродистая, низколе-гированная и др.);
- карта нагрева по технологической инструкции;
- технологический маршрут дальнейшей об -работки заказа на комбинате (АНО, КП, товарный и др.);
- группа отделки поверхности.
Эти характеристики определены в произ-водственных заказах.
На каждую зону монтажной партии накладываются ограничения, обусловленные технологической инструкцией. Эти ограничения регламентируют максим альный и минимальный размер зо -ны в монтажной партии, а также положение зоны в монтаже. На практике имеет место сочетание отдельных типов монтажных партий в одной.
Кроме ограничений, накладываемых на зоны, существуют ограничения, накладываемые на монтажные партии в целом. К таким ограниче-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВДАВЛЕНИЕМ
ниям относятся: ограничения на максимальный и минимальный объём монтажной партии, ограничения на длину прокатываемых полос «одной ширины» (под полосами «одной ширины» под -разумеваются полосы, имеющие разность в ширинах не более 20 мм), а также ограничения, обусловленные требованиями, предъявляемыми к отдельным типам монтажных партий (например, на монтажную партию с трансформаторной сталью накладывается условие загрузки всего металла монтажа в нагревательные печи стана перед началом прокатки).
Кроме того, к монтажным партиям предъявляются требования по изменению ширины сля-бов по длине монтажной партии. В основе этого требования заложено стремление уменьшить неравномерность износа бочки рабочего валка при прокатке типоразмеров разной ширины. В связи с тем, что задание условий, описывающих изменение ширин слябов по длине монтажной партии в ввде дополнительных ограничений, подставляемых в общую систему ограничений [3], не представляется возможным, был разработан алгоритм поиска границ по ширине для всех зон монтажной партии, состоящий из двух этапов:
- поиск начального приближения;
- по пытка улуч ше ния по луч е нног о ре ше ния. Алгоритм поиска начального приближения
(этап 1) границ по ширине для всех зон монтажной партии заключается в следующем:
- диапазон изменения ширины слябов разбива-ется на заданное равное количество частей;
- осуществляется перебор всех возможных вариантов границ зон по ширине для монтажной партии. Число вариантов значительно сокращает то условие, что минимальное зна-
чение границы по ширине для предыдущей зоны является максимальной границей по ширине для последующе йзоны;
- для каждого варианта распределения границ зон по ширине создается и решается модель целочисленного линейного программирова-ния, при этом на условия допустимости производственного заказа в зону накладывается условие попадания ширины слябов заказа в полученные границы зоны по ширине;
- лучшим признается вариант с наибольшей целевой функцией при условии, что наибольший шаг изменения ширины слябов по длине монтажной партии находится в допустимых пределах.
На втором этапе осуществляется попытка улучшить полученное на первом этапе решение путем применения метода прямого поиска Хука -Дживса. Эта попытка далеко не всегда оканчивается успешно, как впрочем, не всегда оканчивается успехом и поиск отличного от нулевого на -чального приближения (этап 1), так как при ре -шении системы ограничений в общем случае возможны следующие ситуации:
- система ограничений несовместна, поэтому отыскание оптимального решения не воз -можно;
- система ограничений имеет единственное решение;
- система ограничений имеет конечное число решений (имеется замкнутая область допустимых решений); оптимальное решение отыскивается среди решений, принадлежащих данной области;
- система ограничений имеет бесчисленное множество решений
Общий алгоритм автоматического составления монтажной партии состоит в последовательном решении всех типов монтажных партий с одинаковыми исходными данными и выборе лучшей в соответствии с заданными критериями отбора.
Реализация разработанной модели в ввде АРМ инженера-фабрикатора стана горячей прокатки в составе информационной системы планирования производства комбината позволит оптимально, с точки зрения задаваемых критериев, формировать монтажные партии из портфеля производст-венных заказов (см. рисунок).
В качестве критериев оптимизации могут выступать,
АРМ инженера-фабрикатора НШСГП 2000 ОАО «НЛМК»
Автоматизация процесса составления... партий... Третьяков В.А, ВаршавскийЕ.А.,МазурИ.П., Ненахов ВА.
например, срочность выполнения заказов, такие монтажные партии для прокатки полос,
температура слябов заказов, а также ряд дру- которые при повышении производительности
тих, что, в свою очередь, позволит в дальней- стана снизят расход ресурсов (топливо, валки
шем автоматически оперативно формировать и т.д.).
Библиографический список
1. АшмановС.А. Линейноепрограммирование. МНаука, 1981.
2. МуртафБ. Современноелинейноепрограммирование. М.: Мир, 1984.
3. Математическая модель формирования монтажных партий на прокатку в условиях НШСГП 2000 ОАО НЛМ К // Про-изводствопроката. 2006. N° 8. С. 16-21.
УДК 621.01: 539.4
А. Г. Колесников, Р. К. Вафин, А. А. Мальцев
АППАРАТУРА ДЛЯ МОНИТОРИНГА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ПРОКАТНЫХ СТАНОВ
Потери из-за недостаточной долговечности металлургического оборудования очень велики: на все ввды ремонта ежегодно расходуется около 25% капитальных вложений в металлургию , кроме того, на ремонтных работах занято более 20% рабочих отрасли и примерно треть металлорежущих станков.
В рамках разработанной федеральной программы «Техническое перевооружение и развитие металлургии России» предусмотрен переход от системы планово-предупредигельных ремонтов (ППР) к новой системе ремонтов по фактическому состоянию на основе результатов диагностирования. Недостаток системы ППР заключается в том, что план ремонтов составляется по среднестатистическим данным о выходе из строя деталей и узлов, что зачастую приводит к замене исправного оборудования и не исключает аварии между ремонтами. Подсчитано, что затраты на ремонт оборудования без системы диагностики составляют, в среднем, 60% от его первоначальной стоимости, а с системой диагностики такие затраты в десять раз меньше. Однако существующие системы диагностики оборудования
имеют недостаток: при диагностировании не вычисляется остаточный ресурс.
В МГТУ им. Н.Э. Баумана разработана аппаратура для мониторинга остаточного ресурса (рис. 1), включающая: датчики температуры (ДТ), вибрации (ДВ) и крутящего момента (ДМ); модули измерения температуры (МИТ), вибрации (МИВ) и крутящего момента (МИМ), собранные в измерительный блок (ИБ); индикаторы темпе -ратуры (ИТ), вибрации (ИВ) и крутящего момента (ИМ). Канал измерения температуры (Т), канал измерения вибрации (В) и канал измерения крутящего момента (М) имеют выходы на аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
Основным звеном аппаратуры для мониторинга является персональный компьютер (ПК), на котором установлено программное обеспечение (ПО) (рис. 2), объединяющее программу оцифровки сигналов с датчиков и программу вычисления остаточного ресурса, составленную на основании новой методики расчета цикловой нагруженности и усталостной долговечности [ 1].
С помощью этой аппаратуры можно контролировать, например, температуру масла ре-
т
ДТ
В
ДВ
М
дм
► МИВ
мим
ИБ
ИТ
ив
им
Ь:
£г
гж
\
по
Рис. 1. Схема измерительной части и общий вид аппаратуры
