CC BY
20
Н. А. Квасова, доцент, кафедра естественнонаучных и социально-гуманитарных дисциплин, Магнитогорский филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации, г. Магнитогорск, Россия, tinatin58@mail.ru
ИННОВАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПО МОНИТОРИНГУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В последние годы появляется все больше примеров эффективного сегментирования внешней среды на основе формирования технической политики. Отмеченное касается также мониторинга и реинжиниринга деловых процессов, сопровождающихся ростом качественных характеристик конечной продукции, выпускаемой хозяйственными образованиями промышленности1. Это объясняется осознанием хозяйствующими субъектами научной потребности в росте конкурентоспособности на основе использования апробированных научных концепций и методик, адаптированных к рыночной ситуации. Рассмотрению вопросов применения математических и экономе-трических зависимостей при решении прикладных задач управления в промышленности посвящены работы В. С. Мхитаряна, А. М. Дуброва, Л. И. Трошина, Т. А Дубровой, Г. Г. Мельниковой. Их интересы концентрировались на анализе деятельности предприятий как хозяйствующих субъектов, при этом вне сферы интересов оставались технологические аспекты управления процессом производства.
В статье использованы методы статистического и эконометриче-ского анализа для мониторинга технологических процессов с целью рационализации количества управляемых
Именно технологическая готовность оборудования и обеспечивает возможность минимизации непроизводительных затрат.
параметров и управляющих воздействий с получением прямого экономического эффекта от экономии ресурсов. Уменьшение числа контролируемых параметров ведет к снижению вероятности ошибочных решений, воздействию на значимые факторы и к точности реализации принятых решений в ходе мониторинга технологических процессов.
Особенно актуальной рассматриваемая проблема является для металлургических корпораций, обладающих значительным экономическим потенциалом2. Его эффективная реализация сегодня во многом определяется формированием стратегий развития, основанных на мониторинге деловых процессов. Данный вопрос в статье будет рассмотрен на примере ММК (Магнитогорский металлургический комбинат).
В предшествующие годы уже отмечен интерес к стратегии хозяйствования корпоративных промышленных образова-ний3. Углубленное изучение экономических аспектов их функционирования и развития проведено на материале ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» — ведущего предприятия металлургической отрасли России. В 2002 г. на Маг-
нитогорском металлургическом комбинате в цехе покрытий был введен в строй агре-
ДИСКУССИЯ
журнал научных публикаций ^
гат непрерывного горячего цинкования (АНГЦ). ОАО «ММК» с пуском АНГЦ превратился в крупнейше- -го в России производителя оцинкованного стального листа, применяемого при изготовлении широкого спектра изделий сложной формы, среди которых особенно выделяются кузовные детали авто- = мобилей. Кроме этого, продукция АНГЦ применяется для строительства зданий, сооружений и корпусов бытовой техники. АНГЦ полностью автоматизирован. В нем используется ряд специальных технологий, позволяющих получить тонкий автолист на уровне мировых стандартов. С 2005 г. до 50 % продукции, выпускаемой агрегатом непрерывного горячего цинкования, потребляется агрегатом полимерных покрытий, работающим в этом же цехе.
В настоящее время ОАО «ММК» входит в тройку предприятий, производящих весь оцинкованный прокат в стране (в эту тройку также входят: «Северсталь» и Новолипецкий металлургический комбинат). Доля ОАО «ММК» на внутреннем рынке оцинкованной ленты составляет около 20 %. Возникновение дефектов гипотетически может происходить по разным причинам, однако АНГЦ отличается очень высоким качеством готового продукта, т. е. практическим отсутствием брака. Такое положение характеризует культуру производства на ММК как бережливую. Показатель степени наличия брака, сведенный в реальности практически к нулю, свидетельствует как об обеспечении бережливого производства, так и о развитой экологической культуре. В то же время необходимо дать классификацию видов дефектов оцинкованного стального листа с оценкой их влияния на сортность продукции.
Производственный менеджмент ОАО «ММК» ориентируется на полное выполнение заявок потребителей в срок, обусловленный догово-
Показатель степени наличия брака, сведенный в реальности практически к нулю, свидетельствует как об обеспечении бережливого производства, так и о развитой экологической культуре.
ром. Именно технологическая готовность оборудования и обеспечивает возможность - минимизации непроизводительных затрат. Подобный подход формирует практически обусловленный, экономически обоснованный результат производственной деятельности, проявляющийся минимальными расходами на ликвидацию потерь. Дефект, пропущенный службой технического контроля, в дальнейшем не может быть обнаружен до поступления продукции к потребителю. Обнаружение дефекта приводит к оформлению рекламации, что обуславливает измеримые в денежном выражении потери, а также наносит урон торговой марке предприятия. Потери второго рода опаснее прямых экономических потерь, так как в современном мире весьма ценится соблюдение качества.
Прямые экономические потери представляют собой транспортные затраты на поставку материала взамен бракованного, ущерб, причиненный потребителю, если предъявление рекламации сопровождается срывом заключенных контактов с третьими лицами, а также затраты на выпуск продукции, заменяющей рекламационную.
На продукцию агрегата непрерывного горячего цинкования (АНГЦ) с момента начала работы рекламации не предъявлялись, в связи с чем потери от пропуска дефекта носят гипотетический характер и в дальней-
шем анализе могут учитываться только по литературным данным, имеющим отношение к другим производствам.
Управление качеством является важной частью производительного процесса. Использование статистических методов в системе управления качеством позволяет оперативно получать объективную информацию и целенаправленно разрабатывать мероприятия по его повышению.
Технологический процесс получения оцинкованной полосы разработан на несколько производственных операций; каждая из которых оказывает влияние на качество готовой продукции:
— химическая очистка полосы влияет на качество восстановления механических свойств при нагреве;
— операции термообработки и цинкования являются основными при восстановлении требуемых механических свойств и обеспечении требуемого качества цинкового покрытия;
— операция дрессировки придает поверхности полосы дополнительные прочностные свойства;
— операция пассивации формирует на поверхности полосы защитную пленку;
На протяжении технологического процесса горячего цинкования на АНГЦ контролируется 223 параметра, которые в разной степени оказывают влияние на качество готовой оцинкованной полосы.
Поскольку представленный объем данных достаточно большой, то для начала были исследованы 138 параметров, характеризующих радиационный нагрев полосы.
В среднем процесс термического отжига в каждой зоне нагрева и выдержки (9 зон) характеризуется семнадцатью параметрами. В том числе температуры в зоне, измеряемые двумя термопарами (температура первой и последней радиационной труб), температура продуктов сгорания, разрежение в дымоотводящем канале; расходы газа и воздуха на зону, количество включенных горелок и другие4.
Автором статьи в 2007-2008 гг. было проведено исследование возможности мониторинга технологического процесса с це-
Дефект, пропущенный службой технического контроля, в дальнейшем не может быть обнаружен до поступления продукции к потребителю.
лью оценки качества продукции, в ходе которого решалась следующая задача: выявить из имеющегося набора данных перечень показателей, которые предполагается использовать для оценки качества готовой продукции на АНГЦ.
Для этого необходимо решить следующие проблемы:
1. Установить, существуют ли статистические связи между анализируемыми переменными или признаки статистически независимы.
2. Уменьшить размерность исследуемого пространства для выявления наиболее информативных показателей, включая выявление латентных факторов.
При решении поставленной задачи использованы методы регрессионного, корреляционного и кластерного анализов.
В результате проведенного корреляционного анализа с использованием пакета программ <^ТАТКТ1-СА» был выявлен ряд тесно коррелируемых параметров. Это позволило исключить их из рассмотрения.
Подобный содержательный анализ показал аргументированную возможность количественного сокращения объема выборки до 82 «существенно» значимых факторов (параметров).
Проведение в дальнейшем кластерного анализа позволило разбить измеряемые факторы на шесть основных групп. Наиболее удачная классификация была получена с применением метода Уорда с измерением расстояний в евклидовой метрике. Для приведения признаков к одинаковым единицам измерения была проведена нормировка каждого признака путем деления центрированной величины на среднее квадрати-ческое отклонение. Результаты кластерного анализа показывают, что расход газа и количество включенных горелок, а также разрежение в коллекторе отходных газов образуют два ярко выраженных кластера. Это позволяет предположить, что с помощью факторного анализа можно перейти от данных 27 показателей к построению всего двух-трех соответствующих интегральных показателей, являющихся линейной ком-
Рис. 1. Результат кластерного анализа с использованием объединения факторов
в кластеры методом Уорда
бинацией исходных показателей, адекватно характеризующих процесс (рис. 1).
При проведении многофакторного ана-
Х7, Х8 — текущий расход воздуха и газа в зону;
Х9 — разрежение в коллекторе отходя-
лиза влияния различных технологических щих продуктов сгорания в зоне;
параметров процесса на качество конечного продукта, в качестве приоритетного использован температурный режим на участке нагрева полосы. Простое регрессионное
Y1, Y2,...,Y7 — показания термопар, измеряющих температуру рабочего пространства в зонах;
Y т — показания оптического пироме-
уравнение вряд ли в состоянии отразить все тра, измеряющего температуру полосы на
особенности статистической связи температурных параметров в зонах нагрева, как от внутризонных факторов, так и друг от друга,
выходе из участка нагрева.
Полученная система одновременных эконометрических уравнений имеет вид:
<
С71, = 324.27-0.2030X1, + 0.04047X2, + 0.5325X3,-2 + 0.1602X4(-1 -0.0135Х8М4 У2, = 334.547 + 0.354X3,+2 + 0.247X4,+1 + 0.02X5,-4 - 0.014X7,-4 + 0.053X8,_6 У3, = 313.459 + 0.005^7(-14 + 0.0448X8(-14 --0.4596X1,-13 + 0.0338X2, + 0.3596X,-4 + 0.349^4, -0.0008X6(-10 У4, = 200.3085 + 0.2496X3, + 0.1865X4, - 0.0057X7(-10 + 0.4034X2(-1 У 5, = 531.6073 + 0.7847X4, + 0.0648X8,-21 - 0.1535X2(-9 + 0.0075X6,-19 У 6, = 63.0457 + 0.1436X1,-1 - 0.0183 X4í-1 + 0.0066X8í-1 У7, = 325.1553 + 0.3538X3, - 0.0338X4,+10 + 0.0013X5,=2 + 0.2063X2,-1 - 0.0681X9, ^ = 3.072 - 0.066У1,+17 + 0.191У 3,+1 + 0.1823У 4, + 0.3016У 5,+21 + 0.347><7
г+1
поскольку исследуемый процесс является динамическим. Поэтому следует полагать, что как управляющие, так и управляемые факторы (параметры) связаны между собой кросскорреляционной функцией. Это обстоятельство должно быть учтено в качестве временного фактора при корреляционном многократном анализе.
В свою очередь для каждой зональной термопары были определены собственные параметры, определяющие значение температуры в зоне, и включены в уравнение теоретической линии регрессии.
Полученные регрессионные уравнения для семи зон нагрева были объединены затем в систему одновременных эконометри-ческих уравнений5.
В модель включены следующие параметры (факторы), измеряемые в каждой зоне:
XI — количество включенных горелок;
Х2, Х3 — температура первой и последней радиантных труб;
Х4 — температура продуктов сгорания в дымоотводящем канале зоны нагрева;
Х5, Х6 — задание РГО-регулятору в зоне по воздуху и по газу;
На основании полученных регрессионных уравнений с учетом значимых факторов (параметров) прогнозировались температуры рабочего пространства во всех зонах. Точность прогноза варьировалась для различных зон, однако во всех случаях не опускалась ниже 78 %.
Наиболее точные прогнозы получены для 3, 4, 6 и 7 зон.
Числовые характеристики точности прогноза температуры по отношению к измеряемой температуре для седьмой зоны представлены в табл. 1.
Таблица 1 Числовые характеристики точности прогноза температуры рабочего пространства в седьмой зоне
Характеристика Фактическое значение Предсказанное значение Остатки
Минимальное значение 736,0948 735,8002 -3,45245
Максимальное значение 774,2422 773,3840 2,44092
Среднее 750,1916 750,1788 0,01283
Медиана 749,7377 749,8740 -0,07315
ДИСКУССИЯ
журнал научных публикаций
Рис. 2. Мониторинг прогнозируемых и фактических значений температуры в седьмой зоне
Мониторинг прогнозируемых и измеренных (фактических) значений температур во времени для седьмой зоны нагрева приведен на рис. 2.
При режиме управления, рассчитанном с использованием предложенной модели, для случая равномерного распределения топлива с целью обеспечения максимального продления срока эксплуатации радиантных труб расход топлива составляет 950-955 м3/час против 1 035-1 040 м3/час в условиях отсутствия гибкого регулирования. Снижение общего расхода топлива на отделение нагрева составит в этом случае:
1 037,5 - 952 =85 м3/час.
В ценах 2007 г. предварительный ожидаемый экономический эффект при стоимости 1 000 м3 природного газа для условий АГНЦ 921,03 руб/м3 составляет:
0,085 * 921,03 = 78,29 руб/час.
Полученный экономический эффект от использования эконометрических зависимостей не исчерпывается экономией расходов на топливо.
Проведенный полный статистический и эконометрический анализ деятельности
хозяйственного образования по мониторингу технологических процессов показал эффективность управленческих решений в промышленности. Инновационный характер проведенного исследования обусловлен сочетанием технологического анализа качества продукции и современного математического аппарата. ^4
1. Хаммер М. Реинжиниринг корпорации: Манифест революции в бизнесе / М. Хаммер, Дж. Чампи. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 1997.
2. Леготин Ф. Я. Управленческая экономика фирмы / Ф. Я. Леготин, А. Н. Попов. Екатеринбург: УрГЭУ, 2005.
3. Банатурский Н. В. Управление промышленной корпорацией на основе использования стратегий сотрудничества и роста. Автореф. дис. ... канд. экон. наук. Тюмень: ТюмГУ, 2005.
4. Квасова Н. А. Математическое моделирование температурных параметров, влияющих на качественные характеристики конечной продукции АНГЦ. Магнитогорск: МаГУ, 2009.
5. Квасова Н. А. Оценка динамики потерь на агрегате непрерывного цинкования по видам дефектов. Магнитогорск: МаГУ, 2009.
