Труды седьмого конгресса сталеплавильщиков
(г. Магнитогорск, 15—17 октября 2002 г.)
М.: Черметинформация, 2003. — С. 261—264.

Оптимизация сталеплавильного производства на основе применения комплексной АСУТП

А.К. Бабичев, И.В. Деревянченко, А.В. Старосоцкий, С.А. Храпко, А.В. Гальченко, О.Л. Кучеренко, А.В. Черновол

СЗАО «Молдавский металлургический завод», г. Рыбница,
ООО «НПП ОРАКУЛ», г. Донецк,
Донецкий национальный технический университет, г. Донецк

Технологическую и экономическую эффективность выплавки, внепечной обработки и разливки стали обычно связывают с новым оборудованием и технологиями, иногда забывая о соответствующих требованиях к современным автоматизированным системам управления технологическими процессами. Вместе с тем, реализация комплексной АСУТП сталеплавильного производства может позволить существенно снизить себестоимость, а также решить целый ряд других технологических, экономических и организационных задач современного металлургического производства.

Затронуты некоторые аспекты экономической и технологической целесообразности реализации комплексной АСУТП. Рассмотрены принципы построения комплексной АСУТП сталеплавильного производства и опыт ее конкретной реализации на примере АСУТП ЭСПЦ Молдавского металлургического завода.

Анализ автоматизированных систем управления технологическими процессами многих металлургических предприятий СНГ приводит к мысли о том, что, зачастую, их развитие и становление осуществляется без четкого замысла, а иногда и просто повинуясь веяниям моды и/или агрессивной маркетинговой политике некоторых производителей аппаратного и программного обеспечения. Ситуация может усугубляться отсутствием строгой постановки задач службам автоматизации со стороны руководства и технологов предприятий. В результате часто возникает вопрос: почему каждое сталеплавильное производство гордится своей технологией, но почти никогда не задумывается о соответствии существующей на производстве системы управления особенностям и достоинствам этой технологии? Почему в развитии и становлении АСУТП недостаточно активно участвуют технологи предприятий? Есть ли смысл менять ситуацию, а если есть — как это сделать?

Опыт развития сталеплавильного производства и АСУТП Молдавского металлургического завода подсказывает некоторые правила, соблюдение которых может позволить обеспечить соответствие АСУТП решаемым технологическим и экономическим задачам.

Первичная формализация технологии

Постановка «технологической» задачи перспективной и оценка эффективности существующей АСУТП должна начинаться с формализации технологии в таком виде, в каком ее может воспринять АСУТП в целом или хотя бы существующая на заводе база данных.

Процесс формализации сам по себе приводит к систематизации, а иногда и к переосмыслению некоторых технологических приемов и решений, что при соответствующей организации производства позволяет повысить привлекательность продукции предприятия. В результате формализации АСУТП сможет не просто облегчить процесс управления механизмами, составлять отчеты и рисовать картинки, а вести процесс выплавки и обработки стали именно так, как это нужно технологу.

«Тотальная» автоматизация по единому замыслу

Процесс и результат первичной формализации технологии, конечно, должен зависеть от состояния автоматизированной системы управления. Существующую на ММЗ АСУТП сталеплавильного производства с полными на то основаниями можно уже сегодня назвать комплексной, особенно, если сравнить ее с АСУТП сталеплавильных комплексов большинства металлургических предприятий СНГ.

Однако, современное состояние мирового и отечественного рынка металлопродукции, металлургической науки и информационных технологий заставляет трактовать понятие «Комплексная АСУТП сталеплавильного производства», как минимум, следующим образом:

• автоматизация основных технологических операций;
• «сквозное» информационное сопровождение организации, технологии и техники исполнения процесса выплавки, обработки, разливки стали и отгрузки товарной заготовки;
• моделирование технологических процессов и «поведения» агрегатов от подготовки лома до выдачи заготовки на стан;
• адаптация моделей во взаимодействии с системами информационного сопровождения (замеры температуры, отборы проб, результаты механических испытаний и т.п.);
• моделирование сталеплавильного производства в целом на основе моделирования процессов на отдельных агрегатах;
• взаимодействие с системами планирования и подготовки производства (портфель заказов, склад готовой продукции, материалов и энергоносителей), а также АСУТП смежных производств (прокатного стана и т.п.).

В процессе поэтапной реализации описанного выше комплексного подхода к развитию АСУТП сталеплавильного производства Молдавского металлургического завода:

• создана и развивается система базовой автоматизации всех технологических процессов сталеплавильного производства;
• вычислительные средства систем управления объединены в единую информационную сеть;
• создана «сквозная» система информационного сопровождения технологических процессов сталеплавильного производства (Пример — Система автоматического формирования паспорта плавки, Распределенная задача «Диспетчер ЭСПЦ»);
• унифицируется программная и аппаратная реализация «частных» систем управления (в частности — систем управления трактами сыпучих ДСП, УКП и вакууматора);
• в состав АСУТП ДСП—2 интегрирована система моделирования, обеспечивающая рациональный автоматический режим ведения плавки;
• введена в эксплуатацию система оптимизации процесса легирования на сливе;
• разрабатывается «управляющая» модель технологических процессов при обработке на установке «печь—ковш»;
• идет промышленное освоение математической модели в составе комплексной АСУТП МНЛЗ—2;
• разработана модель оптимизации нагрузки прокатного стана.

А в чем же отдача?

Быстрая окупаемость затрат на реализацию систем с «управляющими моделями» (как правило, не более года) диктуют не только технологическую, но и экономическую целесообразность реализации систем с «управляющими моделями».

Еще большей отдачи стоит ожидать от АСУТП сталеплавильного производства, где все агрегаты оснащены адекватными управляющими моделями. В этом случае будет обеспечена возможность:

• оптимизировать не просто выполнение технологических операций в рамках предписанной технологии, но и саму технологию;
• автоматизировать процесс создания и освоения новых технологий выплавки и обработки стали;
• обеспечить оперативную оптимизацию режимов работы агрегатов для обеспечения наивысшей или заданной производительности производства;
• реализовать систему оптимизации работы цеха для получения максимальной прибыли в рамках сменного, суточного или другого задания (заказ, портфель заказов).

О взаимодействии АСУТП сталеплавильного производства с системами управления предприятием

В последние годы развитие информационных технологий на металлургических предприятиях СНГ чаще связывается с внедрением интегрированных пакетов типа R3 и OracleApplication. Конечно, наличие систем управления предприятием — требование времени, но их эффективность трудно обеспечить без учета специфических особенностей конкретного металлургического производства.

Организация должного взаимодействия системы управления предприятием (АСУП) и АСУТП сталеплавильного производства способно повысить привлекательность и эффективность обеих.

Так, получение информации о заказах, ценах и ресурсах повысит эффективность АСУТП в вопросах оптимизации по себестоимости и прибыли. Комплексная АСУТП может существенно облегчить процесс наполнения базы данных АСУП достоверной информацией, а также самостоятельно и/или во взаимодействии с программным обеспечением АСУП осуществить оперативный автоматический расчет себестоимости цельнолитой заготовки.

Объединение же технологической базы данных и базы данных предприятия представляется авторам статьи не лучшим выходом из-за различных требований к ним с точки зрения объема и быстродействия. Более того, некоторые специфические особенности будут способствовать при таком объединении снижению достоверности информации используемой как АСУТП, так и АСУП. На ММЗ разделены технологическая (более быстрая, но меньшая по объему) база данных и база данных предприятия (большего объема, но с меньшим быстродействием), но организован оперативный обмен информацией между ними. Такая схема позволяет повысить устойчивость систем управления в целом и облегчить организацию профилактических работ сетевого и серверного оборудования.

Требования к технологическому оборудованию

Как правило, появление нового технологического оборудования приводит к необходимости модернизации программного и аппаратного обеспечения существующей АСУТП. В целом, это здоровое явление, однако не стоит забывать, что при наличии на предприятии развитой и востребованной АСУТП последняя должна суметь обеспечить информационное сопровождение работы большинства механизмов и устройств и выдачу необходимых управляющих воздействий им. Если это не учесть вовремя, то затраты на модернизацию или создание программного обеспечения могут быть выше затрат на приобретение и установку такого оборудования, или механизм или устройство будут функционировать вне системы управления, что вряд ли в полной мере будет способствовать повышению эффективности производства.

В последние годы поставка технологического оборудования осуществляется, как правило, со средствами базовой автоматизации. Это, вроде, хорошо, но с комплексным подходом при создании систем автоматизации может быть никак не связано. (Например, потому, что относятся к программно-техническим средствам в таком случае, как к чему-то факультативному или второстепенному). Следствие — несоответствие аппаратных и программных средств, поставляемых вместе с оборудованием, принципам, заложенным при создании АСУТП, что приводит, как минимум к:

• увеличению «разношерстности» парка вычислительной техники и системного программного обеспечения, а значит и к увеличению затрат на их техническое обслуживание, а иногда и к искажению кадровой политики предприятия;
• отвлечению сил и средств на модернизацию как существующей АСУТП, так и «вычислительных ресурсов» вновь поставленного оборудования.

Все сказанное выше относится и к контрольно-измерительным приборам. Тут существует еще один «подводный камень». Развитие средств разработки программного обеспечения делает привлекательным разработку вспомогательных программ специалистами, для которых понятие «комплексный подход» просто пустой звук. Очень трудно в таком случае объяснить, что даже очень хорошая программа может не найти своего места в «цельной» АСУТП, а иногда и стать вредной для системы.

К сожалению, описанные выше проблемы имеют лишь «организационное» решение. Смысл организационной деятельности сводится к:

• выработке единой стратегии и принципов развития системы автоматизации;
• жесткой координации деятельности всех подразделений предприятия, занятых созданием и обслуживанием систем управления;
• тесному сотрудничеству и взаимодействию «технологических служб» и подразделений автоматизации (хотя бы потому, что что-то серьезное и перспективное сегодня создается чаще на стыке областей знаний).

Требования же к организации поставки нового оборудования, оказывается, «просты до безобразия»:

• его назначение и спецификация должны обсуждаться специалистами предприятия (в том числе и специалистами информационных технологий) до принятия решения о его приобретении, а не после.

На Молдавском металлургическом заводе выполняется ряд мероприятий, предназначенных для недопущения возникновения подобных проблем:

• осуществляется реорганизация служб автоматизации;
• обозначены единые принципы формирования парка вычислительной техники и сетевого оборудования;
• разработана стратегия применения системного программного обеспечения и средств разработки;
• сформулированы общие требования к программному обеспечению, создаваемому специалистами предприятия;
• организовано тесное взаимодействие технического персонала и специалистов АСУТП в процессе создания и эксплуатации систем управления.

Выводы

1. Современное рентабельное сталеплавильное производство должно обладать адекватной комплексной АСУТП.
2. Реализация комплексного подхода при создании АСУТП невозможна без тесного взаимодействия технологов предприятия и специалистов информационных технологий.
3. Продуманная организация позволяет уменьшить издержки на создание АСУТП, а также ускорить процесс и обеспечить быструю окупаемость на каждом этапе.

© А.К. Бабичев, И.В. Деревянченко, А.В. Старосоцкий, С.А. Храпко,
А.В. Гальченко, О.Л. Кучеренко, А.В. Черновол, 2003