Публикации: АСУТП Теория и технология Научные работы Главная

Автоматизация в промышленности, №8, 2009.

О роли систем информационного сопровождения
в повышении конкурентоспособности сталеплавильной продукции

Старосоцкий А.В., Храпко С.А., Щербина Т.В., Онищук С.В.

 

Рассмотрены некоторые аспекты создания и использования систем информационного сопровождения технологических и производственных процессов для повышения эффективности сталеплавильных производств и снижения себестоимости их продукции

Мировой финансовый кризис очень больно ударил по отечественной металлургии, остановив десятки предприятий. Среди многих (зачастую и более значимых) причин, определивших ужасающее положение дел в отрасли, выделим неспособность ныне существующих автоматизированных систем большинства сталеплавильных заводов обеспечить необходимый уровень информационного сопровождения технологических и производственных процессов. Похоже, «шальные» цены на заготовку, зафиксированные в первой половине 2008 года, развратили собственников, уделявших внимание только повышению объемов производства и забывавших о необходимости выполнения работ по снижению себестоимости выпускаемой продукции. В то незабываемое время на рынке комфортно себя чувствовали и те предприятия, которые затрачивали, скажем, 1000 кВт·ч энергии на тонну стали, и те, у кого эти затраты составляли 350-400. Такая «уравниловка» не могла длиться долго, что наглядно продемонстрировал не заставивший себя ждать 2009-ый год, который безжалостно наказал «безбашенных гонщиков за сиюминутной прибылью».

Может показаться, что вполне резонно прозвучит вопрос: «А при чем здесь автоматизация?» Попробуем объяснить это на небольшом примере, касающемся дуговой сталеплавильной печи как потребителя основных энергетических потоков электросталеплавильного завода.

Несколько лет тому назад на одном из металлургических предприятий России мы внедряли систему дистанционного управления устройствами ввода альтернативных источников энергии в электродуговую печь. Не по контрактным обязательствам, а, скорее, из альтруистических побуждений вывели на экран монитора системы управления три «цифры»:

Казалось бы, ничего необычного, никаких теорий массового обслуживания, симплекс-методов и прочих Канторовичей с его «чуждой» для отечественной металлургии теорией оптимального распределения ресурсов: есть дискретный сигнал от концевого выключателя, что свод открыт, - считаем время нахождения печи в открытом состоянии. Однако, и этого оказалось достаточно, чтобы столкнуться с шокировавшей нас реакцией технологического персонала печи: «Что, и эти цифры теперь увидят руководители цеха и предприятия? Нет, нам такая система не нужна, уберите эту чушь, она работать не будет».

Конечно, в конкретном случае стоит еще и в тех же киловатт-часах посчитать и вывести не только на экран, но и в паспорт плавки потери тепла и увеличение технологического цикла из-за подобной осознанной, случайной или нерасторопности по неумению технологов.

Но дело, конечно, далеко не только в этом одном взятом для примера сигнале – подобных хоть и простых, но информативных сигналов сотни. Из обработки подобных сигналов и складывается для начала полноценный паспорт плавки. Да-да, именно паспорт, который есть у каждого гражданина той или иной страны, а должен быть и у каждой плавки. Но именно с этим документом, позволяющим организатору производства оперативно реагировать на искажения энерготехнологического режима и необоснованное увеличение себестоимости металла, дела порою обстоят еще хуже. Причем, плохо не только на медленно и своими силами реконструируемых старых сталеплавильных производствах, но и на недавно построенных «под ключ» солидными европейскими фирмами так называемых «мини-милах».

Нельзя сказать, что гранды европейской металлургии типа DANIELI, Siemens-VAI, STG Group и т.д. строят плохие заводы. Нет, заводы хорошие, и системы базовой автоматизации добротные, однако комплексные системы информационного сопровождения технологических процессов обычно не включаются европейцами в основной контракт поставки оборудования. В результате на вновь построенных заводах зачастую в лучшем случае существует возможность отпечатать (даже не получить в электронном виде) сокращенный и недостаточно информативный (не говоря уже о низком качестве перевода на русский язык) рапорт выплавки (обработки, разливки) на отдельном агрегате сталеплавильного производства (печи, установке печь-ковш, вакууматоре, машине непрерывного литья заготовки). А далее тот же представитель технического отдела, стремящийся провести анализ хотя бы серии плавок по всей технологической цепочке, «пальчиками» вносит цифры из таких рапорта в таблицу Exel-а, затрачивая на это не менее половины своего рабочего времени. Если технолог дотошный и настойчивый, то для расчета и анализа себестоимости он еще сбегает в бухгалтерию, где выпишет на бумажку стоимость материалов и энергоносителей, и опять пальчиками к таблице. Можно ли в таких условиях оперативно выполнить качественный анализ и предложить организационные, технические и технологические решения, которые будут способствовать повышению эффективности предприятия и конкурентоспособности его продукции?

Несложно «нарисовать» целую галерею подобных картинок, после знакомства с которой последует вывод: любому металлургическому предприятию нужна полноценная технологическая база данных с гибкой системой сбора информации и наличием возможности генерации отчетных форм. К сожалению, обладают такой базой данных только некоторые отечественные металлургические заводы. Далее стоит вопрос, кто все это будет создавать? Авторам известны три основных подхода к обеспечению информационно-вычислительных потребностей металлургических предприятий:

  1. Своя IT-служба или дочерняя компания способна решать задачи автоматизации и информационного сопровождения в полном объеме. В этом случае посторонние IT-компании привлекаются к развитию информационной системы предприятия редко и, как правило, для совместной с собственными специалистами реализации масштабных и наукоемких проектов;
  2. Заводская IT-служба или дочерняя компания способна решать задачи сопровождения существующих систем в полном объеме, а задачи развития - частично. В этом случае к созданию новых даже не очень масштабных систем в большинстве случаев привлекаются специализированные организации, которые передают Заказчику по завершению работ исходные тексты своих программ для их последующего развития и сопровождения;
  3. Заводская IT-служба предназначена только для повседневной эксплуатации и незначительного ремонта. В этом случае Заказчик заключает Договор на сопровождение и развитие информационной системы со специализированным предприятием.

Пример первого варианта развития информационных систем – Молдавский металлургический завод (г. Рыбница, Приднестровье). Там задача информационного сопровождения технологических процессов решена на очень высоком уровне, а отчетные формы, позволяющие оперативно выполнять анализ и корректировку технологии и организации производства, пожалуй, лучшие из тех, что можно встретить на постсоветском пространстве. Следует заметить, что это, увы, не уберегло завод от существенного спада производства в период мирового финансового кризиса, однако служба автоматизации сделала все от нее зависящее, чтобы этого спада не допустить.

Значительная часть отечественных металлургических заводов для развития и сопровождения своих информационных систем выбирает второй вариант. Такие предприятия имеют в штате своих IT-подразделений квалифицированных специалистов, умеющих работать с базами данных. Но и им без взаимодействия с технологами, способными корректно поставить задачу, достаточно сложно создать полноценную систему информационного сопровождения технологических и производственных процессов.

Большинство же из вновь построенных «под ключ» минизаводов содержат в своем составе IT-службы, которые способны обеспечить только повседневную эксплуатацию уже имеющихся на предприятии программно-технических комплексов. Таким предприятиям для создания полноценных систем информационного сопровождения технологических и производственных процессов не обойтись без услуг специализированных IT-компаний. В этом случае далеко не всегда затраты на развитие информационных систем будут меньше, чем у тех заводов, которые выбрали иной подход к комплектованию своих подразделений автоматизации.

Причина, прежде всего, в том, что на этапе заключения контрактов с изготовителями сталеплавильных комплексов зачастую не оговаривается необходимость передачи заказчику исходных текстов поставляемых программных средств или хотя бы протоколов обмена информацией с системами базовой автоматизации. В результате возникает ряд проблем дальнейшего развития производства. Например, рано или поздно, но у сталеплавильного цеха возникает необходимость оснастить тот или иной сталеплавильный агрегат дополнительным оборудованием - газокислородной горелкой, установкой по вдуванию порошкообразных материалов, устройствами донной продувки и т.п. Если поставку осуществляет не та организация, которая строила сталеплавильный комплекс, то с новым оборудованием поставляется автономная система управления, сложно интегрируемая или вообще не интегрируемая в существующую автоматизированную систему управления.

Конечно, из подобной ситуации выход есть, и не один. Например, стоит учесть, что при построении систем базовой автоматизации стандартом де-факто у основных европейских изготовителей металлургического оборудования стало использование устройств децентрализованной периферии типа ET-200M и им подобных. В этом случае можно построить «двухмастерную» систему в сети PROFIBUS DP. Подобный подход нами был применен при модернизации системы управления трактом сыпучих материалов дуговой сталеплавильной печи Донецкого электрометаллургического завода. В результате была создана система с горячим резервированием, в которой осталась работоспособной как прежняя система управления, так и вновь созданная, при этом был улучшен и обмен информацией с технологической базой данных. По большому счету, сделать можно все, если на то есть воля руководителя соответствующего производства и понимание необходимости развития информационных систем.

А вот с волей все далеко не просто. Дело в том, что посчитать экономический эффект от внедрения той же полноценной базы данных достаточно сложно. Сама по себе технологическая база данных, система сбора информации и формирования отчетных форм напрямую не приводит к снижению себестоимости выпускаемой продукции, улучшению качества выплавляемой стали, расширению сортамента и повышению прибыли предприятия. Однако адекватный анализ информации, хранимой в технологической базе данных, существенным образом улучшает эффективность принимаемых решений, которые в свою очередь решают перечисленные выше задачи. Современное сталеплавильное производство, внедряющее у себя соответствующие программно-технические комплексы, получает в результате внедрения косвенный экономический эффект, который уже через несколько лет (а иногда и месяцев) в десятки раз превышает затраты на их внедрение. Поэтому нужно убеждать лиц принимающих решение, а так же разрабатывать не только программное обеспечение и отчетные формы, но одновременно и методику их использования технологами и организаторами производства в своей повседневной деятельности.

Для примера рассмотрим принципы создания и использования простой системы учета и анализа простоев. Даже беглое знакомство с показателями работы большинства отечественных электросталеплавильных комплекса свидетельствует о том, что основной резерв повышения их эффективности сосредоточен именно в сокращении непроизводительных потерь времени. Предположим, что на предприятии

1.Соответствующим приказом установлены следующие нормативы:

2. В случае отклонения показателей от плановых контролер ОТК и/или начальник смены в отчете по плавке (доводке, разливке) указывает причину и время простоя (удлинения цикла плавки);

3. В базе данных предприятия создается система таблиц и система формирования отчета для учета простоев в виде, примерно указанном в таблице 1:

 

ID

Время

Номер плавки

Агрегат

Бригада

Длительность

Причина

Описание

Служба

Последствия

Принятые меры

Рекомендации

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

Таблица 1.Примерный вид таблицы базы данных «Учет простоев».

Где:

    1. ID - идентификатор простоя;
    2. Время начала простоя;
    3. Номер плавки, на которой произошел простой;
    4. Агрегат, на котором зафиксирован простой (ДСП, УКП, МНЛЗ);
    5. Номер бригады, на смене которой произошел простой;
    6. Длительность простоя;
    7. Формализованная причина простоя;
    8. Устное описание причины в текстовом виде;
    9. Служба, признанная ответственной за простой
    10. Устное описание последствий, к которым привел простой (например, потеря серии на МНЛЗ, выход из строя оборудования и т.д.);
    11. Устное описание мер, принятых для предупреждения повторения простоев в дальнейшем;
    12. Устное описание рекомендаций по изменению технологии, организации производства;

4. Создается система ведения таблицы, которая предполагает заполнение ее полей следующим образом:

    1. Формируется автоматически программным обеспечением базы данных в момент ввода данных полей C, F, G;
    2. Вводится соответствующим контролером ОТК при сдаче смены;
    3. Вводится соответствующим контролером ОТК при сдаче смены;
    4. Вводится соответствующим контролером ОТК при сдаче смены;
    5. Формируется автоматически программным обеспечением базы данных в момент ввода данных полей C,F,G;
    6. Вводится соответствующим контролером ОТК при сдаче смены;
    7. Поле делится на два – «Причина, назначенная первично» и «Причина утвержденная». Первичную причину заполняет контролер ОТК при сдаче смены, а утвержденную – заместитель начальника цеха по производству по результатам разбора;
    8. Вводится соответствующим контролером ОТК при сдаче смены;
    9. Поле делится на два – «Предварительная» и «Утвержденная». Предварительно ответственную за простой службу указывает начальник смены, а вводит контролер ОТК при сдаче смены. Окончательно службу, ответственную за простой, указывает зам. начальника цеха по производству;
    10. Вводится соответствующим контролером ОТК при сдаче смены по согласованию с начальником смены;
    11. Вводится зам. начальника цеха по производству по результатам разбора и принятых мер;
    12. Вводится зам. начальника цеха по производству по результатам разбора и принятых мер или соответствующим специалистом технического отдела.

5. Для облегчения выборки из базы данных и формирования отчетов разрабатывается, утверждается и используется в базе данных формализованный список возможных причин простоя. Примерный список может выглядеть следующим образом:

6. Организована система разбора и анализа причин простоев на ежедневных рапортах в цеху и в ежемесячном отчете Технического отдела.

Если реализовать хотя бы это, то можно с уверенностью говорить о том, что в течении нескольких месяцев на подавляющем большинстве отечественных предприятий при прочих равных условиях производительность повысится, себестоимость продукции упадет даже не на единицы, а на десятки процентов, а затраты на создание подобной «цементирующей нацию» системы окупятся со сторицей в кратчайшие сроки.

К сожалению, повседневная «текучка» производства не дает возможности цеховому персоналу (как технологам, так и программистам) грамотно поставить и сформулировать задачи автоматизации и информационного сопровождения. Кроме того, IT–специалисты, как правило, не обладающие специальными знаниями в области металлургии и организации производства, не способны самостоятельно создавать подобные системы. Для этого и существуют специализированные компании, в которых ученые, технологи и программисты «работают в одной упряжке», что позволяет в кратчайшие сроки модифицировать имеющееся и создавать новое программное обеспечение в соответствии с текущими потребностями производства.

Конечно, в одной статье сложно описать все особенности использования систем информационного сопровождения для повышения эффективности металлургической отрасли. Потому попытаемся сказать главное:

  1. Повышение конкурентоспособности и оптимизация себестоимости продукции металлургических предприятий существенно облегчается при наличии у них систем автоматизации, способных в полном объеме осуществлять информационное сопровождение производственных и технологических процессов и информационную поддержку лиц, принимающих решение;
  2. Оснащение сталеплавильных комплексов подобными системами должно оговариваться на этапе заключения договоров на их изготовление и поставку, к подготовке которых необходимо привлекать специализированные организации, имеющие опыт сопровождения и развития информационных систем в металлургии;
  3. Автоматизация сталеплавильных производств не заканчивается внедрением систем базовой автоматизации, позволяющих, по сути, просто выполнять дистанционное управление механизмами и устройствами, участвующими в процессе выплавки, внепечной обработки и разливки стали;
  4. При создании информационных систем важно не забывать о необходимости внедрения систем управления базами данных;
  5. Следует разделять технологические базы данных (в которые собирается и из которых берётся информация от различных агрегатов и устройств) с базами данных уровня большого подразделения и/или предприятия;
  6. Процесс развития информационных систем металлургических производств не заканчивается и внедрением систем управления базами данных «нижнего» уровня (технологических). Когда информация используется единицами, такие базы справляются с обслуживанием и технологии, и оперативных и ретроспективных запросов технологов. Со временем количество клиентов, привлеченных нужностью и доступностью информации, вырастает как снежный ком. Чтобы обслужить эти возросшие потребности в информации, потребуется создавать системы управления мощными базами данных уровня предприятия, источником информации для которых послужат технологические БД.

Сведения об авторах:

Старосоцкий Андрей Васильевич - Главный инженер,
Щербина Тихон Владимирович – Ведущий инженер-программист,
Храпко Сергей Александрович – канд. техн наук, доцент, Ген. директор ООО "НПП ОРАКУЛ",
Онищук Сергей Витальевич – ведущий инженер технического отдела ООО "Электросталь" (г. Курахово).
Контактный телефон/факс 38 (062) 385-38-86. E-mail: xca@oracul.org, http://www.oracul.org

© ООО "НПП ОРАКУЛ", 2009

Вверх