Профессиональное сообщество
лидеров цифровой трансформации

Оптимизация расхода ферросплавов на участке внепечной обработки стали

Заказчик:
ПАО "Ашинский металлургический завод"
Руководитель проекта со стороны заказчика
Сергей Костромцов
Начальник отдела АСУТП
Поставщик
Datana
Год завершения проекта
2019
Сроки выполнения проекта
Апрель, 2019 - Октябрь, 2019
Масштаб проекта
5493 человеко-часа
Цели

Снижение себестоимости производства стали за счёт оптимизации расхода ферросплавов

Уникальность проекта

Одной из актуальных проблем любого металлургического производства является снижение себестоимости продукции без потери качества. Классические подходы решения проблем: регулярное обновление оборудования, техническое и технологическое перевооружение - дорогие, долгие и не всегда приносят ожидаемый эффект. Наш продукт Datana Smart позволяет без существенных инвестиционных вложений решить эту проблему за счет разработки интеллектуальных решений, помогающих сталеварам в режиме реального времени проводить выплавку стали в оптимальных технологических условиях и получать конечную продукцию с требуемыми физико-химическими свойствами.
Использованное ПО

Физико-химическая модель технологических процессов работы рассчитывает составы и массы металла, шлака и газовой фазы на основании взаимодействия компонентов в системе "металл-шлак-газовая фаза" на основе термодинамического равновесия и материального баланса.

Модель машинного обучения анализирует данные текущей и исторических плавок, производит расчёт коэффициента усвоения, прогнозирует химический состав стали и выдаёт рекомендации.
Сложность реализации
  1. Консерватизм и недоверие отрасли
  2. Нерелевантные данные
  3. Сложность понимания
Описание проекта

Datana Smart производит автоматический расчет необходимых навесок ферросплавов в сталеплавильном цехе с соблюдением требуемого химического состава стали и исполнением технологии производства при минимальной стоимости. Предоставление операторам рекомендаций по ведению технологического процесса в реальном времени.

География проекта

город Аша, Россия

Коментарии: 7

Комментировать могут только авторизованные пользователи.
Предлагаем Вам в систему или зарегистрироваться.

  • Виктор Федько
    Виктор Федько
    Рейтинг: 367
    Независимый эксперт
    Эксперт
    28.11.2020 11:44

    1. Как этот продукт влияет напрямую на снижение себестоимости продукции?
    2. В чем заключаются "интеллектуальные решения" продукта?
    3.Как те же процессы происходили ДО внедрения этого ПО.
    4. Когда то давно существовала такая программа Советчик сталевара. Собственно, не то же ли это самое? Программа помогала сталевару вовремя и в нужных пропорциях вводить в печь добавки, следить за температурным и прочими режимами.

    Тема очень интересная! Одно время приходилось и этим заниматься . На другом заводе. Потому и вопросы появились.

    Ответить
  • Ольга Костяная
    Ольга Костяная
    Рейтинг: 30
    Datana
    Руководитель отдела маркетинга
    30.11.2020 14:22

    1. Снижение себестоимости продукции осуществляется за счёт внедрения интеллектуальных решений по оптимизации расхода ферросплавов. Это дорогостоящие материалы, стоимость которых составляет большую долю от материальных затрат на производство стали – от 5 до 30% в зависимости от марки и технологического процесса. Так, например, для одних марок стали используются ферросплавы стоимостью 60 тыс. руб. за тонну, а для других – уже 3 млн. руб. за тонну. Поэтому даже незначительное снижение их расхода способно дать заметное сокращение затрат.
    Наш проект показал снижение удельного расхода ферросплавов на 8% на одном участке АКП для одной марки стали СтЗсп.

    2. Процесс принятия решения сталеваром порядка 2-5 минут, а наша модель выдает решение за 3 секунды. В основе Datana Smart лежат методы машинного обучения и математического программирования. Модель можно разделить на следующие функциональные составляющие:
    - Расчет коэффициентов усвоения легирующих элементов. Легирующие элементы усваиваются не полностью из-за процесса окисления. Степени их усвоения (коэффициенты усвоения) не являются константами и зависят от многих технологических факторов. Точность их расчета вносит существенный вклад в результат работы модели. Поэтому для определения этих коэффициентов была построена модель машинного обучения, которая по набору исторических данных и данных, загружаемых в режиме реального времени, вычисляла актуальные коэффициенты усвоения легирующих элементов для текущей плавки.

    - Расчет оптимального набора и точной массы ферросплавов, необходимой к отдаче в металл. Модель, основанная на методе линейного программирования, обеспечивала подбор оптимальной смеси ферросплавов, обладающей минимальной стоимостью, при заданных ограничениях в виде целевого химического состава и стоимости материалов.

    - Прогнозирование химического состава. Модель, проводящая обратный расчет на основании рассчитанных коэффициентов усвоения, текущего состава стали и рассчитанных масс ферросплавов для прогнозирования состава стали в случае исполнения рекомендации.

    - Восстановление пропущенных данных. Для обеспечения устойчивой работы модели необходимо обеспечить поступление всех критически важных данных. По причине сбоя датчиков, сбоя оборудования, ошибок или задержек в работе программного обеспечения, установленного на производстве, данные могут поступать не в полном объеме, иметь пропуски и искажения. Для решения данной задачи была построена модель машинного обучения, которая по набору исторических и загружаемых в режиме реального времени данных восстанавливала пропущенные данные.

    3. На заводе отсутствовала система автоматизированного учета перемещения ферросплавов и их химического состава. Разные ферросплавы могут содержать наборы одних и тех же химических элементов, но представленных в разном соотношении. Для решения нашей задачи необходимо было знать химический состав ферросплавов, чтобы оптимально подобрать его для нужной марки стали. Информация о входном контроле каждой партии ферросплавов (химического состава) и ее поступлении в электросталеплавильный цех обрабатывалась вручную и заносилась в бумажные журналы. Поэтому отслеживание качества применяемых ферросплавов в режиме реального времени оказалось невозможным, и нам пришлось использовать данные о химическом составе ферросплавов, заявленные в сертификатах производителя, что, кстати, не всегда может соответствовать реальному составу.

    4. Можно поподробнее про Советчик сталевара. Где была эта программа?

    Ответить
    • Виктор Федько
      Виктор Федько Ольга
      Рейтинг: 367
      Независимый эксперт
      Эксперт
      30.11.2020 15:54

      Большое спасибо за развёрнутый ответ. Очень интересное решение.
      Как я понимаю , у каждой марки стали есть свой ГОСТ и различные ТУ. Где по каждому ферросплаву указаны нижняя и верхняя допустимые границы в граммах. Т.е. система просто ориентирует на снижение до нижней границы? Так она вроде и так известна. Выйти за границы уже нельзя - это нарушение технологии.
      Да, информация с оборотной стороны сертификата поставщика может оказаться некорректной. Приходится полагаться на нее или делать химанализ каждой поступающей партии. Но после внедрения системы ,собственно,ничего не изменилось. Если я правильно понимаю. Химанализ то не делается, просто новая система анализирует сертификат и подсказывает , куда этот ферросплав может пойти. Тоже важно.

      Программа Советчик сталевара работала у нас на заводе Серп и молот,в Москве, в ЭСПЦ. Делала расчёты шахты для планок. Программа частично была живописная, частично разработка Цниичермета,по моему. Я думаю, она была везде на сталеплавильномпроизводстве. Да и сейчас наверное есть. Погуглите, там много про эту программу есть чего интересного.
      Спасибо ,Оля за интересное описание проблемы.

      Ответить
      • Ольга Костяная
        Ольга Костяная Виктор
        Рейтинг: 30
        Datana
        Руководитель отдела маркетинга
        30.11.2020 17:33

        Для каждой марки стали установлены свои требования по минимальной и максимальной границе химических элементов, входящих в ее состав. Задача состоит в том, чтобы рассчитать оптимальную массу ферросплавов из имеющихся в наличии, необходимую для доведения содержания химических элементов до целевого уровня (близкого к нижней границе). Первая проблема состоит в том, что химические элементы усваиваются не полностью. Степень их усвоения меняется в зависимости от комплекса параметров. На практике сталевары часто используют табличные значения. Вторая проблема - рассчитать оптимальные с точки зрения минимизации стоимости массы ферросплавов в условиях ограничений в виде химического состава ферросплавов. Часто, избегая риска не попасть в химический состав, сталевары работают значительно выше нижней границы требований. Модель позволяет делать расчеты точнее и работать по низкой границе.

        Ответить
  • Максим Часовиков
    Максим Часовиков
    Рейтинг: 4767
    РАНХиГС
    Директор Проектов проектного офиса ректора
    06.01.2021 20:52

    Спасибо большое за интересный проект, в котором система управление производством была интергрирован с системой машинного обучение. Будет любомытно узнать, по результатам дальнейшей эксплотации, на сколько методы машинного обучение превзошли, если это удалось уровня традиционного управления человеком.

    Ответить
    • Ольга Костяная
      Ольга Костяная Максим
      Рейтинг: 30
      Datana
      Руководитель отдела маркетинга
      11.01.2021 16:21

      Расчет экономической эффективности – снижение расхода ферросплавов для марки Ст3сп на 8%.

      Ответить
фильтр
Год
Предметная область
Отрасль
Управление
Мы используем файлы cookie в аналитических целях и для того, чтобы обеспечить вам наилучшие впечатления от работы с нашим сайтом. Заходя на сайт, вы соглашаетесь с Политикой использования файлов cookie.