информационные технологии в металлургии
"Металлоснабжение и сбыт",  октябрь (2009)

Автоматизация стана «5000»


Феликс Капцан  (ООО «ИТЦ «Аусферр»)

Летом этого года на Магнитогорском металлургическом комбинате (ММК) был запущен стан «5000» – высокотехнологичный современный комплекс по производству горячекатаного толстолистового проката. Это стало важным событием в истории не только отечественной металлургии, но и всей страны (подробнее см. статью «Магнитка: дорогу – «новому классику»!» – журнал «Металлоснабжение и сбыт», №7–8’2009 г., стр. 10). Компании ИТЦ «Аусферр» в рамках этого проекта было поручено проектирование, разработка и внедрение «под ключ» системы оперативного планирования, управления производством и качеством продукции. Редакция нашего журнала не могла остаться в стороне от такого интересного события. Мы встретились с Ф. Капцаном, заместителем генерального директора по ИТ компании ИТЦ «Аусферр», чтобы подробнее узнать о таком масштабном ИТ-проекте.

Феликс Виленович, расскажите, пожалуйста, об особенностях проекта.
Проект внедрения MES-системы на стане «5000» является уникальным по всем параметрам. Можно сказать, что он стал вершиной 15-летней деятельности нашей компании в области автоматизации.
Прежде всего к особенностям реализации проекта можно отнести то обстоятельство, что строительство нового цеха происходило в условиях, когда на комбинате завершалось внедрение MES-систем во всех подразделениях. Эти системы были охвачены единой корпоративной системой управления нормативно-справочной информацией (КСУ НСИ), унифицировалось управление отгрузкой, произошла интеграция на уровне ERP-системы, в которой обеспечивается учет затрат. Поэтому интеграция новых агрегатов в сквозную систему должна была осуществляться одновременно с их запуском, с первой прокатанной партии. В этой связи дирекцией по информационным технологиям ММК был сформулирован перечень мероприятий, функций и систем, реализация которых на вновь строящихся объектах является обязательной для интеграции их в корпоративную систему управления. Этот перечень называется Интеграционным комплексом автоматизации. Он должен реализовываться одновременно со строительством всех новых производственных объектов на ММК.
Следующей и, пожалуй, основной особенностью проекта явилась заложенная на стадии проектирования цеха идеология, при которой все агрегаты могут работать только во взаимодействии с третьим уровнем автоматизации. MES-система в рамках данного проекта — не просто система автоматизации производственных процессов, а скорее философия управления всем производством в целом. Запуск огромного современного комплекса, состоящего из более чем двух десятков агрегатов, объединенных в единую цепочку, общей длиной более 1,5 км, без MES-системы был бы попросту невозможен. От MES-системы полностью зависит и обеспечение стана заготовкой, и выбор технологических режимов, и управление качеством, и выполнение заказов, и формирование документов, и т.д.
И, наконец, третьей особенностью MES-системы является то, что особое внимание было уделено задачам оперативного планирования производства. Это обусловлено особенностями полистной прокатки, при которой правильный выбор размеров слябов и способа раскроя раскатов определяет возможность получения необходимой геометрии листов и величины получаемой при этом обрези.

Расскажите подробнее о MES-системе.
В рамках комплекса, реализующего на уровне цеха классическую функциональность MES-систем, осуществляется:
– оперативное планирование работы цеха;
– обеспечение производства требуемой заготовкой;
– учет производства, отслеживание материальных потоков;
– управление технологией, включая формирование и передачу в автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП) технологических карт;
– управление качеством, включая технологическое протоколирование, контроль в потоке, аттестацию продукции и автоматизацию лабораторий;
– информационное сопровождение складов и отгрузки;
– взаимодействие со смежными системами автоматизации.
Самым ответственным модулем является «Система оперативного планирования производства».
Как я уже говорил, мы имеем дело с полистной прокаткой и последующим роспуском раската на мерные листы с возможностью порезки как на продольные, так и на поперечные краты. При этом порезка производится непосредственно в потоке, и потенциально из одного раската можно получать листы для разных коммерческих заказов. Следующей особенностью является то, что, учитывая состав оборудования стана «5000», требуемая длина сляба для него составляет 2,5—4,8 м, тогда как размер слябов, отливаемых на ММК, в настоящий момент составляет 4,8—12 м. Следовательно, нам предстояло решить сразу несколько оптимизационных задач:
– расчет оптимального раскроя раскатов на листы с учетом комбинирования имеющихся коммерческих заказов;
– расчет оптимальных размеров и количества коротких слябов для производства требуемых раскатов с учетом различных схем прокатки;
– расчет потребности и заказ в сталеплавильном переделе соответствующего количества длинных слябов;
– планирование порезки длинных слябов на краты с учетом технологических особенностей различных марок стали.
В ходе проекта специалистам ИТЦ «Аусферр» при сотрудничестве с инженерами ММК удалось разработать алгоритмы и воплотить их в соответствующем программном обеспечении, позволяющем итерационно решать все перечисленные задачи оперативного планирования с учетом многовариантности как размеров слябов, так и раскатов, их схем порезки. Расчет ведется с минимизацией фактических расходных коэффициентов для каждого из вариантов, с учетом особенностей агрегатов и вагонной отгрузки готовой продукции. При этом комплектация заказов заготовками осуществляется с учетом наличия на складах незавершенной продукции (включая склады смежных производств и «на колесах»). Результатами работы MES-системы являются сформированные заявки на слябовую заготовку в сталеплавильный передел, автоматически сформированные задания на порезку длинных слябов, график производства и задания на обработку в линии стана, передаваемые в АСУТП по интерфейсу.
Задание на обработку, передаваемое по интерфейсу в АСУТП, имеет сложную структуру. Задача нормирования технологических параметров производства на стане «5000» решена в ставшем уже стандартным для ММК ключе — в рамках корпоративной системы управления нормативно-справочной информацией.
Вся технологическая информация (а это около 9 тыс. параметров на лист) обрабатывается «Системой технологического протоколирования» и включается в паспорта партии, раската, листа. Проектом предусмотрена также последующая загрузка технологических протоколов в корпоративное хранилище, в котором информация будет доступна для углубленного анализа.
«Система управления качеством», реализованная в рамках интеграционного проекта, предполагает исполнение требований корпоративных стандартов серии 9000 ОАО «Газпром», а также требований Lloyd’s Register к производителям сталей для судостроения. Реализован комплекс рабочих мест, обеспечивающий контроль качества в потоке с автоматизированным контролем стабильности технологии и качества с применением методологии SPC. Отгрузка продукции производится только при условии неукоснительного соблюдения всех требований потребителей, заложенных в спецификацию при оформлении заказа.
Очень серьезное внимание при проектировании комплекса уделено сквозному слежению за материалом. В линии широко применяются средства нанесения и считывания маркировки: считывание маркировки слябов при посаде в печь, технологическая маркировка раскатов, маркировка готовых листов, печать бирок. Методика идентификации листов, обеспечивающая отслеживание не только плавки, сляба, раската, но и места на раскате, от которого отрезан лист, разработана и согласована со службами ММК и SMSD на стадии проектирования. Рождается идентификатор листа еще при планировании раскроя, выдается в составе задания в АСУТП и отслеживается всеми модулями MES-системы.
«Система учета производства» построена на основе уже внедренных во многих цехах ММК модулей ИТЦ «Аусферр», которые осуществляют слежение за перемещением единиц учета, контроль выполнения производственных заданий, формирование отчетности о ходе технологического процесса, визуализацию состояния производственного процесса. Особенностью реализации системы в данном случае является тесная интеграция с АСУТП, что позволяет снабдить ее достоверной и детальной информацией о производственном процессе и автоматизировать учетные функции.
«Система управления складами» осуществляет учет поступления, размещения и движения на складах полуфабрикатов и готовой продукции, подготовку инвентарной и сопроводительной документации. В основе работы системы лежит индивидуальный учет операций для каждой складской единицы, при этом все операции, производимые с ней, сохраняются, образуя историю поступления, доработок, контроля качества и отгрузки со склада с привязкой к данным о пользователе, производившем ту или иную операцию. Помимо осуществления индивидуальных операций, в системе предусмотрена также и возможность групповых операций с металлом, объединенным с учетом вагонных норм или по другим признакам. Интуитивно понятный пользовательский интерфейс и наглядное представление в виде карты склада составляют основу рабочих мест.
Представители заводов — производителей труб, приезжающие инспектировать стан, основное внимание обращают на MES-систему, так как именно от нее зависит обеспечение жесткой регламентации технологий и исполнение технического задания на всех стадиях производства (начиная от выплавки и заканчивая отгрузкой), а значит, и качество листа. Были ли сложности в настройке работы новых агрегатов?
Да, конечно же были. Однако я считаю, что важным фактором, обеспечившим высокий результат, стало тщательное проектирование MES-системы, которым мы занимались в течение года. Совместно с производителем оборудования (SMS Demag) был спроектирован и согласован интерфейс, пройдены все стадии, начиная от базового инжиниринга и заканчивая интеграционным тестированием. Во время пуска стана стало ясно, что все основные проектные решения, которые мы заложили в основу наших систем, оказались правильными, концепция технологического процесса была понята и реализована верно. Это был волнительный момент, так как если бы мы допустили какие-то базовые ошибки, то на переделку потребовалось бы очень много времени, а это не было предусмотрено проектом.

Как MES-система помогает контролировать качество?
Стан предназначен в основном для производства подката для труб большого диаметра (ТБД). Технология производства очень критичная, металл ответственный, и его качество контролируется на всех стадиях, начиная от металлургического производства и заканчивая отгрузкой листов. Отношение заказчика к этой продукции также совершенно особое. Эти трубы, к примеру, лягут на дно моря, от их качества будет зависеть работоспособность трубопроводов, что выносит вопросы качества на самый критический уровень.
Представители заводов — производителей труб, приезжающие инспектировать стан, основное внимание обращают на MES-систему, так как именно от нее зависит обеспечение жесткой регламентации технологий и исполнение технического задания на всех стадиях производства (начиная от выплавки и заканчивая отгрузкой), а значит, и качество листа.
По каждому изделию мы должны сформировать объемный электронный документ, содержащий многие технологические параметры. Эту информацию мы предоставляем внешней приемке. Выполнить требования по качеству, соблюсти все условия и оформить сводный документ без эффективной MES-системы просто невозможно.

В каком виде вся эта информация будет передаваться потребителям?
Сейчас мы завершаем разработку и согласование форм электронных паспортов. Дирекция по информационным технологиям ММК осуществляет согласование протоколов информационного обмена с заказчиками. По завершении этих работ покупатели листа смогут получать всю необходимую информацию в электронном виде по согласованным каналам связи.

Каким образом MES-система взаимодействует со смежными системами автоматизации предприятия?

MES-система стана «5000» полностью интегрирована со всеми смежными системами предприятия. Тут мы исходили из тех же принципов, по которым в настоящее время интегрированы все существующие на комбинате цеха в единую информационную среду. Правила «игры» здесь строго регламентирует и контролирует Дирекция по информационным технологиям. Единая система нормативно-справочного сопровождения, общие принципы и формат взаимодействия с ERP-системой, общая схема оценки качества и аттестации продукции, управление отгрузкой и приемкой — все это делает производство на комбинате прозрачным и эффективным. На сегодняшний день такая развитая MES-система есть далеко не на всех российских металлургических предприятиях.

Могли бы вы поделиться этим опытом и своими разработками с другими металлургическими предприятиями?

Да, несомненно, накопленный за годы сотрудничества с крупнейшим металлургическим комбинатом опыт, объединяющий десятки реализованных систем, интерфейсы с практически всеми производителями металлургического оборудования, опыт автоматизации почти всех металлургических производств: сталеплавильных, горячей прокатки, холодной прокатки, производства листа с покрытием, комплексная интеграция с ERP-системами — всем этим и многим другим мы можем поделиться с любым металлургическим заводом.
Многие годы мы шли не по пути разработки новой системы под каждый цех, а по пути создания единой интегрированной среды. У нас есть абсолютно четкое понимание того, как надо разрабатывать оперативное планирование того или иного производства, обеспечивать учет, управление складами, контроль качества, нормативно-справочное сопровождение и т.д.
Для работы наших систем мы реализовали специальную интеграционную платформу — настраиваемый программный комплекс, который обеспечивает информационный обмен в режиме реального времени, а также опциональный режим, относящийся к прошедшему периоду времени. В процессе информационного обмена автоматически производится контроль полноты и целостности информации. На этой интеграционной платформе функционирует КСУ НСИ и осуществляется межзадачный информационный обмен в MES-системах большинства подразделений ММК. Одновременно функционирует более 300 агентов репликации, переносится более 100 ГБ в сутки.
Система нормативно-справочного сопровождения также работает как абсолютно отдельный модуль, который может масштабироваться от предприятия размера ММК до небольшой компании.
Аттестация продукции по спецификациям, статистический контроль с использованием SPC-методологии — все эти и многие другие функции реализованы в виде модулей, которые конфигурируются в сжатые сроки под конкретное предприятие.
Кроме того, все модули поставляются в открытом коде, то есть всегда есть возможность доработать решение силами своего ИТ-департамента, это не «черный ящик». Весь пользовательский интерфейс — web. Наши системы работают в любой точке планеты и для их использования не нужно специального программного обеспечения, достаточно стандартного браузера. Решены все вопросы по скорости обработки информации, авторизации доступа, обеспечению надежности и т.д.
Стоимость этих решений значительно ниже стоимости аналогичных решений зарубежных компаний, консультации наших специалистов также не сильно «съедят» бюджет, выделенный на внедрение MES-системы.

Спасибо!

Интервью подготовил Данил Дехканов


В печатной версии страница №74  | Количество просмотров: 2139  |  Комментариев: 
Ваша оценка:  (Голосов: )

  Ваш комментарий
Ваше имя *
Текст *
  * Отмеченные поля необходимо заполнить