Информационные технологии в черной и цветной металлургии

ИТ в металлургии

По мнению экспертов, выступивших с докладами на прошедшем в ноябре под эгидой IDC форуме “ИТ для предприятий металлургии: современные тенденции и новые возможности для бизнеса”, отечественная металлургическая отрасль оправилась от шока 90-х и сейчас активно внедряет средства автоматизации, причем на всех уровнях производства. Этому, по их мнению, способствует не только стремление к увеличению прибыли, но и ужесточающаяся конкуренция как на внутреннем, так и на внешнем рынках, в силу чего для многих предприятий отрасли повышение эффективности бизнеса, в том числе и за счет внедрения ИТ, становится вопросом выживания. По итогам конференции можно констатировать, что металлургический сектор стал перспективным для системных интеграторов, поскольку, как считают эксперты из IDC, у топ-менеджмента многих металлургических предприятий уже есть понимание того, что ИТ-решения могут и должны повышать прибыльность бизнеса.

По данным IDC, прозвучавшим на форуме, наиболее значимыми мировыми тенденциями в металлургии, оказывающими влияние на российский ИТ-бизнес, являются консолидация предприятий в глобальном масштабе, нарастающая конкуренция, продолжающийся рост цен на сырье и высокие прибыли. Что касается оснащенности, то, как пояснила Елена Семеновская, руководитель программы исследований ПО компании IDC, даже в США (стране, отличающейся высоким уровнем компьютеризации) примерно 60% фирм этой отрасли находится на уровне частичной автоматизации. По-видимому, в нашей стране дела здесь обстоят не лучше, так что, по ее мнению, есть широкое поле для деятельности ИТ-компаний.

Только 30% крупных ERP-проектов признаются успешными, т. е. в них достигнуты поставленные цели, соблюдены сроки и не превышен бюджет. Россия, по-видимому, не является исключением.

Доля отечественного рынка ИТ для металлургии в общем объеме ИКТ аналитиками не называется. Во всяком случае, например, IDC, по словам регионального директора этой аналитической компании Роберта Фариша, пока такого исследования в нашей стране не проводила. При этом ИТ-специалисты называют разные цифры. Так, по оценке Сергея Доронина, заместителя директора отдела автоматизации управления производством IBS, объем годового рынка ИТ в металлургии находится на уровне 10—15 млн. долл. Однако судя по реальным вливаниям в этот сегмент, речь может идти о больших суммах: например, только контрактная поставка систем Oracle на Магнитогорский металлургический комбинат (ММК) для создания системы автоматизации верхнего уровня (ERP) обошлась предприятию в 20 млн. долл.

Успешный или провальный?

Хотя о конкретных неэффективных ERP-внедрениях говорить как-то не принято, мировая статистика подтверждает: только 30% таких крупных проектов признаются успешными, т. е. в них достигнуты поставленные цели, соблюдены сроки и не превышен бюджет. Россия, по-видимому, не является исключением.

Сегодня на большинстве металлургических предприятий существует крупное ИТ-подразделение, возглавляемое CIO, и круг стоящих перед ним задач очень широк, а его ответственность чаще всего несопоставима с теми рисками, объемом полномочий и финансами, которые ему скупо выделило руководство. По мнению некоторых CIO, в том, что проекты оказываются не успешными или не показывают заявленной эффективности, виноваты бизнес-руководители, ожидающие от ИТ чудес, недостаток квалифицированных кадров, а также слабое финансирование проектов.

Не способствуют успеху и иллюзии, будто остро стоящая перед холдингами проблема унификации и консолидации данных различных предприятий, входящих в холдинг, решится сама собой за счет выбора единого поставщика ERP. Правда, как считает Андрей Михлин, руководитель производственного направления компании “Корус Консалтинг”, эти иллюзии постепенно рассеиваются. “Решение на самом деле лежит в области структурных преобразований, инициативу в проведении которых может взять на себя CIO”, — констатирует он.

Дмитрий Каплан, директор по ИТ ММК, полагает, что успешное внедрение КИС на его предприятии не в последнюю очередь объясняется применением опыта проектирования передовых металлургических компаний мира — южнокорейской Posco и американской Alcoa, а также использованием опробованных в мировой практике программных продуктов Oracle. Сейчас ERP-система комбината включает 36 модулей OEBS (Oracle e-Business Suite), обеспечивающих управление и мониторинг по 11 функциональным направлениям (финансы, бухгалтерия, сбыт, производство и т. п.), и поддерживает 400 бизнес-процессов, более 5000 проектных документов, 215 складских организаций, 18 цехов основного производства, 7 цехов энергетики, 40 цехов вспомогательного производства и т. д.

Успеху проекта, а затем и эксплуатации ИС, по мнению Тимофея Левицкого, начальника ИТ-управления Ижорского трубного завода (ИТЗ), входящего в состав “Северстали”, способствуют такие факторы, как тщательное документирование, в том числе всех изменений, подробное ознакомление с аналогами, контакт с консервативной частью менеджмента, доверие к разработчику ПО как консультанту.

Как отметил CIO холдинга “Металлоинвест” Михаил Иванов, при запуске сложного и масштабного ERP-проекта со всеми специфическими рисками нужно очень внимательно отнестись к выбору подрядчика, а также сформировать стратегию развития ИТ, учитывающую бизнес-стратегию холдинга.

Директор по ИТ Объединенной металлургической компании (ОМК) Юрий Рощин считает, что при автоматизации предприятий в таком крупном холдинге, как ОМК, необходима разработка стратегии развития ИТ на год, которая позволит на уровне инфраструктуры объединить металлургические компании с учетом постоянных изменений структуры бизнеса и производства.

От ERP к MES

За последние годы многие предприятия отрасли внедрили ERP-системы на том или ином уровне. Но чтобы их эффективно использовать, надо добиться оперативного получения объективных данных непосредственно с производства, что в реальных условиях возможно лишь при его автоматизации с помощью MES-системы.

“Направление MES в металлургии сейчас одно из приоритетных для многих комбинатов и заводов, так как управление бизнес-процессами, связанными с производством, автоматизировано только на уровне АСУ ТП, — говорит заместитель генерального директора и директор отделения производственных автоматизированных систем управления IBS Михаил Шнайдерман. — Этой темой у нас сегодня занимается более десяти экспертов, и их число будет постоянно расти”.

Тимофей Левицкий сообщил об опыте внедрения ERP-системы на основе Oracle e-Business Suite на ИТЗ, введенном в эксплуатацию в июле 2006 г. При этом он отметилд, что особенностью проекта, определившей его успех, является то, что одновременно с монтажом заводского оборудования началось внедрение ИС двух уровней — среднего (производственного — MES) и верхнего (ERP). Система MES запущена в промышленную эксплуатацию в октябре 2006 г., а полнофункциональная КИС — в мае нынешнего. Кроме того, при внедрении ИС на новом предприятии отсутствует какое-либо сопротивление персонала этому процессу. Стоимость ИТ-системы, по его словам, составила около 1% от стоимости всего завода, а затраты на ее эксплуатацию — менее 1% от оборота.

К виртуальным продажам

Металлургические гиганты, время от времени накапливающие на складах тонны продукции, будучи не в силах (по технологии) останавливать и даже прерывать производство, сегодня уже не рассчитывают на плановые поставки, которые в недавнем прошлом координировались Госпланом, и вынуждены приобщаться к отработанным в мире виртуальным технологиям продаж и поиска заказчиков.

CRM-проекты, естественным продолжением которых является создание электронных площадок и интернет-магазинов, ведутся на многих предприятиях. Так, этим летом компания “Малахит” завершила первый этап проекта по внедрению CRM-системы в ТД “УралТрубоСталь”, являющемся единой площадкой для реализации продукции трубного дивизиона Группы ЧТПЗ. В рамках первого этапа обеспечено внедрение базовой функциональности модуля, методик анализа, прогнозирования и предупреждения о критических ситуациях.

Второй этап проекта предусматривает создание call-центра торгового дома, применение анализа информации при подготовке месячных бюджетных планов и разработку системы планирования рабочего времени менеджерского состава “УралТрубоСтали”.

Металлургические гиганты сегодня уже не рассчитывают на плановые поставки, которые в недавнем прошлом координировались Госпланом, и вынуждены приобщаться к отработанным в мире виртуальным технологиям продаж и поиска заказчиков.

В этом году, как отмечают эксперты, некоторые ИТ-директора оказались перед проблемой вывода своего подразделения на аутсорсинг. Мотив прозрачный: в связи с выходом предприятия на IPO и для повышения капитализации необходимо избавиться от непрофильных видов деятельности, в том числе от обслуживания ИТ-систем, которое носит вспомогательный характер.

Это лишь небольшая часть вопросов, обсуждавшихся на форуме. Но их достаточно, чтобы сделать вывод: несмотря на положительные сдвиги в отрасли и оптимистический настрой как CIO, так и системных интеграторов, в ней остается немало нерешенных проблем, а значит, потребность в ИТ-услугах будет только расти.

Результаты внедрения инноваций в металлургии

Мировой кризис негативно отразился на экономике России, но металлургическая промышленность сохранила свои возможности благодаря предшествующим крупным денежным вкладам. Металлургия – это основная отрасль государственной промышленности, своеобразный фундамент для развития экономики в целом.

В общем экспорте страны доля металлургии составляет 14%. Экспортируется более 40 % стали, выплавляемой в РФ. Продукция металлургов в ВВП составляет 5 %, во всем промышленном комплексе – 17%. Металлургическая отрасль вносит существенный вклад в экономику страны и наполняет бюджет. В связи с неблагоприятной экономической обстановкой принят также план по замещению импортной продукции на отечественную. Повышение конкурентной способности отрасли входит в стратегические планы государственного уровня. Предприятия отрасли модернизируются и применяют инновации в производстве.

Востребованные инновации касаются обновления технологий, снижения ресурсоёмкости, улучшения экологической составляющей в металлургии. Особый упор делается на продукцию электродную, углеграфитовую, твёрдосплавную, полупроводниковую, прокатную. Чтобы избежать упадка в металлургической промышленности, необходимо активизировать инновационную деятельность. Научно-исследовательские учреждения оказывают существенную помощь в модернизации отрасли.

10 инноваций в металлургии 2018

Инновации в металлургии:

1. Карусельная печь. Задействована в чёрной металлургии, снижает напряжение в подовой части печи.
2. Спроектирован и введён в эксплуатацию опытный образец печи Ванюкова для переработки шлаков и отходов в цветной металлургии. Аналог этой инновации – печь Ромелт, задействованная в чёрной металлургии. Преимущество её – возможность работы на низкосортном угле и переработка шлакоотходов. Хотя КПД такой печи ниже, чем у доменной, последняя не способна перерабатывать отходы и шлаки. Это большой рывок вперёд, ведь металлургические комбинаты завалены отходами, которые некуда девать. Стоимость проекта около 250 млн рублей, а строительство вне металлургического комбината будет стоить миллиард рублей. Инновация осуществлена за счёт частных инвестиций.
3. Предприятие «Челябинский цинковый завод» осваивает флотационную технологию получения серебра из кеков цинкового производства. Инновационная технология даёт до 98 кг серебра из 100 килограммов сульфидного флотоконцентрата.
4. Создана мембранная технология очистки сложных растворов в металлургии. Инновация позволяет очищать растворы от сульфатов тяжёлых цветных металлов на 99%. Новшество открывает возможность создания закольцованного водооборота на заводах отрасли.
5. При плавке чугуна и стали используют синтетический легкоплавкий флюс. Инновация помогает увеличить способность шлаков к рафинированию.
6. Динамический нанотестер. С помощью изобретения исследуют физико-механические параметры материалов разного происхождения, определяют коэффициент трения, модуль
   Юнга, нанотвёрдость и др.
7. Комплекс для исследования и диагностики сыпучих нановеществ (нанотрубки, порошки для спекания и катализа, медпрепараты). Инновация предназначена для быстрого определения свойств и характеристик материала на разных этапах производства.
8. Инновации касаются также водоснабжения производств чёрной металлургии. Для расчёта концентраций соли в подразделах, оптимизации структуры систем водоснабжения
   разработана технологическая модель с её математическим описанием.
9. Индукционная плавильная установка ТВЧ Элсит позволяет экономить электроэнергию. Благодаря высокой мощности печь моментально нагревается и позволяет сразу
   плавить металл.
10. Плоское прокатное оборудование для поперечно-клиновой прокатки заготовок применяют в изготовлении высокоточных деталей сложной конфигурации. Автоматизированный комплекс позволяет повысить производительность в 2 раза, уменьшить на 30% расход металлопроката, повысить точность изготовления и снизить трудоёмкость дальнейших операций.

Развитие металлургической промышленности закономерно входит в стратегическое планирование федерального уровня. Использование инноваций в металлургии, внедрение современной техники, модернизация действующей увеличивают коэффициент обновления основных производственных фондов до 5%. В перспективе, к 2020 году металлургическая промышленность выйдет на мировой уровень по количеству произведенной продукции.

Чёрная металлургия

Инновации в чёрной металлургии задействованы в отдельных направлениях производства:

1. Доменном.
   Предусмотрено строительство установок по вдуванию угольной пыли, увеличение выплавки чугуна до 20% и уменьшением расхода природного газа.
2. Сталеплавильном.
   Отказ от использования мартеновских печей для производства стали, уменьшение расхода металлопроката до 1088 кг/т в 2020 году с нынешних 1142
   кг/т. Использование сверхмощных печей для экономии электроэнергии(350 кВт*ч /т в сравнении с нынешними 500 кВт*ч/т).
3. Прокатном.
   Увеличение выпуска листового металла в общем выпуске металла до 65%, доведение до уровня экономически развитых стран.
4. Цветная металлургия
   Темп роста отрасли вызван необходимостью заместить импорт отечественной продукцией. Быстрый рост требует инновационного подхода к технологии, технике и организации производства. Нестабильность внешнего рынка и недостаточная ёмкость отечественного требуют развития последнего.

Главенствующими вопросами цветной металлургии являются: возрастание части выпуска алюминия в электролизерах и наращивание мощностей в производстве тяжёлых цветных металлов по технологии автогенных процессов. До конечного срока «Стратегии развития чёрной и цветной металлургии России на 2014-2020 годы» их часть должна составить 97% от общего производства.

Комбинат «Североникель»

Предприятие с давней историей, с 1998 года комбинат «Североникель» входит в состав АО «Кольская ГКМ». Сейчас на нём перерабатывается файнштейн и завершается производственный цикл.

«Норникель» инвестировал в обновление производства никеля Кольской ГМК более 20 млрд рублей. Планируется освоить новую технологию электроэкстракции для рафинирования никеля. Никелевые аноды не будут плавить, так как сырьём выступит никелевый порошок. Постепенно старые ванны для электролиза заменят новыми. Всего планируется постепенно заменить 476 ванн в цехе электролиза.

Кольская горно-металлургическая компания модернизирует обогатительную фабрику. Усовершенствования касаются АСУ ТП. Комплекс замещается новым, поскольку прекращено производство запасных комплектующих и возможны аварийные ситуации. Новое оборудование устанавливают поэтапно. Уже произведена замена на пульпонасосной станции, сейчас модернизируются 3 секции флотации. За 2018 год будет заменён весь аппаратный комплекс предприятия.

Предприятие планирует модернизировать всю систему управления до начала 2019 года и соединить в одну централизованную систему управления обогатительной фабрики СУ отдельных производственных участков. Это позволит далее совершенствовать технологический процесс, проявлять гибкость при смене технологических циклов.

Комбинат «Североникель» осваивает новый способ переработки платинорениевых катализаторов, результатом которой является концентрат платины и перренат аммония.

Для предприятия разрабатывается технологическая линия очистки стоковых вод до приемлемого уровня.

Инновации в черной и цветной металлургии (металлургической промышленности)

Инновации в черной и цветной металлургии (металлургической промышленности).

Описание:

Инновации в черной и цветной металлургии (металлургической промышленности) актуальны для крупных заводов, на которых обрабатывают цветные и черные металлы, а также для малых и средних предприятий, т.к. в последнее время созданы мобильные комплексы и оборудование.

Перспективы развития черной и цветной металлургии зависят от многих факторов. Нами они сгруппированы в отдельные факторы производства.

Техника (орудия труда):

Индукционная плавильная установка (индукционная ТВЧ печь) обладает высокой мощностью, что позволяет ей быстро нагреваться и переходить непосредственно к плавлению металла. В системе управления печи заложен специальный протокол управления MODBUS, который дает возможность экономии электрической энергии.

Блочный принцип построения позволяет создавать конструкцию печей, оптимально подходящую под конкретный технологический процесс. Рабочая камера электрических печей собирается из стандартных нагревательных “сэндвич-блоков” из фосфатных бетонов, кратных 400х400 мм. Такие печи имеют меньшую энергоёмкость, необходимые энергетические мощности могут быть сокращены в 2-3 раза.

Роторно-наклонная плавильная печь предназначена для обеспечения процесса плавки цветного металла и последующего его розлива в формы. Форма барабана такой печи способствует хорошему теплообмену внутри печи, что значительно увеличивает производительность, скорость плавления и заметно сокращает расход соли. Роторно-наклонная плавильная печь разработана с учетом возможности ее транспортировки до места назначения обычным длинномерным транспортом.

Автоматизированные прокатные комплексы поперечно-клиновой прокатки заготовок наиболее эффективны при изготовлении с частыми переналадками большой номенклатуры высокоточных деталей сложной конфигурации. Поперечно-клиновая прокатка по сравнению со штамповкой обеспечивает повышение производительности в 1,5-2 раза, уменьшение расхода металлопроката на 10-30%, повышение точности, сокращение трудоемкости последующих операций. Отличаются высокой точностью, простотой изготовления и низкой стоимостью плоского клинового инструмента.

Электромагнитный перемешиватель позволяет увеличить производительность печи до 25%. Перемешивание производится бесконтактным способом через слой футеровки и металлоконструкции. Устанавливают на внешней стороне печи (сбоку или под днищем).

Технология производства:

Безмодельная технология литья деталей из титановых сплавов полностью исключает использование моделей. При этом используются графитовые заготовки сложной конфигурации, что позволяет получать детали с большей размерной точностью.

Вихре-колебательная технология позволяет получать вихрь, который имеет одновременно вращательное и колебательное движение. Внутри вихря частицы жидкости (или твердые частицы) поднимаются вверх, одновременно вращаясь и колеблясь, затем, вращаясь и колеблясь, опускаются вниз по наружной части вихря. Внутри вихря – пустота. В вихре происходит измельчение частиц. Измельчение происходит с помощью ударов частиц друг о друга благодаря вибрации и взаимному перетиранию при вращении и колебании частиц. В вихре-колебательном аппарате нет никаких вращающихся, колеблющихся или неподвижных элементов внутри самого аппарата.

Готовая продукция:

Высокоэнтропийные сплавы – сплавы, которые содержат не менее 5 элементов, причём количество каждого из них не должно превышать 35 ат % и не должно быть меньше 5 ат. %. В таких сплавах процессы структуро- и фазообразования, а также диффузионная подвижность атомов, механизм формирования механических свойств и термическая стабильность существенно отличаются от аналогичных процессов в традиционных сплавах.

Титановый сплав – это особое соединение на базе титана и соединения титана и бора, представляющее собой не обычный “сплав”, а особый композитный материал, похожий по своему устройству на соты пчел или мозаику. Такой сплав имеет малый удельный вес, высокую коррозионную стойкость, гипоаллергенность. В отличии от чистого титана титановый сплав обладает высокой прочностью и твердостью.

Ювелирный сплав на основе палладия 850-й пробы – лёгкий, пластичный, максимально износостойкий, но при этом гипоаллергенный. По сравнению с аналогами новый сплав обладает более низкой температурой плавления, пригоден для производства ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.

журнал инновации в металлургии
инновации в материаловедении и металлургии
инновации в металлургии рабочая программа
инновации в металлургии реферат
инновации металлургия дошкольники
инновации системы качества в металлургии

«Информационные технологии в металлургии» для ломопереработчиков

Информационные технологии являются самой динамичной отраслью современного общества. Без неё уже нельзя представить не только быт современного человека, но и его профессиональную деятельность. Не является исключением здесь и металлургический сектор, который все чаще использует информационные технологии, как на этапе проектирования металлургических предприятий, так и во время управления технологическим процессом на действующем производстве.

Дополнительная информация

• Авторы: Чисников Д.И., Чижиков А. Г.

Рисунок 1. Пример выполнения лабораторной работы по расчету цен на металлолом

Учитывая постоянно возрастающие требования со стороны работодателей к выпускникам инженерных вузов, и в том числе металлургических специальностей, в НИТУ «МИСиС», на кафедре Экстракции и рециклинга черных металлов, разработан и преподается курс «Информационные технологии в металлургии». Курс ориентирован на будущих специалистов (бакалавров) металлургических предприятий, которые будут призваны решать как металлургические, так и ресурсосберегающие задачи.

Программа учебного курса организована таким образом, чтобы консолидировать знания полученные студентами при изучении других учебных курсов, например «инженерные расчеты в металлургии», «экстракция черных металлов», «производство стали», «экономика и организация производства» и выработать практические навыки по обработке промышленной и коммерческой информации, которые им могут пригодиться после окончания института.

Например, во время учебного процесса будущие бакалавры практикуются как в определении средневзвешенной цены на лом черных металлов в каком-либо отдельно взятом регионе, расчете удельных показателей различных металлургических агрегатов при изменении шихтовых и технических условий. Как правило, большинство лабораторных работ выполняется в среде MS Excel совместно с Visual Basic. При этом немаловажная роль уделяется визуализации готового программного продукта, который должен быть интуитивно понятен потенциальному пользователю. Это касается как ввода исходных данных для обработки, так и предоставления конечных результатов, будь то таблица, график или блок- схема производственного процесса (см. рис.1).

Неотъемлемой частью учебного процесса по подготовке бакалавров является КНИР – курсовая научно-исследовательская работа, которая начинается в 4-5 семестре и проходит в преддверии практики на металлургическом производстве, после чего он уже может защитить выпускную работу, а при желании и продолжить дальнейшие обучение в магистратуре с уже более глубоким изучением металлургических дисциплин.

Примером одной из КНИР студентов – будущих специалистов в ломопереаботке, является разработка программного комплекса по расчету показателей интегрированного металлургического предприятия. Исходя из того, что целью развития любого металлургического предприятия при производстве товарной продукции является минимизация:

• финансовых затрат;
• энергетических затрат;
• сырьевых затрат;
• ущерба окружающей природной среде

была разработана концепция современного металлургического предприятия, которая представленная на рисунке 2. Она подразумевает не только минимизацию затрат за счет оптимизации структуры металлургического производства, но и снижения экологической нагрузки на окружающую среду, за счет вовлечения в оборот отходов текущего производства, а также техногенных месторождений.

Рисунок 2. Концепция современного металлургического производства

В качестве объекта для КНИР было выбрано одно из интегрированных предприятий Уральского региона, производственная цепочка которого представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Основная производственная цепочка крупного интегрированного предприятия

Из представленного рисунка видно что, в состав предприятия входит морально устаревший мартеновский цех, характеризующийся высокими нормами расхода при получении готовой продукции. Замена мартеновского способа выплавки стали на современный высокопроизводительный кислородно-конвертерный способ позволит как снизить затраты на производство, так и снизить количество вредных выбросов в атмосферу.

Рисунок 4. Окно ввода и корректировки исходных данных о работе производственных цехов предприятия

Задача, которая возникает перед техническими специалистами каким образом изменится материальный баланс предприятия при вводе нового высокопроизводительного агрегата. Для этого в программе заложена возможность расчета производства готовой продукции и потребления ключевых шихтовых материалов и энергоресурсов по различным технологическим схемам, при условии оптимальной загрузки металлургических агрегатов (см. рис. 4-5).

Рисунок 5. Окно отображения основных базовых показателей работы предприятия

В частности можно определить:

• насколько следует изменить мощности аглококсодоменного производства;
• сколько потребуется закупать сырья (угольный концентрат, железорудный концентрат, окатыши, лом черных металлов);
• оценить потребление природного газа и кислорода на технологические нужды.

Программные модули, разработанные на кафедре ЭиРЧМ НИТУ «МИСиС» в рамках преподавания курса «Информационные технологии в металлургии» могут быть использованы в качестве учебного и методического материала для обучения бакалавров, а также в качестве тренажеров для инженерных работников металлургических и ломозаготовительных предприятий, позволяющих оптимизировать производственные и финансовые затраты предприятия.