Сборник трудов конференции Павловские чтения 2010
Подождите немного. Документ загружается.
Секция 3. Трубное производство
340
На участке адъюстажа, располагается автоматическая магнитно-пакетирующая установка,
позволяющая формировать круглые трубы в шестигранные или прямоугольные пакеты и
профильные трубы в квадратные или прямоугольные пакеты.
Сформированный пакет обвязывается при помощи автоматической обвязочно-упаковочной
машины с двумя независимыми головками.
Для взвешивания пакетов труб применяется интегрированная в линию стана весовая станция.
Данные о провешенном пакете передаются в автоматическую систему управления
технологическим процессом стана, которая формирует и распечатывает бирки на пакеты готовой
продукции.
На ЗАО «Северсталь ТПЗ-Шексна» внедрена автоматическая система управлением
производством. При задаче рулона штрипса на входную очередность стана из MES (Manufacturing
Execution System) системы в АСУ ТП стана поступает информация о задаваемом рулоне: номер
рулона, марка стали, геометрия рулона, задание на резку и упаковку готовых профилей. В свою
очередь, в процессе производства профилей из АСУ ТП стана в MES поступает технологическая
информация отдельно по каждой трубе (геометрические размеры трубы, «родительский» штрипс,
имеющиеся дефекты) и о пакетах труб (номер пакета, вес пакета, количество труб в пакете, время
изготовления, габаритные размеры трубы).
ТЭСА 127-426 характеризуется высокой степенью автоматизации оборудования. Благодаря
системе быстрой настройки (Quicksetting system) достигается быстрая и точная настройка валков и
накопление лучших настроек стана на различный сортамент (рис. 9).
Секция 3. Трубное производство
341
Рисунок 9 – Интерфейс системы быстрой настройки инструмента (Quicksetting system) на пульте
управления ТЭСА 127-426
1 –
типоразмер трубы; 2 – код продукта; 3 – поле ввода названия и даты настроек продукта; 4 –
параметры продукта; 5 – клети; 6 – вид валков в клети со значениями положениями.
Оптимизированные настроечные параметры выбираются из постоянно пополняющейся базы
данных и передаются на позиционирующую систему. Изменение положения настройки балок,
верхних валковых сборов, осуществляется с помощью электрических и гидравлических приводов.
С помощью приводов валки перемещаются в требуемое положение, которое контролируется с
помощью датчиков. Сигналы с датчиков поступают в программу быстрой настройки инструмента
и на систему визуализации центрального пульта управления. Этим достигается высокая гибкость
настройки при формовке труб, а также значительное сокращение времени настройки стана на
профиль.
Секция 3. Трубное производство
342
Значительное сокращение времени перевалки стана достигается благодаря применению
системы быстрой смены инструмента (Quick Change System) (рис. 10).
Рисунок 10 – Система быстрой смены инструмента (Quick Change System)
1-
клеть стана, 2-перевалочная тележка, 3- сменная клеть
Для облегчения процесса перевалки предусмотрены две специальные перевалочные тележки.
Тележки перемещаются от клети закрытой формовки до калибратора и обратно, тем самым,
сокращая работу цехового крана. Клети в процессе перевалки выдвигаются при помощи
гидравлических приспособлений на перевалочную тележку, а клети, предварительно
подготовленные к завалке и установленные на тележку, заводятся в стан.
Операции по разборке, сборке и подготовке верхних, нижних и боковых валков в
специальных перевалочных устройствах идут одновременно, что существенно сокращает время
перевалки.
Основными техническими преимуществами нового трубоэлектросварочного агрегата ТЭСА
127-426 являются:
- высокая степень автоматизации всех технологических процессов на стане;
- высокая технологическая гибкость, обеспечивающая широкую производственную
программу;
-
малое время настройки стана за счет применения компьютерной программы
позиционирования валков;
- сокращенное время перевалки стана, за счет использования системы быстрой смены
инструмента всех переваливаемых клетей стана.
Литература
1. Пумпянский Д.А. Тенденции развития и перспективы трубной отрасли // Труды XIII
международной науч.-практ. конф. «Трубы-2005». Ч.1. – Челябинск, 2005. С. 17-21.
2. Официальный сайт SMS MEER Group.
Секция 3. Трубное производство
343
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
ЗАО «СЕВЕРСТАЛЬ ТПЗ – ШЕКСНА»
Шестаков В.В., Колобов А.В., Родичев Д.А, Смирнов И.В. (ЗАО «Северсталь ТПЗ –
Шексна»), Юсупов В.С. (ИМЕТ РАН), В.А. Хамицкий (ЗСПУ-И)
ЗАО «Северсталь ТПЗ-Шексна» - это производственный комплекс по изготовлению
электросварных прямошовных труб круглого и профильного сечения для строительной
индустрии. Это уникальное на Северо-западе России, по составу оборудования и возможностям
исполнения заказов, производство, способное производить высокотехнологический и
конкурентоспособный продукт с высокой добавленной стоимостью.
Предприятие оснащено современным высокоавтоматизированным оборудованием
производства итальянской фирмы FIMI (агрегат продольного роспуска АПР-2000) и немецкой
фирмы SMS Meer (трубоэлектросварочный агрегат ТЭСА 127-426).
Агрегат продольного роспуска АПР-2000 предназначен для порезки на ленты (штрипсы)
рулонного горячекатаного металла шириной от 500 до 2000 мм, толщиной от 3,0 до 16,0 мм, с
пределом прочности 850 МПа.
Трубоэлектросварочный агрегат ТЭСА 127-426 предназначен для производства
электросварных прямошовных труб диаметром от 127 мм до 426 мм c толщиной стенки от 3,0 до
16,0 м, а также профильных труб квадратного сечения от 90х90 до 320х320 и прямоугольного
сечения от 120х80 до 350х250.
Технологическую цепочку производства готовой продукции ЗАО «Северсталь ТПЗ –
Шексна» можно представить в виде последовательности следующих операций:
1. Поступление горячекатаных рулонов от поставщика ЧерМК ОАО «Северсталь» в цех,
последующая идентификация рулонов и их складирование;
2. Согласно спланированной производственной программе задача горячекатаных рулонов в
агрегат продольной резки для их порезки на штрипс;
3. Идентификация и размещение на складе резанной заготовки порезанных горячекатаных
рулонов (штрипса);
4. Согласно спланированной производственной программе задача штрипса в
трубоэлектросварочный агрегат для производства пакетов труб;
5.
В процессе производства контроль качества продукции при помощи разрушающих и
неразрушающих методов контроля;
6. Выпуск пакетов труб, их идентификация и размещение на складе готовой продукции;
7. Отгрузка готовой продукции под коммерческий заказ.
С целью повышения эффективности производства и конкурентоспособности предприятия
ЗАО «Северсталь ТПЗ-Шексна» реализовало проект по разработке и внедрению комплексной
многоуровневой информационной системы с унифицированными интерфейсами интеграции.
Данные интерфейсы позволяют наладить информационный обмен данными с уже имеющимися
информационными системами для получения или передачи информации необходимой в
производственном цикле. Комплексная информационная система (КИС) охватывает все уровни
управления производственным предприятием, что позволяет достичь максимальной
оперативности обработки информации, начиная от анализа потребности рынка и заканчивая
управлением технологическими процессами индивидуально для каждого коммерческого заказа.
Это же относится и к качеству готовой продукции. Управление качеством начинается на этапе
Секция 3. Трубное производство
344
планирования производства и охватывает каждую производственную единицу в индивидуальном
порядке на всем этапе жизненного цикла продукции.
Комплексную информационную систему управления предприятием можно представить как
иерархию следующих уровней (рис.1).
Рис. 1. Иерархия уровней КИС ЗАО «Северсталь ТПЗ – Шексна»
Специфику автоматизации производственного предприятия, как центральное связующее
звено КИС, определяет уровень 3 MES (Manufacturing Execution System – система управления
производством продукции в реальном времени. Разработчик – фирма ООО «ЗСПУ - И», г. Санкт-
Петербург). Информация с этого уровня является основной для принятия решений в части
управления производством и первичной в части ведения управленческого и бухгалтерского учета
на уровне 4 ERP (Enterprise Resource Planning System – система планирования ресурсов
предприятия).
Со стороны уровня 2 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – система
оперативного диспетчерского управления в производстве и сбора данных и технологических
параметров) в MES поступают протоколы выполнения технологических операций, значения
технологических параметров и другая информация, полностью охватывающая производственные
циклы и позволяющая в режиме реального времени формировать объективные документы по
качеству готовой продукции для потребителей.
Связь между уровнями MES и SCADA реализована с использованием интерфейсов OPC
(OLE for Process Control) сервера. OPC представляет собой семейство программных технологий,
предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и
технологическими процессами, что позволяет сократить затраты на разработку и сопровождение
приложений промышленной автоматизации.
Секция 3. Трубное производство
345
В целях обеспечения унификации нормативно-справочной информации (НСИ)
используется схема взаимодействия со справочниками технологических и коммерческих данных
ЧерМК ОАО «Северсталь» (рис. 2). Указанные справочники входят в состав ERP и MES систем
ЧерМК. Процедура синхронизации справочников выполняется на уровне MES ЗАО «Северсталь
ТПЗ – Шексна». Хранение и обработка информации выполняется средствами баз данных, а
отображение и пользовательское представление информации выполняется средствами
клиентского приложения MES. Информационное наполнение справочников НСИ осуществляется
персоналом соответствующей общезаводской службы ЧерМК. Благодаря этому обеспечивается
единое справочное пространство технологической и коммерческой информации, позволяющее
унифицировать бизнес-процессы технологической подготовки производства, сбытовой и
коммерчекой деятельности.
Рис. 2. Интеграция бизнес процессов с группой «Северсталь»
Внедренная в ЗАО «Северсталь ТПЗ – Шексна» система MES позволяет автоматизировать
выполнение следующих производственных и организационных процессов:
1. Формализация технологических процессов производства полуфабриката (штрипс) и
готовой продукции (трубы) в терминах информационной системы MES.
Для расчета и учета параметров производства и технологической подготовки производства в
состав MES входит механизм моделирования производства, который построен как каталог
моделей технологических операций (рис. 3).
Секция 3. Трубное производство
346
Рис. 3. Каталог моделей технологических операций
Механизм каталога моделей технологических операций является основой формализации и
описания в терминах информационной системы всех технологических операций в цепочке
производства готовой продукции ТПЗ. Данный механизм позволяет на основании единовременно
введенных массивов номинальных данных и алгоритмов расчета получать формализованное
описание параметров технологической операции.
В качестве примера можно рассмотреть расчет при помощи MES режимов работы агрегата
продольной резки (рис. 4).
Секция 3. Трубное производство
347
Рис. 4. Расчет режимов работы агрегата продольной резки АПР-2000 ЗАО «Северсталь ТПЗ
– Шексна»
Применительно к АПР используются следующие массивы номинальных данных:
•
Описание задаваемой валковой оснастки:
o Дисковые ножи
o Диски сепаратора
o
Зазор между ножами
Секция 3. Трубное производство
348
o Зазор на сепараторе
o Расстояние между гуммированными кольцами
o Расстояние между ножами и гуммированными распорками
o
Ширина дисковых ножей
•
Расчетные ширины штрипсов на выходе агрегата продольной резки
•
Скорость порезки
•
Число необходимых резов
•
Заданные расходные коэффициенты по расходу металла на переделе
•
Текущее актуальное состояние агрегата
Описанные выше номинальные параметры АПР, формализованные параметры задаваемого в
агрегат металла с учетом выходных технологических параметров агрегатов предыдущих
переделов (скорость прокатки, температура смотки, данные о механических свойствах и
химическом составе) и требуемые параметры готовой продукции обрабатываются в MES при
помощи заранее преднастроенных алгоритмов. В качестве результата обработки система
формирует расчет режимов работы агрегата продольной резки в терминах системы управления
АПР (АСУ ТП АПР). Полученные режимы работы АПР в автоматическом режиме
«привязываются» к задаваемому в АПР металлу ( горячекатаным рулонам) и передаются в АСУ
ТП АПР для автоматической настройки агрегата на обрабатываемый металл и получения штрипса
с требуемыми свойствами.
Данный механизм применяется также и для формирования режимов работы
трубоэлектросварочного стана, где в качестве задаваемого металла используется штрипс.
Технологические параметры производства штрипса формируются на основе данных, полученных
из контроллера АПР.
2. Учет коммерческих заказов
Коммерческие заказы на производство и отгрузку готовой продукции вводятся в систему
уровня ERP службы сбыта (рис. 2, АСУ «Управление продажами товарной продукции»), откуда
поступают в MES в виде заказов на производство. Типы информационных реквизитов структуры
коммерческих заказов в системе ERP организованы на основе общезаводской НСИ, данные
которой используются системой MES. Благодаря этому отсутствуют проблемы различия типов
данных в процедурах интеграции коммерческих заказов с уровня ERP на уровень MES (рис. 5).
Секция 3. Трубное производство
349
Рис. 5. Коммерческий заказ в MES
3. Развертывание коммерческого заказа
Процесс развертывания коммерческого заказа предполагает выполнение в пошаговом режиме,
с помощью мастера развертывания (рис. 6), следующих операций:
•
Определение номенклатуры позиции производственного заказа
•
Уточнение номенклатуры готовой продукции
•
Расчет технологических режимов обработки материала в АПР
•
Расчет технологических режимов обработки материала в ТЭСА
•
Расчет упаковки готовой продукции
•
Расчет расходных коэффициентов и потребности в ТМЦ для выполнения
коммерческого заказа
В качестве результата данного процесса формируются следующие наборы данных:
- данные для заказа исходного сырья для производства (горячекатаные рулоны)
- автоматизированной настройки технологического оборудования
- настройки упаковочных машин
- потребности в ТМЦ для выполнения коммерческого заказа.