Программный комплекс для анализа результатов работы и

Программный комплекс для анализа результатов работы и прогнозирования
производственных ситуаций доменного цеха ОАО «ММК»
1 Общая информация системы
1.1 Наименование информационной системы
Полное название - программный комплекс для анализа результатов работы и
прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха ОАО «ММК».
Краткое название – MES ДЦ АИС АППС.
1.2 Назначение информационной системы
АИС АППС является составной частью MES доменного цеха и предназначен для
сравнительной оценки отчетных показателей работы доменных печей и
прогнозирования производственных ситуаций на основе решения технологических
задач с использованием комплекса математических моделей доменного процесса.
Целью создания системы является повышение достоверности анализа
технологических процессов доменной плавки и их моделирование при изменении
входных условий, таких как состав шихты, расход природного газа и т.д.
1.3 Состав информационной системы
Таблица 1
№
Наименование
1
Модуль «АРМ мастера доменной печи»
2
Модуль «АРМ технолога ДЦ – Технический отчёт»
3
Модуль «АРМ технолога ДЦ - Тренды отчётных показателей доменных печей»
4
Модуль «АРМ технолога ДЦ – Сравнение технических отчётов»
5
Модуль «АРМ технолога ДЦ - Тепловой и материальные балансы»
6
Модуль «АРМ технолога ДЦ - Газодинамика»
7
Модуль «АРМ технолога ДЦ - Шлаковый режим»
8
Модуль «АРМ технолога ДЦ - Доменная шихта»
9
Модуль «АРМ технолога ДЦ - Кольцевые сечения»
10
Модуль «АРМ технолога ДЦ - Зона вязкопластичного состояния железорудных
материалов»
1.4 Функции системы:
1.4.1 АРМ мастера доменной печи
1) Оценка состояния доменного процесса за определённый период работы
доменной печи (смена, сутки).
2) Оценка
показателей
работы
печи
(удельный
расход
кокса,
производительность, свойства шлака, содержание кремния в чугуне) при текущих
параметрах процесса.
3) Выполнение проектных расчётов изменения показателей доменного
процесса и основных режимов доменной плавки при заданных изменениях
параметров процесса.
4) Расчёт корректировочных воздействий, направленных на стабилизацию
работы печи при изменении сырьевых условий и параметров комбинированного
дутья.
5) Выполнение сопоставительного анализа показателей работы доменных
печей за период функционирования системы.
1.4.2 АРМ технолога ДЦ – Технический отчёт
1) Автоматизированный сбор и подготовка необходимых отчётных данных о
работе доменного цеха за указанный пользователем период работы (месяц и с начала
календарного года)
2) Отображение в структурированном виде показателей работы доменного
цеха и отдельных печей, фильтрация показателей.
3) Выполнение ручной корректировки и ввода дополнительных отчётных
показателей.
4) Осуществление расчёта показателей по разделам технического отчёта за
месяц и с начала календарного года.
5) Формирование бумажной копии технического отчёта путём избирательной
настройки отдельных разделов, предварительного просмотра и экспорта данных в
формат выходных документов.
6) Установка
и
снятие
защиты
от
корректировки
показателей
сформированного технического отчёта.
7) Настройка видимости и возможности работы с отдельными категориями
показателей работы доменного цеха.
1.4.3 АРМ технолога ДЦ - Тренды отчётных показателей доменных
печей
1) Осуществление автоматического извлечения среднемесячных отчетных
показателей о работе доменных печей и цеха за указанный пользователем период
работы.
2) Отображение в виде интерактивных таблиц любых фактических
среднемесячных отчётных показателей за указанный пользователем период с
возможностью их сопоставления между собой.
3) Графическая визуализация имеющихся отчетных показателей в виде
интерактивно настраиваемых трендов.
4) Оперативное предоставление отчетных сведений для проведения анализа
технологии доменной плавки по ключевым разделам: производство чугуна
(технология и график выпусков), качество чугуна, качество кокса, параметры дутья
и интенсивность плавки, состав и качество шихты, шлаковый режим.
5) Формирование бумажной копии результатов отображения отчётных
показателей с возможностью настройки, предварительного просмотра и экспорта
данных в популярные форматы выходных документов.
1.4.4 АРМ технолога ДЦ – Сравнение технических отчётов
1) Осуществление
автоматического
извлечения
требуемых
отчетных
показателей о работе доменных печей и цеха за указанный пользователем период
работы.
2) Отображение в табличном виде количественных отчётных показателей за
отчётный и сравнительный период, с возможностью их сопоставления между собой.
3) Графическая визуализация отчетных показателей в виде гистограммы.
4) Формирование бумажной копии результатов сравнения отчётных
показателей с возможностью предварительного просмотра и экспорта данных в
популярные форматы выходных документов.
1.4.5 АРМ технолога ДЦ - Тепловой и материальные балансы
1) Осуществление автоматического извлечения среднемесячных отчетных
показателей о работе доменных печей и цеха за указанный пользователем период
работы.
2) Отображение в виде интерактивных таблиц результаты расчета приходных
и расходных статей теплового и материальных балансов железа, серы, цинка, титана,
CaO, хрома доменных печей на основе среднемесячных отчетных данных о работе
доменного цеха за указанный пользователем период с возможностью сопоставления
между собой.
3) Графическая визуализация результатов расчета приходных и расходных
статей теплового и материальных балансов железа, серы, цинка, титана, CaO, хрома
доменных печей в виде интерактивно настраиваемых трендов.
4) Формирование твердой копии результатов отображения отчетных
показателей с возможностью настройки, предварительного просмотра и экспорта
данных в популярные форматы выходных документов.
1.4.6 АРМ технолога ДЦ – Газодинамика
1) Осуществление автоматического извлечения среднемесячных отчетных
показателей о работе доменных печей и цеха за указанный пользователем период
работы.
2) Отображение на Web-сайте в виде интерактивных таблиц результаты
расчета газодинамических параметров доменных печей (характеристик слоя
шихтовых мате-риалов, скоростей фильтрации газа, перепадов давления и степени
уравновешивания шихты, предельно допустимого расхода дутья и критического
перепада давления газа) на основе среднемесячных отчетных данных о работе
доменного цеха за указанный пользователем период с возможностью сопоставления
между собой результатов как по отдельным доменным печам, так и по периодам их
работы.
3) Графическая визуализация результатов расчета газодинамических
параметров доменных печей (характеристик слоя шихтовых материалов, скоростей
фильтрации газа, изменение перепадов давления и степени уравновешивания шихты,
предельно допустимый расход дутья и критические перепады давления газа) в виде
интерактивно настраиваемых трендов.
4) Осуществление прогнозирования газодинамического режима доменных
печей при изменении расхода дутья, параметров комбинированного дутья,
параметров загружаемой шихты, уровня засыпи и давления колошникового газа при
помощи отдельного клиентского приложения, установленного на компьютер
пользователя.
5) Формирование твердую копию результатов отображения отчетных
показателей и результатов моделирования газодинамического режима доменной
плавки с возможностью настройки, предварительного просмотра и экспорта данных в
популярные форматы выходных документов.
1.4.7 АРМ технолога ДЦ - Шлаковый режим
1) Осуществление автоматического извлечения среднемесячных отчетных
показателей о работе доменных печей и цеха за указанный пользователем период
работы.
2) Отображение на WEB-сайте в виде интерактивных таблиц результаты
расчета шлакового режима доменных печей на основе среднемесячных отчетных
данных о работе доменного цеха за указанный пользователем период с возможностью
сопоставления между собой результатов как по отдельным доменным печам, так и по
периодам их работы.
3) Графическая визуализация результатов расчета шлакового режима
доменных печей в виде интерактивно настраиваемых трендов, что позволяет
инженерно-технологическому персоналу осуществлять оценку свойств шлака при
фактически заданных расходах, составах железорудных компонентов доменной
шихты, флюсующих материалов и параметров процесса.
4) Модельный расчёт комплекса параметров, характеризующих шлаковый
режим (расчетный выход шлака и состав конечного шлака, вязкости, температуры
шлака при вязкостях 7 и 25 пуаз, градиенты вязкости, коэффициент активности серы
в чугуне и др.), прогнозирование состава шлака, содержания серы в чугуне,
выполнение диагностики шлакового режима при изменении показателей работы печи,
дутьевых параметров, состава чугуна и качества кокса.
5) Формирование твёрдой копии результатов отображения отчетных
показателей и результатов моделирования шлакового режима доменной плавки с
возможностью настройки, предварительного просмотра и экспорта данных в
популярные форматы выходных документов.
1.4.8 АРМ технолога ДЦ - Доменная шихта
1) Подбор оптимального соотношения долей агломерата и одного из видов
привозных окатышей.
2) Подбор расхода одного из видов флюсующих материалов.
3) Подбор химического состава (основности) агломерата в проектном периоде
при заданных расходах или долях ЖРС и флюсах.
1.4.9 АРМ технолога ДЦ - Кольцевые сечения
1) Осуществление автоматического извлечения среднемесячных отчетных
показателей о работе доменных печей и цеха за указанный пользователем период
работы.
2) Расчёт и отображение технологических параметров, характеризующих
радиальную неравномерность распределения параметров на доменных печах.
3) Осуществление
модельного
расчёта
комплекса
параметров,
характеризующих радиальную неравномерность распределения параметров на
доменных печах.
4) Формирование твёрдой копии результатов отображения отчетных
показателей
и
результатов
моделирования
радиальной
неравномерности
распределения параметров на доменных печах с возможностью настройки,
предварительного просмотра и экспорта данных в популярные форматы выходных
документов.
1.4.10 АРМ технолога ДЦ - Зона вязкопластичного состояния
железорудных материалов
1) Осуществление автоматического извлечения среднемесячных отчётных
показателей о работе доменных печей и цеха за указанный пользователем период
работы.
2) Расчёт и отображение технологических параметров, характеризующих
радиальную неравномерность распределения параметров на доменных печах.
3) Осуществление
модельного
расчёта
комплекса
параметров,
характеризующих радиальную неравномерность распределения параметров на
доменных печах.
4) Формирование твёрдой копии результатов отображения отчётных
показателей
и
результатов
моделирования
радиальной
неравномерности
распределения параметров на доменных печах с возможностью настройки,
предварительного просмотра и экспорта данных в популярные форматы выходных
документов.
1.5 Функциональная схема
Функциональная схема информационной системы представлена на рисунке 1.
Схема отражает общую концепцию функционирования системы и обмена
информацией с другими информационными системами/ресурсами, действующими на
ОАО «ММК».
Смежные
системы
АРМ
пользователя
АРМ
пользователя
FANTOM
(АИС АППС)
АРМ
пользователя
S07-BLOPT
MES ДЦ
Рисунок 1
Система построена на основе смешанной архитектуры. Модуль «АРМ технолога
ДЦ - Тренды отчётных показателей доменных печей» реализован на основе
трёхзвенной архитектуры «Клиент-сервер». Остальные модули реализованы на
основе двухзвенной архитектуры «Клиент-сервер». Данные, вручную введённые
технологическим персоналом, передаются из MES ДЦ в область АИС АППС
(выделенная база данных), где корректируются посредством клиентских АРМ,
обрабатываются математическими моделями и сохраняются на сервере СУБД. Сервер
приложений (S07-BLOPT) предоставляет часть данных в виде отчётов, мнемосхем и
графиков информацию конечным пользователя посредством WEB-технологий,
используя браузер конечного пользователя в качестве клиента. Остальные модули
для расчётов и визуализации параметров используют клиентское программное
обеспечение, работающее с сервером АИС АППС напрямую.
2 Техническая реализация системы
2.1 Описание клиентской части
Клиентом системы является любой компьютер, подключённый к корпоративной
системе, с установленным веб-обозревателем (браузером) и программной
платформой Microsoft .NET Framework 3.5.
2.2 Описание серверной части
Система состоит из двух серверов: FANTOM и S07-BLOPT
Таблица 2
FANTOM – Сервер базы данных, сервер приложений
Аппаратная
4 CPU Intel Xeon 3 Ггц
конфигурация ОЗУ 16 Гб, HDD SCSI 543.89 GB
Программная
конфигурация
Функции
сервера
ОС: Microsoft Windows Server 2008 Datacenter Edition x64 SP2
СУБД: Microsoft SQL Server 2005 Enterprise Edition x64 SP3
Сбор, анализ, моделирование и хранение технологических
параметров работы доменного цеха.
Таблица 3
S07-ASKOPDP – Сервер отчётов системы
Аппаратная
Fujitsu PRIMERGY RX200 S6
конфигурация 2 CPU Intel Xeon 5670 2,93 Ггц
ОЗУ 12 Гб, HDD SAS 136.22 GB
Программная
ОС: Microsoft Windows Server 2014 Standard Edition x64
конфигурация СУБД: Microsoft SQL Server 2008 R2 Standard Edition x64 SP1
Функции
WEB-сервер отчётов системы
сервера
Обновления системного и прикладного программного обеспечения проводятся
по мере необходимости. Обновления операционных систем Windows происходят через
корпоративную систему обновлений Windows ежесуточно.
3 Программная реализация системы
3.1 СУБД
Сбор, анализ, частичное моделирование и хранение данных, а также
подготовка информации для отображения через WEB-сервер осуществляется
средствами СУБД Microsoft SQL. Математические модели реализованы в виде
хранимых процедур на языке “Transact-SQL”. Сбор данных, а также периодический
перерасчёт параметров реализован посредством заданий, выполняемых по
расписанию. Хранение данных организовано посредством таблиц.
3.2 WEB-приложения
Взаимодействие между системой и конечными пользователями модуля «АРМ
технолога ДЦ - Тренды отчётных показателей доменных печей» построено на основе
WEB-сервера Microsoft IIS и отчётной системы SQL Server Reporting Services.
Информационный ресурс представляет собой WEB-сайт, структурированный с
помощью дерева папок. Каждая папка сайта содержит отчёт или диаграмму,
отображающие технологические параметры работы доменных печей, полученных в
результате анализа и моделирования различными подсистемами.
3.3 Клиентские АРМ
Клиентские АРМ, представляют собой приложения Windows, написанные на
языках технологии Microsoft .NET Framework. Данные приложения запрашивают
данные с сервера СУБД, производят моделирование и анализ данных и предоставляют
пользователям результат в виде таблиц и графиков.