Построение адаптационных моделей при проектировании многообъектных технологических систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия

Построение адаптационных моделей при проектировании многообъектных технологических систем

Э.М. Голубчик

В.Е. Телегин

А.В. Хохлов

В условиях цивилизованных рыночных отношений достигаемый уровень качества выпускаемой продукции в области производства металлопроката обусловливает необходимость обеспечения на рынках сбыта баланса интересов потребителей и изготовителей. Этого можно достигнуть за счет использования конкурентных преимуществ в виде значительного накопленного опыта производства, внедрения новых технологических или технических решений, а также путем поддержания высокого качества продукции на основе строгого соблюдения технологии ее производства. При этом для обеспечения высокой конкурентоспособности, помимо развития инновационных технологий, предприятие должно быть способно к адаптации в изменяющихся условиях рынка. В наибольшей степени это актуально для изготовителей металлопродукции с глубокой степенью переработки, к которой можно отнести, например, холоднокатаную ленту, гнутый профиль, электросварные трубы и т.д. Для предприятия, как правило, данные виды продукции, являются эксклюзивными и требования к ней, либо жестко нормируются различными стандартами, либо указываются потребителями в качестве дополнительных требований и пожеланий. В условиях массового производства с большим объемом размерно-марочного сортамента продукции, единым технологическим циклом и непрерывной загрузкой основного технологического оборудования возникает необходимость оперативной корректировки, как самой схемы производства, так и отдельных ее элементов, включая и элементы оборудования, т.е. на первый план выступает проблема технологической адаптации. Причем, наиболее актуально это для «многообъектных технологических систем» (МОТС). Под МОТС в данном случае понимаются технологические схемы производства, представляющие собой либо многоуровневую (иерархическую) структуру, либо имеющие организованные по многопоточному или разделяющемуся принципам системы. Очевидно, что в таких системах для обеспечения требуемого уровня качества, конкурентоспособности и повышения результативности производства при изменении внешнего или внутреннего воздействия, МОТС должна оперативно реагировать. При этом должны быть минимизированы возможные затраты на адаптацию всей технологии (в т.ч. производственной схемы) к новым условиям, включая и возможные ожидания потребителя.

В научно-технической литературе представлен широкий спектр, как принципов формирования, так и реализации различных адаптационных механизмов, в которых обобщены известные современной науке закономерности, а также практический опыт их применения. Однако большинство исследований посвящено либо экономическим, либо социальным аспектам понятия адаптации. При этом недостаточно изучены и описаны механизмы технологической адаптации многообъектных систем, а также их влияние на уровень качества производимой продукции в условиях крупного металлургического предприятия.

Технологическую адаптацию в широком смысле можно определить, как процесс целенаправленного изменения структуры и параметров технологической системы для повышения эффективности ее функционирования [1].

Современная технология производства стальной ленты. например, в условиях ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» является характерным примером МОТС. При этом возможна многовариатность технологического процесса производства одного и того же вида ленты, причем, внутри одного варианта, в свою очередь, так же возможна многоуровневость технологии. Это, в свою очередь, приводит к ситуации, когда от лица, принимающего решение (ЛПР) по способу организации технологического процесса, зачастую зависит успешность в достижении требуемой результативности. Для исключения (минимизации) возможных ошибок и выбора рациональной технологической схемы в МОТС необходима разработка модели технологической адаптации.

В терминах системного подхода и теории систем как сама МОТС, так и продукция, полученная с ее применением, имеет определенное назначение, которое может быть описано системой целей. Эта система целей проявляется через свойства, присущие данной системе. Свойством является всякий существенный признак объекта. Обобщенная оценка свойств приводит к понятию качества. Исходя из ГОСТ 15467-70 «Качество продукции. Термины», можно дать следующее определение: качество продукции - совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. То есть, реализовать систему целей. Тогда, любая МОТС может быть представлена как система (объект - для случая конкретного вида продукции) преобразований вещества, энергии и информации (или операндом [Оd]). Так как операнд находится в системе преобразований, то его состояние определяется через вектор свойств. Таким образом, операнд имеет начальное состояние (начальные свойства) Od⁰, промежуточное состояние Оdⁱ и конечное состояние Odⁿ. Для удовлетворения соответствующей потребности задается необходимое состояние операнда Odⁿ, которое является целью преобразований. Изменение Od^oOdⁿ называется преобразованием, которое реализуется в процессе технологии. В результате преобразований операнд изменяет вектор свойств . Так в рассматриваемой в качестве примера МОТС «производство холоднокатаной стальной ленты» ее уровень качества определяется совокупностью показателей механических свойств, геометрических параметров, характеристикой поверхности и структуры.

= , (1)

где - вектор механических свойств, - вектор геометрических параметров, - вектор характеристик поверхности, - вектор характеристик структуры.

Для разработки модели технологической адаптации, на примере рассматриваемой МОТС «изготовления стальной ленты» был проведен комплекс исследований по изменчивости механических свойств по ширине полосы в рулоне ленты в зависимости от изменения структуры технологического процесса. При преобразовании операнда начального состояния Od^o в конечное состояние Odⁿ механические свойства характеризуются изменчивостью, определение характера которой, а также факторов влияния на данный характер, способствуют оптимизации процесса производства продукции заданного уровня качества. В общем виде изменчивость механических свойств можно выразить следующим образом:

X = X₁ + X₂ + X₃, (2)

где X₁ - изменчивость свойств по ширине полосы в МОТС, X₂ - изменчивость свойств по длине полосы в МОТС, X₃ - естественная изменчивость. Под «естественной» понимается изменчивость в результате влияния конкретных технологических операций (влияние данной операции). Данная характеристика способствует определению допустимых интервалов уровней механических свойств на каждом переделе технологической системы. Сравнение текущего диапазона механических свойств с заданным и последующие корректирующие действия преследуют цели конечного соответствия продукции требованиям потребителя. Корректировка функционирования всей системы - есть ответ на изменяющиеся условия внешней среды, которыми является несоответствие текущих и заданных параметров по определенной причине. Аналогичным «раздражителем» являются изменяющиеся требования потребителя. При этом появляется элемент адаптации, при котором деятельность технологической системы выражается следующим образом:

Od⁰ = Odⁿ Ч Т Ч К,

где Т - традиционная технология, К - коэффициент адаптации.

Для обеспечения оперативной технологической адаптации необходимо установление границ допустимых диапазонов разброса свойств, а также выявление регрессионных зависимостей конкретных показателей механических свойств.

На примере рассматриваемой МОТС было определено поле изменчивости механических свойств холоднокатаной ленты из низкоуглеродистых марок стали, производимой в цехе углеродистой ленты ОАО «ММК». Данные исследования позволили разработать адаптационную модель изготовления ленты, а также определить наиболее рациональную технологическую схему для производства ленты под монетную заготовку для новых десятирублевых монет России, требования к которой отличаются очень узким диапазоном труднодостижимых как геометрических, так и механических свойств.

Список используемой литературы

технологический качество регрессионный

1. Э.М. Голубчик, Е.Б. Яковлева, В.Е. Телегин и др. Повышение результативности производства холоднокатаной упаковочной ленты из стали марки 30Г2 путем применения адаптационных механизмов. //Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2010. № 1. -С. 62-66.

Размещено на Allbest.ru