Экономико-математическое моделирование технологического процесса металлургического предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)

Новокузнецкий филиал-институт Кемеровского государственного университета

Экономико-математическое моделирование технологического процесса металлургического предприятия

Аликов А.Ю.

Щепетов А.В.

Основной задачей экономико-математического моделирования производственных процессов является отыскание возможности качественного представления их в виде воспроизводимых зависимостей или иных описаний, позволяющих решать задачи экономического моделирования с требуемыми значениями точности и адекватности. Организационно-технологические системы (ОТС), которыми представляются и описываются многие производства - металлургические, химические, угольные и другие, характеризуются тем, что их технологический процесс представляет собой заданную последовательность технологических и транспортных операций, где результаты каждой последующей операции определяются на основе параметров предыдущих операций и имеют вероятностно-статистический характер протекания.

В работе [Авдеев, Буторин, Кудрин, 1997, с. 24] показано, что представление динамики технологического процесса в ОТС в виде связанной последовательности технологических маршрутов, является наиболее рациональным способом описания технологии и организации производства для задач планирования и оперативного управления, например, в цехах комплекса сталь-прокат металлургического комбината. Установлено, что технологические маршруты W_ij (•), представляемые в виде последовательных описаний W_ij (w₁, w₂, …, w_n; ф₁, ф₂, …, ф_n), где (w₁, w₂,…, w_n) - заданная последовательность технологических операций, (ф₁, ф₂,…, ф_n) - время их начала, а индексы i=1,…,I; j=1,…,J определяют соответственно номер технологического маршрута (ТМ) и номер заказа на металлопрокат, адекватно описывают динамику организационно-технологического процесса.

Использование такого описания динамики технологического процесса в качестве базового, или как структурной единицы описания движения металлопотока по переделам, позволяет решать основные задачи оперативного управления производством. Естественно, что такое представление ТМ не содержит в явном виде экономических параметров производства, например, затрат на выполнение операций, стоимостных параметров операций, потерь производства от межоперационных простоев. Любое переназначение операций внутри W_ij (•), изменение их последовательности, изменение времени начала или окончания операций, вызывает изменение стоимостных параметров, как отдельной операции, так и всего технологического маршрута.

Оперативный и технологический персонал комбината, цехов и участков, реализуя управленческие воздействия на ТМ, вызванные контролируемыми или неконтролируемыми возмущениями, руководствуется заданными ограничениями и критериями, текущей оперативной обстановкой и другими оценками, которые не учитывают в явном виде изменения экономических параметров. Выполнение заказа на металлопрокат по количественным параметрам (типоразмер проката, масса, заданное время выполнения заказа и отгрузки) является основной целью работы служб оперативного управления и планирования, а стоимостные параметры отдельных операций и всего технологического маршрута в действующих системах организационно-экономического управления, как правило, не рассчитываются. Такое положение обусловлено тем, что отсутствуют как методика оперативного экономического расчета затрат на конкретную операцию, так и адекватная экономико-математическая модель, позволяющая в оперативном режиме рассчитывать экономический эквивалент того или иного управленческого воздействия.

В кризисных экономических условиях функционирования комбината, наиболее актуальной является задача выбора конкретного оперативного управленческого решения при неочевидных конкурирующих организационных и технологических преимуществах (предпочтениях при заданных критериях) и при наличии нескольких вариантов решений. Критерием выбора управленческого решения, в данном случае, является рассчитываемый для каждого варианта управленческого решения экономический критерий затрат Q_з>min(F^п), где F^п - функция потерь, выражаемая в [тонн/час или руб./час] на операцию или на весь технологический маршрут при реализации каждого из вариантов управленческого решения. Вид функции потерь можно рассчитать по методике, приведенной в работе [Авдеев, Буторин, Кудрин, 1993].

Потери производства, вызванные некорректными оперативными управленческими решениями, составляют до 18-25% от всех потерь производства в цехах комплекса сталь-прокат. Например, при изменении последовательности ТМ или отдельных операций, при переназначениях марок сталей по результатам маркировочных анализов и при незапланированных простоях агрегатов, вызванных кратковременными ремонтами основного или вспомогательного оборудования, необходимы стоимостные оценки каждого из вариантов управленческих решений. В настоящее время оперативный учет экономических параметров производства затруднен отсутствием у оперативного персонала информации о стоимостных параметрах, о прогнозе их изменений при реализации конкретного управленческого решения. Проведенный анализ переназначений ТМ с рельсового на сортовой прокат (всего проанализировано 98 переназначений) показал, что не все переназначения экономически эффективны.

Для реализации задач оперативного расчета вариантов переназначений разработана экономико-математическая модель (ЭММ), позволяющая в оперативном режиме как рассчитывать изменение стоимостных показателей отдельной операции, так прогнозировать затраты и потери производства от текущей корректируемой операции до конечной.

Концепцией разработанной ЭММ являются следующие вполне очевидные предпосылки, основанные на организационно-технологических и экономических утверждениях, справедливых для функций и задач организации технологии в цехах комплекса сталь-прокат:

если в системе оперативного планирования производства регламентируются все операции по контролируемым организационным и технологическим параметрам, то допустима и корректна регламентация их стоимостных параметров (условие стоимостных эквивалентов технологических операций);

если в системе оперативного управления существует пооперационная регистрация информации о состоянии производства, то имеющийся конечный набор организационных и технологических параметров металлургического производства позволяет формировать достоверный информационный образ производства (вектор состояния) с точностью до заданных требований по достоверности, полноте и своевременности, предъявляемых к информации функциями оперативного управления (условие наблюдаемости технологического процесса);

если в системе оперативного планирования и управления производством единицей слежения является заказ на металлопрокат, обусловленный единым химическим составом плавки (маркой стали) и массой плавки (жидкая сталь, слиток, заготовка), то недопустимо частичное изменение в составе одного технологического маршрута массы металла, температуры и времени технологических операций (условие неделимости и запрета разрывов технологического маршрута);

если для компенсации возмущений не существует единственного управленческого решения (условие вариантности управленческих решений), то каждое из конкурирующих управленческих решений (вариантов) имеет свой экономический эквивалент.

В основу разработанной ЭММ положено модельное представление технологического процесса в цехах комплекса сталь-прокат, модифицированное в части определения стоимостных эквивалентов технологических операций W_ij (w₁, w₂,…, w_n; ф₁, ф₂, …, ф_n; э₁, э₂, …, э_n ), где параметры (э₁, э₂,…, э_n ) являются нормативными стоимостными эквивалентами соответствующих операций.

Таким образом, с использованием разработанной ЭММ, изменения контролируемых параметров всего ТМ и отдельной операции (по марке стали, массе, температуре, времени) позволяют пересчитать их в стоимостные эквиваленты в оперативном режиме и создать предпосылки для реализации оперативного стоимостного учета производства. Принятие управленческих решений, наряду со стоимостными оценками, сопровождается и прогнозом потерь, выраженным не только в материальных, но и стоимостных показателях при их реализации.

Опытные расчеты (всего для 106 маршрутов), проводились для двух типов ТМ «ЭСПЦ-2 - рельсобалочный цех» (62 маршрута) и «мартеновские цехи - рельсобалочный цех или листопрокатный цех» (44 маршрута) ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». Расчеты показали, что с использованием данной модели, оперативный персонал при выборе конкретного управленческого решения из нескольких конкурирующих вариантов решений (число вариантов решений не превышало пяти), может руководствоваться, наряду с другими, и стоимостными значениями вариантов управленческих решений.

Включение программной реализации разработанной ЭММ в состав действующей автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления комплекса сталь-прокат ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» позволит в оперативном режиме рассчитывать как пооперационные потери производительности, так и стоимостные параметры для каждого управленческого решения.

Список литературы

математический моделирование технологический

1. Авдеев В.А., Буторин В.К., Кудрин Б.И. Методика расчета потерь производительности и межоперационный взаиморасчет в цехах комплекса сталь-прокат. Томск: Изд-во ТГУ, 1993. 64 с.

2. Авдеев В.А., Буторин В.К., Кудрин Б.И. Оперативное управление и планирование в комплексе сталь-прокат. М.: Электрика, 1997. 140 с.

Размещено на Allbest.ru