Программно-информационная система «ОптиМет»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Управление и системный анализ теплоэнергетических и социотехнических комплексов»

 

 

 

 

 

Реферат

 

На тему:

«Программно-информационная система «ОптиМет»»

 

 

Выполнил:

Студентка 4-ТЭФ-1

Мыльцева А.В.

Проверил:

Деревянов М.Ю.

 

 

 

Самара 2015

 

Содержание

 

Введение                                                                                                              3

1. Система «ОптиМет»                                                                                       4

2. Возможности программно-информационной системы "ОптиМет"          5

3. Экономический эффект применения "ОптиМет"                                        7

4. Область применения  системы                                                                           9

5. Пример использования  «ОптиМет»                                                                10

Список литературы                                                                                              15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Экономико-математическое моделирование является мощным научно-прикладным средством для решения ряда задач с целью оптимизации производственных и иных процессов.

Оптимизация - это процесс нахождения наилучших (оптимальных) решений различных (производственных, бизнес-задач и т.д.) задач с использованием математических моделей. Задачей (проблемой) оптимизации является минимизация или максимизация каких-либо необходимых показателей в процессе организации производства и принятия решений, таких как общее затраченное время, фактическая продолжительность, стоимость и т.д., учитывая заданные условиями реальной задачи ограничения.

Проблемы оптимизации возникают во всех областях производства и экономики, например, разработка технологического процесса, увеличение производительности, логистике, управлении трафиком, транспортными потоками, рабочей нагрузкой, стратегическом планировании и т.д.

Можно сказать, что оптимизация - модификация системы для улучшения её эффективности. Система может быть одиночной компьютерной программой, цифровым устройством, набором компьютеров или даже целой сетью, такой как Интернет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Система «ОптиМет»

 

Научно-технический центр (НТЦ) «ЛАГ Инжиниринг», созданный в 1997 г., разработал уникальную по своим возможностям программно-информационную систему (ПИС) «ОптиМет» (г. Москва). Она представляет собой комплексную систему взаимосвязанных нелинейных математических моделей отдельных производств обобщённого металлургического комбината и предназначена для оптимального управления ресурсами и стратегического планирования производства любого МК.

ПИС «ОптиМет» обеспечивает решение следующих задач:

-расчёт и оптимизация  технологических процессов всех  цехов и производств МК от  формирования сырьевой базы до  выпуска готового проката;

-расчёт и прогнозирование  технологических, энергетических, экономических  и экологических показателей  работы всех цехов и производств  МК;

-расчёт и сведение  материальных, энергетических и  стоимостных балансов МК;

-использование перечисленных  характеристик при выборе оптимальных  решений по модернизации и  реконструкции цеха, производства, группы производств и МК в  целом и др.

"ОптиМет" - это новый  подход к решению задач оптимального  управления ресурсами и стратегического  планирования производства металлургического  комбината (МК) на основе методологии  системного анализа.

"ОптиМет" - это глобальная  математическая модель металлургического  комбината, позволяющая провести  сквозной расчёт всех цехов  и производств комбината от  формирования сырьевой базы до  получения готового товарного  проката. Она состоит из тесно  взаимосвязанных между собой  локальных нелинейных математических  моделей отдельных технологических  процессов: коксохимического, доменного, агломерационного, конвертерного и  т.д., что позволяет наиболее адекватно  описать реальные процессы и  взаимосвязи между ними.

"ОптиМет" - это система, которая просчитывает и прогнозирует  технологические, энергетические, экономические  и экологические показатели работы  всех цехов и производств меткомбината. На этой основе рассчитываются  и сводятся взаимозависимые балансы  материальных, энергетических и  стоимостных потоков металлургического  завода. Таким образом, объединяются  воедино вопросы экономики, технологии, энергетики и экологии.

"ОптиМет" - это система, которая оптимизирует структуру  металлургического производства  и его сырьевую базу по 240 независимым  оптимизируемым параметрам.

В качестве критерия оптимизации рассматриваемого варианта можно выбрать любой из перечисленных:

1) минимум потребления  ТЭР или минимум затрат на  покупные ТЭР;

2) минимум себестоимости  товарной продукции;

3) максимум прибыли или  минимум дефицита бюджета;

4) минимум вредного воздействия  на окружающую среду.

"ОптиМет" - это система, которая для металлургического  комбината производительностью 2 - 8 млн. тонн стали в год в среднем  даст годовой экономический эффект  от 20 до 100 млн. долларов США. При этом  значительная часть мероприятий  не требует капитальных затрат, или эти затраты минимальны.

 

2. Возможности программно-информационной системы "ОптиМет"

 

1. Оптимизация структуры производства, включая:

- Определение оптимальной загрузки доменного, агломерационного и коксохимического производств с учетом доли жидкого чугуна в металлошихте сталеплавильных агрегатов, доли агломерата в доменной металлошихте и других факторов.

- Перераспределение производства чугуна внутри доменного цеха между отдельными доменными печами, выбор режимов их работы.

- Перераспределение производства стали между цехами и сталеплавильными агрегатами.

- Перераспределение производства проката между прокатными цехами в зависимости от конъюнктуры рынка и оптимального соотношения продажной цены и себестоимости проката.

- Определение эффективности применения новых металлургических технологий: Ромелт, Корекс, металлизации окатышей и других.

 

2. Оптимизация сырьевой базы, включая:

- Разработку стратегии по закупке сырья за счет установления корреляции рыночной стоимости с технологической ценностью различных видов сырья у различных поставщиков.

- Снижение себестоимости чугуна и проката за счет увеличения закупок тех видов сырья, рыночная цена которых ниже их технологической ценности и за счет уменьшения закупок тех видов сырья, рыночная цена которых выше их технологической ценности.

- Снижение расхода кокса в доменном производстве за счет оптимизации угольной и железорудной шихты без увеличения общих затрат на закупку сырья.

 

3. Снижение энергоёмкости металлургического производства:

- Повышение эффективности работы энергетического и технологического оборудования.

- Рациональное использование вторичных энергоресурсов.

- Изменение структуры производства и варьирование загрузки технологического оборудования.

- Применение новых энергосберегающих технологий.

- Оптимизация режимов работы и перспективы развития ТЭЦ-ПВС и кислородного производства.

- Снижение энергопотребления в печном хозяйстве прокатных станов.

- Выявление и устранение необоснованных потерь доменного газа, кислорода и других видов энергоресурсов.

Результаты расчётов, полученные с помощью программы "ОптиМет", показывают, что практически для любого металлургического завода реально снижение энергопотребления на 10 - 25 %. Это дает экономию до 2 миллионов тонн условного топлива в год!

 

4. Уменьшение вредного воздействия на окружающую среду.

В программе "ОптиМет" реализован расчёт экономической оценки ущерба от выбросов вредных веществ комбината в соответствии с методологией Impact Pathway:

- Характеристика технологий и соответствующие им вредные выбросы.

- Вычисление возросшей концентрации вредного вещества в прилегающих и отдаленных регионах.

- Определение физического воздействия (например, число случаев заболевания астмой, вызванных этими частицами пыли в соответствии с функцией дозы-действия.

- Экономическая оценка этих воздействий (например, произведение случаев заболевания астмой на стоимость лечения одного заболевания).

 
        Визуализация результатов и оценка воздействия на окружающую среду осуществляется с помощью Геоинформационной Системы (ГИС), реализованной на базе GIS ToolKit.

 

3. Экономический эффект применения "ОптиМет"

В качестве примера проведена оптимизация структуры металлургического комбината по критерию минимума себестоимости товарной продукции по 36 из 240 оптимизируемых переменных. В оптимальном варианте снижение себестоимости товарного проката составило 12% по сравнению с исходным состоянием (с 1809.4 до 1593.4 руб./т). Снижение суммарных затрат по комбинату на годовое производство 7520 тыс.т проката составило 1.625 млрд. руб. или 71.37 млн. долларов США (при курсе 22.77 руб./$)!

Благодаря чему была достигнута такая существенная экономия затрат? В основном, эффект был получен за счёт:

• Применения новых технологий (металлизации окатышей, установки Ромелт по производству жидкого металла).
• Рационализации существующих технологий по производству конвертерной и электростали.
• Снижения потерь металла в прокатных цехах благодаря усовершенствованию способов прокатки (на толстолистовом стане).
• Рационализации загрузки сталеплавильных цехов с фактическим закрытием мартеновского цеха и полным переходом на непрерывную разливку стали.
• Оптимизации закупок железорудного и угольного сырья.
• Применения энергосберегающих технологий и реконструкции энергетического хозяйства меткомбината.

Около 20 - 30 млн. долларов это прямой экономический эффект от использования "ОптиМет", получаемый без крупных капвложений за счёт малозатратных организационно-технических мероприятий (например, оптимизации закупок сырья). В сравнении с таким эффектом затраты на внедрение системы "ОптиМет" будут более чем на порядок меньше.  
Из сопоставления исходного и оптимального энергетических балансов комбината на стр.5 видно, что снижение энергопотребления составило 20% (с 8002.7 до 6375.2 тыс. т условного топлива в год). Это позволило снизить расходы на покупку всех энергоресурсов по комбинату на 30 млн. долларов в год.

 

Экономия топлива достигнута за счёт:

• Снижения потребления угольной шихты на производство кокса для доменных печей.
• Улучшения использования вторичных энергоресурсов (использования конвертерных газов, пара установок сухого тушения кокса (УСТК) в паровых турбинах теплоутилизационной электростанции (ТУЭС).
• Снижения энергопотребления в нагревательных печах прокатных станов.
• Реконструкции ТЭЦ-ПВС с заменой устаревших котлов и паровых турбин на современную газотурбинную установку (ГТУ) мощностью 110 МВт с котлом-утилизатором.

4. Область применения системы

 

ПИС «ОптиМет» апробирована на различных стадиях расчёта и оптимизации основных МК России:

1) ОАО «НОСТА» (Орско-Халиловского  МК)

2) ОАО КМК (Кузнецкого  МК)

3) ОАО ЗСМК (Западно-Сибирского  МК)