Специалисты Группы Магнезит разработали уникальный «умный продукт»

Специалисты Группы Магнезит разработали систему мониторинга состояния футеровки теплового агрегата с помощью трехмерного сканирования. Это программный продукт с искусственным интеллектом. Он уникален: не имеет аналогов в России и за рубежом.


Как это работает


Разработчики новинки – специалисты управления инжиниринга проектов и

производства работ: Андрей Заболотский, Игорь Минниханов, Сергей Данильченко, Артем Уздяев, Дмитрий Мельцов. Система мониторинга, которую они создали и протестировали в реальных условиях, представляет собой комплекс из измерительного и сканирующего оборудования, а также прикладного программного обеспечения. Новинка позволяет не только «увидеть» состояние футеровки, осуществляя графический вывод данных, но и автоматически рассчитывает её среднюю и минимальную толщины по отдельным зонам, делает другие необходимые расчёты. Вся информация хранится в отдельных файлах, при этом сохраняется иерархическая структура работы по проекту.



Промышленные испытания нового программного продукта проводились в рамках соглашения о стратегическом сотрудничестве Группы Магнезит и сталелитейного завода «БВК». Первоначально была отсканирована новая футеровка сталеразливочных ковшей, а затем отслеживалось её состояние в процессе эксплуатации. После вывода сталеразливочного ковша из эксплуатации, при выломке футеровки специалисты замерили остаточную толщину каждого отдельного ряда. Полученные результаты сравнили с топографической картой, полученной трехмерным сканированием. Таким образом, разработанная система прошла проверку на эффективность, выявлены абсолютные и относительные погрешности её работы.



– Сравнительный анализ результатов ручного измерения остаточной толщины футеровки, полученных при ломке и данных топографической карты, полученных при трехмерном сканировании, показал, что абсолютная погрешность в ходе эксперимента достигала на отдельных участках 20 мм. При последующих испытаниях, после проведенных настроек системы, абсолютную погрешность удалось снизить на отдельных участках до 10 мм. В дальнейшем планируем провести ряд коррекционных мероприятий, чтобы достичь стабильности результатов и снижения погрешности измерения, а также адаптировать систему для сканирования футеровки других тепловых агрегатов, – рассказывает Игорь Минниханов.


На смену приборам – искусственный интеллект


Мониторинг состояния футеровки теплового агрегата – основной компонент предиктивной аналитики (науки и отрасли Индустрии 4.0, которая изучает методы и способы составления прогнозов – ред.), позволяющий выявлять признаки приближающейся неполадки в работе оборудования или его элементов.


На металлургических предприятиях отслеживание состояния тепловых агрегатов и их футеровки осуществляет квалифицированный персонал, в редких случаях специалисты используют измерительные инструменты, которые имеют большую погрешность.

Первыми приборами, которые были внедрены в 1980-х годах для мониторинга состояния футеровки, были термопары (температурный датчик, который передает напряжение электрического тока, зависящее от температуры – ред.). И они до сих применяются для контроля температуры корпуса тепловых агрегатов.


Позднее, в 1990-х годах, на рынке появились лазерные системы для определения контура футеровки и измерения её остаточной толщины. Информация, полученная при лазерных замерах, даёт возможность отслеживать состояние футеровки и лучше понимать тонкости технологического процесса плавки металла, результаты взаимодействия между огнеупорами, расплавом и агрегатом. В настоящее время системы, основанные на лазерном сканировании, производятся несколькими компаниями в Европе, США и Японии. Их основной недостаток – высокая стоимость оборудования (от 60 млн. руб.) и большие затраты на его последующее обслуживание.


Система мониторинга, разработанная специалистами Группы Магнезит, в несколько раз дешевле лазерного сканера и имеет дополнительные преимущества. В их числе, помимо уже разработанных методик и алгоритмов по обработке данных, современные алгоритмы машинного обучения и искусственный интеллект, которые обеспечивают автоматический анализ данных; рассчитывают как профиль рабочего слоя футеровки и места локальных износов, так и их причины, а также прогнозируют состояние футеровки тепловых агрегатов и рекомендуемых параметров её дальнейшей эксплуатации. То есть система осуществляет максимально полную техподдержку – выдаёт готовый «пакет» для принятия решений о последующей эксплуатации оборудования.


«Умный инструмент» будущего


– Предлагаемая система имеет большие перспективы, поскольку отвечает запросам ближайшего будущего. Уже скоро в процессе принятия решений будут все чаще использоваться умные производственные системы, за счет этого минимизируется человеческий фактор с вероятностью принятия ошибочных или алогичных решений. Предприятиям придется приспосабливаться к быстрой разработке продукции, гибким процессам производства и к более сложным процессам развития, – говорит главный металлург «БВК» Евгений Щепёткин. – На металлургических заводах будущего (умных заводах) коммуникацию между людьми, оборудованием и продукцией будут обеспечивать киберфизические системы (с интеграцией вычислительных ресурсов в физические сущности любого вида, включая биологические и рукотворные объекты – ред.). Они смогут сохранять и обрабатывать большой объём информации и самостоятельно контролировать определённые задачи, взаимодействовать с людьми через интерфейс. В рамках развития четвёртой промышленной революции на нашем предприятии уже запланировано внедрение в производство ряда киберфизических систем, концепций цифровых двойников, позволяющих менеджерам, операторам, сталеплавильщикам анализировать работу тепловых агрегатов и принимать решения, направленные на повышение эффективности операций, оптимизацию производственных процессов, повышение производительности, на снижение и полное исключение аварийности. И разработанная система мониторинга – один из этапов объединения технологии производства стали, технического обслуживания тепловых агрегатов и огнеупорных материалов, из которых изготавливается футеровка, в единый «умный инструмент».


Фото с сайта БВК и из архива УИПиПР