В листопрокатном цехе №4 на стане 2500 горячей прокатки запустили цифровой двойник, предназначенный для виртуального проектирования, отработки и контроля технологии нагрева слябов. Базой системы стали собственные математические модели и алгоритмы, в том числе методы машинного обучения и инструменты статистической обработки крупных массивов данных.
Как сообщает пресс-служба ПАО «ММК», данное решение внедрено в MES-систему цеха, что открывает возможности для анализа и улучшения производственных процессов на качественно новом уровне.
Анна Абрамова
Источник фото: mmk.ru
Эффекты от внедрения: экономия ресурсов и экология
Применение цифрового двойника позволило снизить потери металла в печах и сократить продолжительность нагрева слябов благодаря оптимизации режима. Это привело к уменьшению удельного потребления природного газа и, следовательно, к снижению выбросов в окружающую среду, что было зафиксировано в ходе гарантийных испытаний.
Ключевая роль модели прогноза темпа выдачи слябов заключается в синхронизации работы нагревательных печей и прокатного стана. Раньше операторам приходилось действовать с определённым запасом, опасаясь, что сляб не успеет прогреться до нужной температуры к моменту его захвата валками. Это приводило либо к излишнему перегреву (перерасход газа), либо к простоям стана. Теперь цифровая копия, анализируя темп прокатки в реальном времени, сама подсказывает, когда и какой сляб нужно выдавать из печи, обеспечивая «точно вовремя» в масштабе производственного цикла. Это повышает ритмичность работы всего цеха и позволяет избежать нерегламентированных простоев, которые ранее были неизбежны при ручном управлении.
Мнение специалиста: возможности для оператора
Как отметил заместитель начальника ЛПЦ-4 Евгений Плотников, новая система позволяет нагревальщику в режиме реального времени видеть 3D-картину распределения температур внутри каждого сляба, находящегося в печи. Это даёт возможность оперативно корректировать режим нагрева. Главное отличие разработки — встроенная модель прогнозирования темпа выдачи заготовок. Она адаптирует нагрев под текущую скорость прокатки, обеспечивая равномерный прогрев слябов прямо по ходу технологического процесса.
Важно подчеркнуть, что успех проекта стал возможен благодаря тесному сотрудничеству различных подразделений компании и внешних партнёров. ИТ-решение было создано совместными усилиями работников «ММК-Информсервис», научно-технического центра, Центра энергосберегающих технологий, ЛПЦ-4 ММК, а также специалистов подрядной организации ИТЦ «Аусферр».
Специалисты «ММК-Информсервис» отвечали за программную реализацию и интеграцию, научно-технический центр предоставил фундаментальные знания по теплофизике процессов, а центр энергосберегающих технологий помог оптимизировать энергопотребление. Участие производственников из ЛПЦ-4 и экспертов ИТЦ «Аусферр» позволило учесть все нюансы реальной эксплуатации. Такая синергия знаний — залог того, что цифровой двойник оказался не «коробочным» решением, а глубоко адаптированным инструментом, учитывающим специфику конкретного оборудования и технологические особенности слябов.
Второй проект на стане 2500 и планы тиражирования
Цифровой двойник печей — второй по счёту проект такого уровня на стане 2500 горячей прокатки (первым стала цифровая копия установки охлаждения полосы). Оба проекта служат показательным примером для всей отечественной металлургии: они демонстрируют переход от простого «оцифровывания» агрегатов к моделированию самих производственных циклов. В дальнейшем этот опыт будет распространён на родственные агрегаты — толстолистовой стан 5000 и широкополосный стан 2000 ЛПЦ-10.
Внедрение цифрового двойника в ЛПЦ-4 — это не просто локальное улучшение, а важный шаг к формированию новой производственной философии, основанной на принципах индустрии 4.0. Интеграция математических моделей с MES-системой цеха позволила замкнуть контур управления: данные с датчиков в режиме реального времени поступают в виртуальную копию, где алгоритмы машинного обучения анализируют их и предлагают оптимальные режимы нагрева. Это означает, что система не только отражает текущее состояние процесса, но и способна предсказывать его развитие, минимизируя влияние человеческого фактора и субъективных решений операторов. В результате достигается стабильно высокое качество нагрева слябов, что напрямую влияет на механические свойства готового проката и снижает вероятность брака.
Экономический и экологический эффект в масштабах комбината
Особого внимания заслуживает экономический и экологический эффект от внедрения. Снижение угара металла — это прямая экономия дорогостоящего сырья, которая в масштабах крупного комбината исчисляется десятками миллионов рублей в год. Сокращение времени нагрева позволило не только увеличить пропускную способность печей, но и значительно уменьшить удельный расход природного газа. Для промышленного гиганта, такого как ММК, даже небольшое снижение энергопотребления даёт существенную экономию бюджетных средств. Кроме того, сокращение выбросов в атмосферу подтверждает, что цифровизация может быть эффективным инструментом в решении экологических задач, что особенно актуально в условиях ужесточающихся природоохранных норм.
Стратегический курс на цифровизацию прокатного передела
Наконец, старт второго цифрового двойника на стане 2500 (после модели установки охлаждения полосы) подтверждает стратегический курс компании на комплексную цифровизацию прокатного передела. Эти проекты стали полигоном для отработки методик, которые теперь планируется тиражировать на другие мощные агрегаты комбината — стан 5000 и стан 2000 ЛПЦ-10. Это означает, что в ближайшие годы металлургия ММК может перейти на новый уровень управления качеством и эффективностью, где каждый ключевой технологический процесс будет иметь своего цифрового двойника, способного не только контролировать, но и оптимизировать производство в режиме 24/7. Такой подход превращает традиционный металлургический завод в интеллектуальное предприятие, готовое к вызовам современной экономики.
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ разрабатывают интеллектуальную систему, призванную кардинально повысить эффективность энергоснабжения нефтепромыслов. Об этом сообщает журнал «Химагрегаты».