Коллектив инженеров, программистов, математиков ЮУрГУ создал систему предупреждения поломок и аварийных остановок стана холодной прокатки металла для Магнитогорского металлургического комбината (ММК). Новая технология диагностики уже внедрена и запущена на предприятии. Работа относится к стратегическому проекту ЮУрГУ «Интеллектуальное производство» по программе «Приоритет-2030» (Национальный проект «Наука и университеты»).
Прокатный стан – большой комплекс оборудования, предназначенный для придания листу металла нужной толщины. Поломка одного из узлов такого агрегата приводит к остановке всей линии. Узнав при помощи новой системы вероятность поломки какого-то «органа» стана, специалисты завода могут вовремя спланировать ремонтные работы и не допустить финансовые и временные потери.
Для создания системы диагностики технического состояния прокатного стана ученым потребовалось научить нейросеть анализировать большой объем данных о работе оборудования, получаемый от специальных датчиков. Датчиками автоматической системы управления технологическими процессами стан оснащается по умолчанию, но информации, предоставляемой ими, оказалось недостаточно для создания системы интеллектуального анализа. Это побудило научных сотрудников ЮУрГУ создать дополнительные датчики. В первую очередь это специальные виброакустические датчики и датчики измерения теплового потока от рассматриваемых узлов стана.
«Отдельно для каждого элемента конструкции прокатного стана разрабатывался программный модуль, который помогает проводить диагностику его технического состояния. Это целая «инфраструктура» как программная, так и аппаратная. К элементам конструкции относятся шагающие балки – входная секция стана, натяжная станция, изгибо-растяжная машина, входной накопитель и сами клети прокатного стана», – поясняет Алексей Ерпалов, кандидат технических наук, заместитель директора Центра виброиспытаний и мониторинга состояния конструкций ЮУрГУ.
Для работы с системой специалистами ЮУрГУ разработан программный комплекс, который уже работает на компьютерах предприятия – сотрудник может по IP-адресу зайти на сервер, посмотреть индекс технического состояния оборудования и проанализировать данные с датчиков при необходимости. Вся информация для оператора стана выводится по схеме «светофора»: зеленый цвет означает, что все в рабочем состоянии, жёлтый – на что-то нужно обратить внимание, красный – нужно срочно принимать меры.
«Большое внимание мы уделили выявлению проблем, которым подвержен прокатный стан на производстве. Мы переговорили со многими сотрудниками ММК и пришли к выводу, что чаще всего из строя выходят подшипники, гидроцилиндры либо определённые элементы клети прокатного стана. Наша задача состояла в том, чтобы предложить такое техническое решение, которое давало бы пользу на каждом уровне организации работы – и оператору стана, и мастеру участка, и начальнику цеха», – прокомментировал Владимир Синицин, кандидат технических наук, заместитель заведующего Научно-исследовательской лабораторией технической самодиагностики и самоконтроля приборов и систем ЮУрГУ.
Система прошла полный цикл разработки от идеи до внедрения, при этом состоялась апробация после лабораторных, натурных, опытных и приемочных испытаний.
«В структуре ММК цех прокатки металла занимает серьезные позиции – он входит в число самых современных высокотехнологичных цехов. И немаловажно то, что ММК является одним из лидеров поставки холоднокатаного листа в России. Наша система позволяет вовремя найти проблемные узлы, тогда обслуживание, ремонт или замена узла будет назначена на время запланированного графика остановки стана, а не в момент аварии», – говорит руководитель проекта, директор Научно-исследовательского института опытного машиностроения ЮУрГУ Рамиль Закиров.
Над проектом также работала вся команда Научно-исследовательской лаборатории технической самодиагностики и самоконтроля приборов и систем. Особый вклад внесли Ольга Ибряева, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории, и Иван Федосов, младший научный сотрудник лаборатории, аспирант кафедры ИнИТ.
На фото: Иван Федосов
Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет-2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».