Реферат: От внити-тест фридман В. М., Островский И. П. от rim прокопов Ю. Н., Белецкий Д. В

658.51


АвтоматиЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПРОСЛЕЖИВАНИЯ,
УЧЕТА И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ ТРУБ

СРЕДНЕГО СОРТАМЕНТА В оао "ИНТЕРПАЙП НМТЗ"*



Дмитренко Е.В.

Коваленко А.А.

Коваленко А.В.

Тонконог А.В. – ОАО "Интерпайп НМТЗ"

Сокуренко В.П. /д.т.н./ – ГП НИТИ


Морозов П.Э

Скрипниченко А.И.

Иванова И.А.

Ищенко Е.В.

Ободан В.Я. /д.т.н./ – ООО "НИИАЧЕРМЕТ"



РЕФЕРАТ

Рассмотрены задачи, состав и работа системы, способы ввода исходных данных и вывода конечной информации, а также варианты ее анализа. Аналогичным образом могут быть построены системы для других непрерывно-дискретных производств в ГМК.

^ КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Качество, прослеживаемость, сварные трубы, вычислительная техника, ввод данных, сеть передачи данных, паспорт трубы, сортность, баланс металла.


_______________________________________________________________________

* – В постановке задачи, разработке и внедрении системы принимали участие:

от НМТЗ – Гунькевич Н.К., Краев О.Г., Бертман А.В., Москалец В.В., Чулков А.А., Лапшина Л.М., Зеленский А.А., Бойко В.Я., Довбыш А.В., Онищенко Ю.Г., Либман Е.В., Данченко В.А.

от НИИАчермета – Воробьев Ю.А., Лысенко А.В., Горбонос И.Л., Саенко А.Г., Иванов А.И., Чабан А.В., Залепа С.Н., Куликова И.В., Таран В.М., Игнатьева Т.С.

от ВНИТИ-ТЕСТ – Фридман В.М., Островский И.П.

от RIM – Прокопов Ю.Н., Белецкий Д.В.


Известно, что качество продукции стоит на первом месте среди предпочтений Заказчиков (далее сроки, цена и прочее). Поддержание уровня качества продукции или его повышение являются важнейшим направлением экономики развитых стран.

Одним из наиболее эффективных способов повышения доверия заказчика к процессу производства качественной продукции, особенно при многооперационном производстве, является идентификация и прослеживаемость каждого изделия на основных операциях (прослеживание производства и паспортизация изделий), что требуют также современные стандарты [1, 2]. Применительно к производству труб это направление длительное время развивалось ГП НИТИ[3].

Для высокотехнологических производств, каким является производство нефтегазопроводных труб в комплексе на базе ТЭСА "159-530", реальное внедрение систем прослеживания с формированием паспорта каждой конкретной трубы возможно только с использованием современной надежной вычислительной техники и сетевых технологий. Это объясняется непрерывно-дискретным характером технологического процесса, высоким темпом производства труб, большим количеством отличающихся друг от друга технологических участков, возвратами труб на ремонты и доработку с последующим изменением сортности, большими размерами цеха и др. причинами. Схема технологического процесса производства труб среднего сортамента ОАО "Интерпайп НМТЗ" показана на рис. 1.




Рис. 1. Схема технологического процесса производства труб в КПТСС ОАО "Интерпайп НМТЗ"


Применение информационных технологий при прослеживании данных позволяет также проводить оперативный контроль хода производства, анализировать результаты работы отдельных участков и цеха в целом за различные периоды времени, по типам труб, по кампаниям, по маркам стали и поставщикам металла, определять расходный коэффициент, баланс металла, незавершенное производство по технологическим участкам и другие характеристики производственного процесса.

Взаимосвязь устройств системы и линий связи с привязкой к основному технологическому оборудованию показана на рис. 2.




Рис. 2. Блок-схема системы прослеживания (АРМ – автоматизированное рабочее место, ОП – операторская панель, ЛТО – локальная термообработка, ТОС – трубоотрезной станок, УЗК – ультразвуковой контроль)


Иерархически описываемая система является 3-х уровневой:

^ Верхний уровень включает сервер данных (АРМ1) и компьютер оператора архива (АРМ2). Служит для хранения и обработки технологической информации с привязкой к отдельным трубам и партиям труб, для ввода производственных заданий, обслуживания архива системы и пр. Также с этого уровня предусмотрена передача данных на уровень АСУП предприятия.

^ Средний уровень состоит из автоматизированных рабочих мест АРМ3 ÷ АРМ14 (АРМ3 – участок задачи металла, АРМ4 – трубосварочный стан, АРМ5 – торцеподрезные станки, АРМ6 ÷ АРМ9 – гидропресса, АРМ10 и АРМ11 – инспекционные решетки № 1 и № 2 и АРМ12 – УЗК ф. "Карл Дойч", АРМ13 и АРМ14 – участки окончательной сдачи). Все АРМ созданы на основе ПЭВМ в промышленном исполнении, которые обеспечивают интерфейс операторов АРМ технологических участков и связаны с верхним и нижним уровнем системы.

^ К нижнему уровню относятся блоки связи с существующими датчиками, преобразователи сигналов, существующие рулонные весы и вновь разработанные измерители длины и веса готовых труб, сканирующее фотореле и др., а также микропроцессорные пульты типа VisiCON и HMI-245 для ручного ввода ограниченного объема данных.

Узлы системы соединены компьютерной сетью передачи данных, которая состоит из высокоскоростного помехоустойчивого оптоволоконного кольца с 4-мя точками доступа и медных линий типа "витая пара", служащих как для подключения отдельных АРМ к точкам доступа по интерфейсу Ethernet 10/100, так и для подключения к АРМ дискретных и аналоговых сигналов с датчиков, а также устройств нижнего уровня по интерфейсу RS 485. Общая длина оптоволоконного кольца – 1000 м, общая длина медных линий – более 2000 м.

Входящие в состав АРМ2 ÷ 14 компьютеры собраны в промышленных корпусах и содержат материнские платы на базе процессоров ф. Intel, работающие под управлением ОС Windows XP Pro.

Сервер (2х Dual Core Xeon 5110, 4 GB DDR2 ЕСС, 6х 250 GB SATA RAID, LAN 2х1000) установлен в отдельном кондиционируемом помещении, собран в 19"/420 шкафу и работает под управлением ОС Windows 2003 Server.

Все компьютеры и сервер запитываются от электросети ~220 В через источники бесперебойного питания. Время автономной работы составляет для компьютеров не менее 15 мин, для сервера – 30 мин, чего хватает для сохранения данных и корректного завершения работы.

Значительная часть работ по созданию математического и программного обеспечения системы была вызвана необходимостью решения трех основных задач:

1) разработка методов идентификации каждой отдельно взятой трубы для последующей привязки к ней пооперационных данных на технологических участках цеха;

2) надежная привязка полученных в непрерывной линии сварочного стана данных к линейным координатам отрезанной трубы с конкретным номером в условиях изменяющейся скорости сварки и переменной длины труб, с учетом того, что на участке длиной более 100 м между точками сварки и реза труб из трубной заготовки их находится не менее 8 штук;

3) надежная привязка номера рулона и связанных с ним данных к номеру трубы, в условиях, когда на участке (длиной по заготовке 150…250 м) между точкой подварки штрипса и трубосварочным участком, в том числе в не оборудованных измерителями длины петлевых накопителях, находятся не менее 2 рулонов переменной длины.

Задача идентификации была решена организацией уникальных составных номеров рулонов, труб, партий труб и производственных кампаний, вводимых непосредственно на технологических участках (автоматически там, где это было технически возможно, или вручную оператором АРМ там, где автоматическая нумерация невозможна).

Задача привязки информации о параметрах сварки и последующей термообработке в линии стана к координатам непрерывной трубной заготовки, решается их вычислением в функции от скорости и времени сварки. Учитывая длительный непрерывный режим работы стана, даже незначительные ошибки измерения скорости, накапливаясь, могли бы приводить к критическому несоответствию вычисленных координат реальным.

Для решения указанной проблемы был разработан алгоритм непрерывной самокалибровки измерения скорости по отрезаемым трубам. Этот алгоритм обеспечивает полное обнуление ошибки определения текущих координат заготовки в момент отделения каждой трубы по её измеренной длине и известному расстоянию между точкой сварки и трубоотрезным станком. При таком подходе определяющими для вычисления скорости, линейных размеров и координат являются надежность и точность фиксации момента отделения трубы от трубной заготовки.

Точная временная и координатная фиксация момента отреза трубы обеспечивается специально разработанным сканирующим фотореле типа "световой барьер" с большим вертикальным и узким горизонтальным полем зрения, применение которого позволило отстроиться от мешающих измерению остатков удаленного внутреннего грата.

Исключение пропуска реза трубы и повышение надежности системы обеспечивается дублированием сигналов. Всего имеется три независимых канала определения момента отделения трубы, что не только повышает общую надежность системы и точность привязки параметров сварки к трубам, но и позволяет автоматически диагностировать неисправности оборудования, а также дает возможность продолжать работу при выходе из строя одного канала. Не будь такого дублирования, при ошибочном пропуске сигнала отреза единичной трубы искажались бы координаты заготовки для металла, находящегося в этот момент в линии стана на участке от точки сварки до трубоотрезного станка. И хотя разработанный алгоритм обеспечивает автоматическое устранение этой ошибки после выхода указанной порции металла в виде готовых труб, однако это неприемлемо – данные будут искажены и несколько труб придется понижать в сортности.

Корректность привязки номера рулона и связанных с ним данных к трубам обеспечивается в системе формированием виртуальной очереди рулонов, наличием операторского пульта на участке стыкосварки и дублированием сигналов прохождения стыка рулонов по линии стана, что позволяет надежно фиксировать перемещения штрипса в условиях неопределенности количества находящегося в петленакопителях металла.

В результате по каждой из произведенных труб система формирует паспорт, содержащий информацию обо всех технологических операциях, совершенных с этой конкретной трубой.

Кроме решения "технологических" задач, призванных обеспечить прослеживание и паспортизацию продукции, значительные усилия были сосредоточены на решении вопросов учета производства и контроля качества продукции. В первую очередь речь идет о сборе и накоплении архива производственных данных с возможностью ретроспективной выборки за произвольный период для последующей обработки и анализа.

Среди решаемых системой задач следует также выделить расчет баланса металла как по теоретической, так и по физической массе, учет отходов и анализ причин возникновения дефектов труб. Немаловажную роль в этом сыграли разработанные специально для этой системы высокоточные автоматические измерители длины труб [4], установленные на инспекционных решетках № 1 и № 2, имеющие погрешность ± 2 мм и обеспечивающие автоматический ввод информации о длине готовых обработанных труб, а также автоматические весы, установленные за инспекционными решетками и имеющие погрешность порядка ± 1 кг.

Как и прочая циркулирующая в системе информация, данные от измерителей длины и весов вводится в систему автоматически в привязке к номеру трубы. Применение распределенной архитектуры системы на базе компьютерной сети кольцевой топологии и централизованного сервера позволяет осуществлять разновременный параллельный ввод информации с АРМ различных технологических участков в режиме реального времени с привязкой к осуществляемой операции, а не ко времени ввода, номеру производственной кампании, последовательности технологических операций или иным критериям.

По итогам работы могут формироваться производственные отчеты различной формы и содержания за произвольные временные периоды – час, смена, сутки, неделя, месяц, квартал, год.


На рисунках 3 – 7 показаны примеры ввода и вывода информации в системе:




Рис. 3. Пример ввода задания на производство труб (в таблице приведены условные числа)




Рис. 4. Экранная форма ввода данных о задаваемом металле




Рис. 5а Отображение работы трубосварочного агрегата (в цифровом виде)




Рис. 5б Отображение работы трубосварочного агрегата (в графическом виде)




Рис. 6. Отображение процесса гидравлических испытаний


Номер трубы

Дата сварки

Смена сварки

Дата осмотра ОТК

Смена осмотра ОТК

Инспекц. решетка

Флаг непрерывн. УЗК

Флаг ЛТО

Флаг гидроиспы- таний

К-во предъявлений

Диаметр, мм

Номинальная толщина стенки, мм

Толщина, мм

Теор. вес, кг

Длина сварки, м

Стык

Факт. длина, м

Факт. вес, кг

Стандарт

Партия

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

8.26.4039

14.10.2008

2

15.10.2008

3

2

1

1

1

1

530

8

8

1193

11,585

0

11,570

1192

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4041

14.10.2008

2

15.10.2008

1

1

1

1

1

1

530

8

8

1193

11,585

0

11,572

1192

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4046

14.10.2008

2

15.10.2008

3

2

1

1

1

1

530

8

8

1193

11,585

0

11,580

1192

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4049

14.10.2008

2

15.10.2008

3

1

1

1

1

1

530

8

8

1193

11,585

1,27

11,535

1188







8.26.4051

14.10.2008

2

15.10.2008

3

1

1

1

1

1

530

8

8

1193

11,585

0

11,531

1188

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4053

14.10.2008

2

15.10.2008

3

1

1

1

1

1

530

8

8

1193

11,585

0

11,535

1188

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4055

14.10.2008

2

15.10.2008

3

2

1

1

1

2

530

8

8

1192

11,575

0

11,518

1186

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4058

14.10.2008

2

15.10.2008

3

1

1

1

1

1

530

8

8,25

1193

11,585

0

11,536

1188

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4059

14.10.2008

2

15.10.2008

1

1

1

1

1

1

530

8

8,25

1193

11,585

0

11,534

1188

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4068

14.10.2008

2

15.10.2008

3

1

1

1

1

1

530

8

8,25

1193

11,585

0

11,535

1188

ТУ У 14-8-20-99

311396

8.26.4069

14.10.2008

2

15.10.2008

1

1

1

1

1

1

530

8

8,25

1192

11,575

0

11,529

1187







8.26.4071

14.10.2008

2

16.10.2008

2

2

1

1

1

1

530

8

8,25

1193

11,585

0

11,538

1188

ТУ У 14-8-20-99

311396




№ трубы в партии

Заказ

Смена гидро- испытаний

Время цикла гидроиспы- таний, с

№ пресса

Номинальное испытательное давление, кПа

Фактическое испытательное давление, кПа

Смена торцовки

Торцов. пара

Время цикла, с

Группа качества

Возврат на ремонт

Возврат на доработку

Дефекты

История дефектов

Номер рулона

Вес рулона, т

Плавка

Марка стали

Поставщик штрипса

Смена задачи

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

26




4

208,000

1

10198,9

10224

1

1

173

0













8.10.471

20,4

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

44




4

244,000

1

10198,9

10223,5

1

1

165

0













8.10.471

20,4

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

30




4

217,000

1

10198,9

10217,1

1

1

165

0













8.10.472

20,1

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2







4

372,000

1

10198,9

10281,6

1

1

172







1

СТЫК




8.10.472

20,1

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

29




4

314,000

1

10198,9

10246,7

1

3

190

0













8.10.472

20,1

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

68




3

296,000

2

10198,9

10185,8

1

1

212

0













8.10.472

20,1

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

40




3

356,000

2

10198,9

10210,2

1

3

358

0










ТРЦ

8.10.472

20,1

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

69




3

205,000

1

10198,9

10186,8

1

3

193

0













8.10.474

20,2

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

50




4

579,000

1

10198,9

10279,4

1

3

221

0













8.10.474

20,2

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

42




3

347,000

4

10198,9

10330,4

2

1

116

0













8.10.474

20,2

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2







3

489,000

4

10198,9

10194,7

1

3

176




1




СТ.СМ




8.10.474

20,2

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

51




3

283,000

2

10198,9

10327

1

3

224

0













8.10.474

20,2

286208

13Г1С-У

СЕВЕРСТАЛЬ

2

Рис. 7. Выходная таблица системы прослеживания формата MS EXCEL (выборочно)


Система эксплуатируется в опытном режиме с августа 2008 г., с октября того же года введена в опытно-промышленную эксплуатацию, а с сентября 2009 года – в промышленную эксплуатацию. Планируется разработка и ввод в действие также АРМ13 и АРМ14 (на рис. 2 показаны пунктиром), при этом трубные весы № 1 и № 2 будут переключены на эти АРМ, а выходы АРМ13 и АРМ14 будут соединены с узлом оптической сети, находящимся на участке УЗК (ф. "Карл Дойч").

Разработчик системы, "НИИАчермет", обеспечивает авторское сопровождение.

Опыт эксплуатации системы подтвердил достижение заложенных технических характеристик системы, удобство работы персонала с АРМ, возможность оперативного получения и анализа данных, необходимых для принятия технологических и административных решений.

Построение системы с использованием распространенных программных интерфейсов и форматов выходных файлов позволяет по мере освоения техники и методик работы наращивать её функциональность в части анализа накапливаемых данных.


ВЫВОДЫ

1. Разработанная и внедренная автоматизированная система прослеживаемости, учета производства и контроля качества нефтегазопроводных сварных труб среднего диаметра является мощным инструментом повышения качества, уменьшения брака, анализа производства как за короткие (смена, сутки), так и продолжительные (кампания, месяц, квартал, год) периоды работы.

2. Наличие системы прослеживаемости, учета производства и контроля качества труб демонстрирует ответственное отношение изготовителя к качеству своей продукции и повышает его привлекательность для получения заказа на большие партии труб от зарубежных заказчиков.

3. Рассмотренная система может быть положена в основу компьютерных систем для других трубных агрегатов, а также других видов производств ГМК, характеризующихся непрерывным, дискретным или смешанным видом производства.


Библиографический список

1. Стандарт ДСТУ ISO 9001 - 2009 «Системы управления качеством. Требования». – К.: Держспоживстандарт України, 2009. – 22 с.

2. Стандарт API-5L «Спецификация на трубы для трубопроводов». Ред. 44. – API, 2008. – 169 с.

3. Сокуренко В.П. и др. «Совершенствование методов и средств для обеспечения идентификации и прослеживаемости продукции в системе управления качеством товаропроизводящих цехов», Металлургическая и горнорудная промышленность, 2001 г., № 7, стр. 38.

4. Ободан В. Я. и др. «Автоматический высокоточный измеритель длины труб и проката», Металлургическая и горнорудная промышленность, 2009 г., № 3, стр. 48.