本發明涉及一種鋼鐵生產誤工管理方法，具體涉及到鋼鐵生產關鍵工序的誤工管理方法。

背景技術：

誤工的概念原來主要定義為人未能參加生產勞動，耽誤了生產，部分企業也將設備故障和停機帶來的生產延誤定義為誤工，并統計誤工率，用于生產管理。鋼鐵生產是典型的流程化生產，每個工序由于管理不當，造成該工序停工或者產品不合格，對下一道工序會產生影響，甚至直接影響到整個企業的產量。因此，鋼鐵企業某一工序出現誤工造成的影響是逐漸擴大的，誤工及時提醒和及時排除對于提高鋼鐵企業生產效率有著重要意義。設備故障、人工懈怠、問題處理不及時都是導致誤工的原因，為了科學高效的管理工藝流程，誤工管理的建立顯得極為需要。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種鋼鐵生產誤工管理方法，可實現鋼鐵生產的全流程自動化監視，能夠及時發現及記錄由設備或運行人員引起的誤工，督促相關人員及時處理發現的問題，提高管理的自動化水平，通過及時生成報表信息，對相關人員和車間進行績效考核。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種鋼鐵生產誤工管理方法，包括如下步驟：

步驟1、結合工藝原理，采用理論推導和運行經驗統計的方式，建立各關鍵工序的誤工模型，并根據誤工模型確定誤工指標；

步驟2、采集鋼鐵生產過程中關鍵工序的生產實時數據；

步驟3、根據誤工模型和誤工指標對采集的生產實時數據進行誤工狀態判斷，當出現誤工狀態時，計算出誤工狀態信號，并統計誤工時間；

步驟4、存儲誤工信號、誤工開始時間、誤工結束時間、誤工總時長、誤工原因；

步驟5、實時展示誤工狀態及誤工原因，并生成誤工管理報表。

優選，關鍵工序包括：燒結工序、煉鐵工序、煉鋼工序和軋鋼工序。

優選，通過web客戶端和/或手機app實時展示誤工狀態及誤工原因。

優選，步驟2中：

燒結工序的生產實時數據包括燒結機頭輪電機的實時電流、燒結機頭輪電機的啟動電流；

煉鐵工序的生產實時數據包括高爐冷風壓力；

煉鋼工序的生產實時數據包括加廢鋼狀態位、兌鐵狀態位、吹煉狀態位、拉碳狀態位、等成分狀態位、出鋼狀態位、濺渣狀態位和倒渣狀態位；

軋鋼工序的生產實時數據包括軋機實時運行電流；

采集鋼鐵生產過程中關鍵工序的生產實時數據后，進行數據的濾波和數據有限性檢查，保存有效數據。

優選，燒結工序選取燒結機電流作為燒結工序誤工指標，其誤工模型的判斷條件為：

is＞ismin(1)

式中，is：燒結機頭輪電機的實時電流，ismin，燒結機頭輪電機的啟動電流。

優選，煉鐵工序選取高爐冷風壓力作為煉鐵工序誤工指標，其誤工模型的判斷條件為：

式中，p0：冷風壓力；pqf：全風壓力限值；pmf：慢風壓力限值。

優選，煉鋼工序選取轉爐各狀態持續時間作為誤工指標，其誤工模型的判斷條件為：

tj＞tjmax(3)

式中，tj：j＝1～8代表轉爐各狀態持續的時間：t1代表轉爐加廢鋼持續的時間，t2代表轉爐兌鐵持續的時間，t3代表轉爐吹煉持續的時間，t4代表轉爐拉碳持續的時間，t5代表轉爐等成分持續的時間，t6代表轉爐出鋼持續的時間，t7代表轉爐濺渣持續的時間，t8代表轉爐倒渣；tjmax：j＝1～8代表每個狀態對應的標準時間。

優選，軋鋼工序選取軋機的運行電流作為誤工指標，其誤工模型的判斷條件為：

式中，i0：軋機實時運行電流，ikz：軋機空載電流限值，itj：軋機停機電流限值。

本發明的有益效果是：

第一、本發明提出了鋼鐵企業生產誤工管理的概念，對提高鋼鐵企業的生產效率，減少誤工損失都具有積極作用。

第二、本發明提出的鋼鐵生產誤工管理方法，可以根據需要的誤工管理邏輯來實現誤工判斷，對象可以是設備、工序、人員等，較為靈活且擴展性強。

第三、本發明支持手動錄入誤工原因，自動生成誤工報表、實時畫面顯示功能，既能及時發現誤工，也能事后排查誤工原因，為經營管理帶來方便。

第四、本發明提出的鋼鐵生產誤工管理方法，科學有效，實現對關鍵工序的誤工情況進行實時監視和判斷，并及時提醒運行人員和管理人員，降低誤工為鋼鐵企業帶來的損失，提高生產效率。

附圖說明

圖1是本發明一種鋼鐵生產誤工管理方法的流程圖；

圖2是本發明一種鋼鐵生產誤工管理系統的結構示意圖；

圖3是本發明誤工管理系統所使用的功能模塊示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發明技術方案作進一步的詳細描述，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。

一種鋼鐵生產誤工管理方法，如圖1和2所示，包括如下步驟：

步驟1、結合工藝原理，采用理論推導和運行經驗統計的方式，建立各關鍵工序的誤工模型，并根據誤工模型確定誤工指標。

關鍵工序主要包括：燒結工序、煉鐵工序、煉鋼工序和軋鋼工序，以國內典型的鋼鐵生產工藝為研究對象，其最重要的工藝流程為：燒結-煉鐵-煉鋼-軋鋼：

(1)燒結：是把鐵礦粉造塊，為高爐提供精料的一種方法，是利用鐵礦粉、熔劑、燃料及返礦按一定比例制成塊狀冶煉原料的一個過程。最主要的工藝設備是燒結機。

(2)煉鐵：高爐的冶煉過程，主要目的是用鐵礦石經濟高效的得到溫度和成分合乎要求的液態生鐵。最主要的工藝設備是高爐。

(3)煉鋼：廣義上說就是鐵水通過氧化反應脫碳、升溫、合金化的過程。它的主要任務是脫碳、脫氧、升溫、去除氣體和非金屬夾雜、合金化。最主要的工藝設備是轉爐。

(4)軋鋼：在旋轉的軋輥間改變鋼坯形狀的壓力加工過程。最主要的工藝設備是軋機。

步驟2、采集鋼鐵生產過程中關鍵工序的生產實時數據。

主要通過工業網關、opc協議采集燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼四個主要工序的dcs系統(分散控制系統)數據。如果企業已建設能源管控系統(energymanagementsystem，簡稱ems)，ems通過采用自動化、信息化技術，實現對企業能源系統分散的數據采集和控制、集中的管理調度。ems已將燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼工藝dcs數據進行了集中采集，因此基于ems建設誤工管理系統可以降低建設成本。

主要采集的各關鍵工序的關鍵參數包括：

燒結工序的生產實時數據包括燒結機頭輪電機的實時電流、燒結機頭輪電機的啟動電流；

煉鐵工序的生產實時數據包括高爐冷風壓力；

煉鋼工序的生產實時數據包括加廢鋼狀態位、兌鐵狀態位、吹煉狀態位、拉碳狀態位、等成分狀態位、出鋼狀態位、濺渣狀態位和倒渣狀態位；

軋鋼工序的生產實時數據包括軋機實時運行電流。

采集鋼鐵生產過程中關鍵工序的生產實時數據后，進行數據的預處理，包括進行數據的濾波和數據有限性檢查，保存有效數據。

步驟3、根據誤工模型和誤工指標對采集的生產實時數據進行誤工狀態判斷，當出現誤工狀態時，計算出誤工狀態信號，并統計誤工時間。

步驟4、存儲誤工信號、誤工開始時間、誤工結束時間、誤工總時長、誤工原因。

步驟5、實時展示誤工狀態及誤工原因，并生成誤工管理報表。比如，通過web客戶端和/或手機app實時展示誤工狀態及誤工原因。web客戶端和手機app客戶端，通過oracle商用庫獲取誤工狀態信號和時標，統計每個工序誤工發生的起始時間和結束時間，以及總的誤工時間。操作人員在web端可以錄入誤工發生的原因，以及處理方案，誤工代碼等信息，最終自動生成誤工管理日報表、月報表。通過實時畫面、告警、報表的形式，為運行人員和管理人員提供詳細的工序誤工情況分析和提醒。

下面對各關鍵工序的誤工模型進行詳細介紹。

(1)燒結工序誤工模型：

燒結就是將含鐵原料、燃料、溶劑等，按比例配在一起，經過混均制粒，加水潤濕后鋪在燒結設備上，從上向下進行點火燒結，點火的同時燒結機下邊開始抽風，混合礦中的燃料從上到下的進行燃燒的同時，將易融物質融化潤濕難融物質，液相逐漸冷卻將難融物質粘在一起，這個過程直到燒結機爐蓖宣告結束。得到的塊狀物體叫燒結礦，也叫人造富礦。

燒結機的運行狀態是整個工序誤工狀態的反映，正常生產過程中，燒結機停機則認為誤工，燒結機運行則認為正常，因此選取燒結機電流來作為燒結工序誤工指標。

燒結工序誤工模型的判斷條件為：

is＞ismin(1)

式中，is：燒結機頭輪電機的實時電流，ismin，燒結機頭輪電機的啟動電流，一般根據燒結機銘牌來確定，比如取5a。

(2)煉鐵工序誤工模型：

高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。

高爐是煉鐵工序最重要的設備，高爐的運行正常與否是煉鐵工序誤工狀況的主要體現，高爐在正常情況下是全風量運行的，在爐況不正常或設備故障等情況下，需要慢風運行，因此選取高爐冷風壓力作為煉鐵工序誤工指標。

誤工判斷條件：通過高爐冷風壓力來判定正常、慢風、休風，慢風和休風均為誤工。

式中，p0：冷風壓力；pqf：全風壓力限值，根據運行規程確定，比如取280kpa；pmf：慢風壓力限值，比如取5kpa。

(3)煉鋼工序誤工模型：

轉爐煉鋼是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學反應產生熱量而在轉爐中完成煉鋼過程。轉爐按耐火材料分為酸性和堿性，按氣體吹入爐內的部位有頂吹、底吹和側吹；按氣體種類為分空氣轉爐和氧氣轉爐。堿性氧氣頂吹和頂底復吹轉爐由于其生產速度快、產量大，單爐產量高、成本低、投資少，為目前使用最普遍的煉鋼設備。

主要將轉爐運行分為如下8個狀態：1、加廢鋼；2、兌鐵；3、吹煉；4、拉碳；5、等成分；6、出鋼；7、濺渣；8、倒渣。每個狀態都有相應的標準時間，超過標準時間即認為是誤工。如果dcs系統沒有轉爐狀態的標志，可以在誤工系統中根據轉爐的運行數據來判斷。主要涉及的參數：轉爐傾動角、氧槍切斷閥位置、吹氧時間、轉爐操作權，兌鐵天車位置等。

在煉鋼工序中，轉爐是最重要的設備，每個狀態都要嚴格的時間要求，選取轉爐各狀態持續時間作為誤工指標，來判斷轉爐每個狀態是否誤工；

tj＞tjmax(3)

式中，tj：j＝1～8代表轉爐各狀態持續的時間：t1代表轉爐加廢鋼持續的時間，t2代表轉爐兌鐵持續的時間，t3代表轉爐吹煉持續的時間，t4代表轉爐拉碳持續的時間，t5代表轉爐等成分持續的時間，t6代表轉爐出鋼持續的時間，t7代表轉爐濺渣持續的時間，t8代表轉爐倒渣；tjmax：j＝1～8代表每個狀態對應的標準時間。

(4)軋鋼工序誤工模型：

鋼鐵廠軋鋼生產工藝，一般分為多條軋線，軋線由多個軋機組成，因此，軋機是軋鋼工序中最基本的生產單元。軋機是用來把鋼材原料通過壓力改變形狀和尺寸的機器，根據加工溫度的不同分為熱軋機和冷軋機，根據形狀的不同分為型材軋機、帶材軋機、棒線材軋機，管材軋機等。

選取軋機的運行電流作為誤工指標，軋機運行狀態根據電流的大小分為空載、停機和正常運行，空載和停機均判定軋鋼工序誤工。

軋鋼工序的誤工判據如下：

式中，i0：軋機實時運行電流，ikz：軋機空載電流限值，根據電機銘牌確定，比如取200a，itj：軋機停機電流限值，根據電機銘牌確定，比如取10a。

步驟3中，根據誤工模型和誤工指標實現誤工狀態判斷，使用組態軟件計算得到誤工狀態信號，并統統計誤工時間。其中，組態軟件所使用到的功能模塊包括：設備啟停判斷模塊、時間統計功能模塊、比較模塊。

設備起停判斷模塊，根據輸入：設備已啟動(開關量信號)，已停止(開關量信號)和電流(模擬量信號)進行綜合判斷設備啟停狀態；根據輸入電流的大小，計算死區時間，判斷設備處于停機、空轉、運行狀態。對于燒結工序、軋鋼工序、高爐工序，該模塊即可完成誤工邏輯判斷。模塊輸出：正常運行，輸出6，空載運行輸出：1，停機輸出：0。0和1狀態均為誤工狀態。

時間統計功能模塊，主要是統計開關量信號為1或為0的時間。模塊輸入：待統計的開關量信號、復位信號；參數：統計模式、復位時的初始值。輸出：時間長度。時間統計功能模塊主要用來統計煉鋼轉爐各狀態持續的時間，狀態標識由0變為1時開始統計，1變為0時停止統計并保持，得到各狀態的持續時間長度，與標準的時間進行比較即可得到誤工狀態。

比較模塊，主要是比較兩個輸入參數的大小關系，比較結果輸出開關量信號。用于煉鋼轉爐誤工判斷，將統計時間和誤工標準時間對比，大于標準時間則為誤工，比較塊輸出1為誤工，輸出0為正常。

設備啟停判斷模塊和比較模塊計算出來的誤工狀態信號采用變化存儲的方式，數據發生變化則帶時標存儲于oracle商用數據庫中。變化存儲可以減少對oracle存儲空間的消耗，且便于客戶端的統計。

如圖3所示，設備啟停判斷模塊fb_deviceonoff，輸入：設備已啟動(開關量信號)、設備已停止(開關量信號)、設備電流(模擬量信號)、設備工頻運行(開關量)；參數：設備啟動電流限值，計算時間死區，設備空載電流限值；輸出：設備狀態。根據輸入電流的大小，計算死區時間，判斷設備處于停機、空轉、運行狀態。對于燒結工序、軋鋼工序、高爐工序，該模塊即可完成誤工邏輯判斷。模塊輸出：正常運行，輸出6，空載運行輸出：1，停機輸出：0。0和1狀態均為誤工狀態。

時間統計功能模塊fb_statistic_digtal，輸入：待統計的開關量信號、復位信號、允許信號；參數：統計模式、復位時的初始值。輸出：時間長度、前一次統計結果。時間統計功能模塊主要用來統計煉鋼轉爐各狀態持續的時間，狀態標識由0變為1時開始統計，1變為0時停止統計并保持，得到各狀態的持續時間長度，與標準的時間進行比較即可得到誤工狀態。

比較模塊fb_compare_equal，主要是比較兩個輸入參數的大小關系，比較結果輸出開關量信號。用以時間煉鋼轉爐誤工判斷，將統計時間和誤工標準時間對比，大于標準時間則為誤工，比較塊輸出1為誤工，輸出0為正常。

本發明的有益效果是：

第一、本發明提出了鋼鐵企業生產誤工管理的概念，對提高鋼鐵企業的生產效率，減少誤工損失都具有積極作用。

第二、本發明提出的鋼鐵生產誤工管理方法，可以根據需要的誤工管理邏輯來實現誤工判斷，對象可以是設備、工序、人員等，較為靈活且擴展性強。

第三、本發明支持手動錄入誤工原因，自動生成誤工報表、實時畫面顯示功能，既能及時發現誤工，也能事后排查誤工原因，為經營管理帶來方便。

第四、本發明提出的鋼鐵生產誤工管理方法，科學有效，實現對關鍵工序的誤工情況進行實時監視和判斷，并及時提醒運行人員和管理人員，降低誤工為鋼鐵企業帶來的損失，提高生產效率。

以上僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或者等效流程變換，或者直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。