Стан-2000: чистовая группа

Привет из цеха горячего проката! У нас тут есть агрегат (точнее, стан) длиной полтора километра, в который с одной стороны попадает огромный слиток стали, а с другой мы выдаём полосу металла толщиной несколько миллиметров. Делается всё это валами, или, правильно сказать, валками. Валки сделаны из обычного чугуна, но горячая сталь достаточно мягкая, чтобы её можно было раскатывать.

«Рабочая смена» валков длится примерно три часа. В это время они пропускают полосу со скоростью около 10-14 метров в секунду (это примерно средняя скорость поезда метро). Валок всё время изнашивается, потому что раскатывать сталь далеко не то же самое, что раскатывать тесто. Чтобы это скомпенсировать, они имеют S-образный профиль, и мы постоянно двигаем их так, чтобы изношенные части выходили из прямого контакта со сталью. Но всё равно обжимных валков (которые давят на сталь, а не просто катят её вперёд) хватает ненадолго.

Ну так вот, производственники решили, что хорош выбрасывать хорошие годные валки и позвали нас. Изначально они хотели настроить учёт так, чтобы точнее понимать степень износа каждого.

Предполагалось, что это приключение на 20 минут: взять данные из учёта производственных активов, сложить, разделить, подтянуть данные со стана из его стандартной телеметрии, разделить… Оказалось, что быстрая задачка на две недели по мере погружения в кроличью нору постепенно превратилась в 11-месячный проект. Но зато в конце него мы узнали про валки сильно больше, чем рассчитывали.


Это и есть валки

На первом приближении казалось, что это легко

Казалось бы, всего-то делов: собрать данные из источников в кучу. Нам, по большому счёту, нужны сегменты данных из системы учёта производства, системы учёта оборудования — и всё. Точнее, ещё ERP, где есть цена валков — это чтобы закупщики быстро понимали, сколько выработки даёт каждый рубль из цены. Потому что после всех этих расчётов получается понять, какой валок сколько прослужит в производстве. В общем, как вы тут тестируете разные батарейки, мы решили тестировать разные валки.

Проблемы начались в том месте, когда данные оказались противоречащими друг другу. Сначала мы выяснили, что, судя по электронным системам учёта, с некоторых валков при шлифовке сняли больше металла, чем на них вообще когда-либо было.

Дело вот в чём: после работы в клетях Стана-2000, валки надо перешлифовывать. Оттуда они выходят после «трудовой смены» — вот этих трёх примерно часов проката — изношенные. Речь про рабочие, не про те, которые просто катят полосу. Постоянный силовой контакт с прокатываемым металлом меняет и сам валок, тут Ньютон со своими законами неумолим. Очень сильно потерявший форму валок проходит вывалку (вынимается из стана) и ждёт перешлифовки. Перешлифовка — это возвращение валку рабочей формы за счёт снятия небольшого количества металла именно шлифовкой. Можно перешлифовать чуть под другой профиль, со смещением, необходимым для работы в стане. Дальше шлифующая головка начинает ходить по валку и снимать металл. Профиль валка восстанавливается, и он снова готов к работе. Если его не снять и не отшлифовать вовремя, он потеряет профиль окончательно — до того уровня, когда начнёт гнать брак.



Перешлифовка выполняется на шлифовальном станке с ЧПУ. Он программируется на определённый профиль, и предполагается, что если просуммировать все снятия за весь жизненный цикл валка, то можно получить суммарный съём. Но вот только когда мы начали суммировать, выяснилось, что рабочего слоя иногда по нашим данным снимается чуть больше, чем есть валка в принципе. А отрицательных валков на нашем производстве не бывает.

Сначала мы проверили гипотезу, что валки путают, и записывают съём с одного, когда шлифуют другой. Оказалось, что нет, в этом отношении рабочие очень аккуратны. Информацию вносить тоже не забывали. Но всё равно может быть, что сняли 1,8 мм, диаметр стал 822 мм, а к следующей шлифовке валок как-то восстановился до диаметра 830 мм. Оказалось, дело вот в чём: на самом станке данные по валкам не хранятся (есть лог, но его нельзя сопоставить с тем, какой валок в него загружали и когда). Инструмент сопоставления валка и его перешлифовки — бумажный журнал. Бумажный журнал страдает неточностью. Где-то при переносе данных люди путают цифры местами в числе, где-то из-за почерка путают 1, 4 и 7, 3 и 8, 5 и 3 и так далее. В итоге выясняется, что этими данными пользоваться нельзя, и, если мы хотим заниматься валками, заодно нужно заменять ещё и бумажный журнал на какую-то нормальную систему учёта.

В процессе работы, конечно, также идёт производственный съём (из-за трения о проезжающий металл), но он по сравнению с продуктивным — ничтожен и отдельно не учитывается. Кроме продуктивного съёма ещё бывает процедура непродуктивного снятия: если вдруг на валке будет трещина или вмятина, придётся стачивать довольно много металла. Для нас важно, что этот съём не должен учитываться при выборе, какие валки покупать на следующий год — потому что если бы мы его не повредили, то такой съём не понадобился бы, и валок прокатал бы больше стали.

В итоге валки стараются использовать максимально бережно, причём возвращая в ту же клеть в стане, что и раньше. Положение в клети почти не влияет на износ, а вот порядковый номер клети — влияет. Если валок откатает весь свой рабочий слой чугуна — его списывают. Вторая причина списания — серьёзные трещины и другие дефекты.


Рабочие валки, подготовленные к завалке

В итоге мы получили данные из системы учёта производства, системы учёта оборудования, дополнили данными из ERP и написали свой кусок системы для учёта, чтобы избежать ошибок по суммарному съёму на перешлифовках, и уточнить, где непродуктивный съём. Этот абзац занял примерно два месяца.

Затем уже стало легче: регламентировали процесс получения информации (что-то скидывалось в озеро данных, а что-то хранилось локально), подняли всё это на уровень автоматизации производства. Вышло организовать сырые потоки до общего хранилища, и уже дальше начали преобразовывать все получаемые данные в свои модели. Все данные проверяются — в старых системах мы нахватались битых вещей вроде «вводвработу» или «вввод в работу» вместо «ввод в работу», теперь привели всё в порядок и восстановили многое из таким образом побитого.


Наш сервис учёта валков

Переходим к самому интересному

Первично инженеры и операторы цеха позвали нас, фактически, заменять бумажный журнал на какой-то понятный интерфейс учёта валков. Такой опыт на производстве они уже видели, знают, что это гораздо удобнее, и хотели решить таким образом задачу непонятности состояния некоторых валков. Ну и вообще отследить всякие закономерности. До этого всю информацию готовили вручную, и это было довольно долго. От момента, когда валок списали, до момента, когда вся информация попадёт к закупщикам, мог пройти не один месяц.

Процессом заинтересовались закупщики — они берут валки как минимум у четырёх разных поставщиков. И им стало очень интересно, насколько по-разному они себя ведут в зависимости от поставщика. В итоге это дало бы им понимание, какой валок по какой цене оптимально покупать. Это на самом деле отличная задача, потому что цены постоянно скачут. И если знать средний ресурс валка каждого из поставщиков, то можно посчитать удельный эффект за каждый вложенный в него рубль. И, соответственно, купить те, что дают лучшее соотношение цена/эффект. По сути, мы говорим про соотношение цены к износостойкости. Точнее — к ожидаемой выработке. Износостойкость в нашем понимании — это прокатанный тоннаж, делённый на суммарный съём. То есть сколько тонн проката можно получить за миллиметр рабочей части валка. Но всё это только по производственному съёму, без учёта непродуктивного.


Оценка среднего ресурса валков

Итог

Посчитали показатели для разных типов валков: разного типоразмера, поставщика, разного исполнения. Считали по группам валков, не по конкретным экземплярам, то есть не сравнивали отдельные между собой, а смотрели на обобщённые показатели партии.

Цех смог эффективно считать непродуктивный съём, понимать расчётную наработку валков, смог заняться новыми методическими правилами списания валков (точнее, принятия решения об их выработке).


Расчёты основных показателей эффективности

Мы не оценивали точно экономический эффект от оптимизации выбора валков для закупки (потому что рынок очень волатилен), но расчётный по прошлым годам — около 2% экономии. Ещё хорошую экономию дал более точный учёт: это тоже около 2%. Точность учёта, в частности, мы подняли тем, что стали учитывать время работ и провели опытные работы со множеством измерений.