工業爐窯的協同設計及管理

鄭曉鋒

摘要 協同設計及其管理是實現設計信息有效管理的不可或缺的管理方法和手段,是提升企業信息化水平的基本方向。工業爐窯的協同設計及其管理的成功實施可全面提高企業的管理水平,優化資源配置,縮短設計周期,增加利潤。

關鍵詞 工業爐窯，建材，冶金，協同設計，管理

Abstract： Collaborative design and its management is indispensable for achieving the design and effective management of information management methods and tools, is to raise the basic direction of enterprise information level. Collaborative design of industrial furnace and its successful implementation could improve the management of enterprise's management level and optimizing the allocation of resources, shorten design cycles and increase profits.

Keywords: Industrial furnaces, building material, metallurgy, collaborative design, management

1.前言

爐窯的設計好壞直接關系到企業的生產效率與工作質量，同時也與自然環境的污染程度有著必然的聯系。優秀的設計者不應是現有工業爐的抄襲者，而應該是把現有工業爐變成更新、更完善的工業爐創造者。因此，工業爐窯的協同設計與管理，運用現代化的科技手段對冶金爐窯實行優化設計，進而使其不僅能夠生產出高質量的工藝品，而且能夠有效地減少對環境的污染，并提高對能源的利用率。

2.工業爐窯的協同設計平臺的管理內容

設計流程管理 以熱工專業為龍頭，以用戶技術要求流暢交流、全面貫徹為目的，協同機械、電控等專業共同完成項目設計過程；

設計計劃管理 輔助制訂設計計劃，實施監控計劃的執行情況，以及計劃完成的情況統計；

圖紙校審管理 按照計劃完成圖紙的校對審核工作，保存審校記錄，并確保審校人員和設計人員相互反饋的通道，以便完成設計更改和再次確認；

圖檔管理 以圖紙識別系統為核心，實現設計圖紙不同版本的存儲和管理，實現高度的資源共享和再利用，防止誤用；設置權限，確保公司無形資產的不正當流失，加強安全性。

3.冶金爐窯的現狀與優化的目的

目前，工業爐窯已經成為冶金行業的重要生產性設備，在其工作中發揮著重要的作用。然而，其在運行過程中所消耗的能源也是比較的高，而且其平均熱效應也只有20%左右，這就說明了冶金爐窯對熱的損失很大，極易造成大量的能源的浪費，給環境帶來很大的污染，極大的影響到人們生活質量的提高和我國資源節約型、環境友好型的社會的目標的實現。因此，在今后的冶金工作中，就需要對其爐窯實現設計的優化目標，從而達到以消耗低能源而生產出高質量工藝品的目的，并且盡量的控制污染氣體的排放，提高爐窯的使用年限。

4.設計過程中資料的流通和管理

4.1參照圖紙版本不一致

一個工業爐窯設計項目要經過校審和評審，其圖紙和計算書等設計文件需進行多次修改，其間會產生多個設計版本。由于信息交流不及時，致使專業間參照設計版本不完全一致，造成設計返工，直接影響設計進度和質量。

4.2設計中缺乏信息交流，缺乏協調

設計中，各專業在互提資料和與先導專業進行必要的聯系外，基本上都獨自進行設計，缺少溝通，致使圖紙在會簽時，出現設計沖突，如燒嘴安裝設計與鋼結構設計不符；設備安裝設計與基礎設計不符等。

4.3管理者不能及時掌握決策數據

人工采集的數據缺乏及時性、企業領導不能及時掌握各項工程的進度、質量、人員、成本、利潤等動態狀況，難以適時的做出正確的管理決策。

5.建立工業爐窯協同設計管理平臺的規則

企業局域網和CAD技術是實現工業爐窯協同設計的必備條件。整合設計人員圖紙設計和管理者的管理流程，提供完整而靈活的設計過程支持，并充分考慮設計人員在圖檔設計過程中的各種需求，利用多種網絡通信手段和專業工具協助設計人員協同工作，完成圖檔的提交、傳閱、批注、發布等。設計人員之間可以隨時交流設計思想和共用設計資源。

設計項目中基本的公共內容、不同設計人執行的設計內容等應以外部參照的方式引用，而不應之間拷貝或以圖塊的方式插入。

應以統一的設計制圖標準規范，確保設計信息流通的順暢。例如，所有設計人員使用的圖層、線形、圖例等應統一。

6.設計方法

關于冶金爐窯的優化技術在實際的工程中主要有三種表現形式：一是CAD軟件，主要用于對工程設計的優化；二是離線優化的指導系統，主要是用于對冶金爐窯的操作過程采取必要的優化措施，從而實現監控與管理的結合；三是在線優化的操作系統，主要是對冶金爐窯的在線操作過程實現優化配置，下面就從這三方面來具體論述冶金爐窯的設計創新的有效措施。

設計優化的CAD軟件。該軟件主要是以通過驗證的且具有全息仿真效果的軟件為其核心，再配以恰當的人機界面后，工作人員就可以有效的進行仿真試驗了，同時也可以按照相關的自尋優程序將最佳的設計參數自動的尋找出來。其工作原理就是首先通過全息的仿真軟件包設計出仿真效果，然后將仿真效果與制定的優化目標進行對比分析，若是達到了整體優化的目標，就可以視其仿真效果有效，若是沒有達到整體優化的目標，就需要設計出優化的方案，將其在結構、操作，與物性等方面的參數包含進行去，再利用全息的仿真軟件包對進行仿真的試驗，如此循環，以實現最優的仿真效果。

7.爐窯優化的主要載體

(1)設計優化CAD

以經過驗證的全息仿真軟件為核心，配以適用的人機界面，即可進行仿真試驗（人工尋優）或按自尋優程序自動尋找出最佳設計參數。

(2)離線優化指導系統

離線優化系統主要針對工業過程和工業爐窯的熱工系統的工作原理、運行環境條件與現場操作習慣為背景和依據，以仿真數學模型、優化決策和判斷規律、實踐數據積累以及分析處理這些數據的統計方法和篩選方法為框架的綜合系統，其中的核心是仿真數學模型與優化決策規則的研制和開發。由于工業爐窯工藝過程與熱工過程大多屬于多變量、非線性、強耦合、大滯后的慢時變對象，對其操作優化規律的定量化，目前工程中多用人工智能的方法。如專家系統法、模糊分析法、人工神經元網絡法以及其間的各種組合方法。

(3)在線優化操作系統

對于一般簡單的單參數在線優化系統，可將包含有全息仿真模型或簡單決策規則的軟件固化為優化控制芯片，組裝成數值式直接控制器（DDC），與在線數據采集系統、優化控制信號輸出系統形成優化控制回路。對于變量較多的復雜的爐窯，為了能夠同時綜合多種擾動因素對控制參數的影響，工程上多采用二級或三級分散式在線控制。

8.結束語

總之，工業爐窯的協同設計與管理實現了信息與資源的共享與整合，提高企業全體員工的協調配合和協同工作水平，使工業爐窯的設計具有全局性，更符合制造、裝配、使用、維修、節能和環境保護的要求，從而全面提高設計質量、工作效率和管理水平，進一步增強企業的核心競爭力，增加利潤。

9.參考文獻

[1]芮延年 協同設計 機械工業出版社 2013

[2]蔣海鷗 論協同設計管理及發展前景 西南財經大學出版社 2011