Direct Rolling Scheduling (DRS, deutsch: direkte rollierende Planung) kann genutzt werden, um die komplexen Sequenzierungsprobleme der Stranggussanlage und des Warmwalzwerks zu lösen. Das gilt sowohl für die Endlosbandfertigung, die Fertigung durch das kombinierte Dünnbrammengießen und –walzen als auch für die traditionelle Fertigung. Es funktioniert wie von Zauberhand.
Mit Direktwalzen bezeichnen wir hier die Fertigung von Coils ohne Zwischenlagerung der Brammen: Die produzierten Brammen (bzw. die „endlose Bramme“) werden im heißen Zustand sofort gewalzt. Die Erstellung von Anlagenprogramme für das Direktwalzen stellt eine schwierige Aufgabe dar, da widersprüchliche Sequenzierungsregeln in der Stranggussanlage und im Warmwalzwerk zu Problemen führen können. Die Methode, bei der zuerst das Gieß- oder das Walzprogramm erstellt und dann an die andere Anlage weitergegeben wird, führt unweigerlich zu suboptimalen Ergebnissen. Um dieses Problem zu lösen, müssen die Gießstränge und das Walzwerk gleichzeitig berücksichtigt werden.
Diese Lösung ermöglicht das Direktwalzen für die Endlosbandfertigung (engl. ESP = Endless Strip Production), das kombinierte Dünnbrammengießen und -walzen (engl. CSP = Compact Strip Production) sowie den Warmeinsatz von Brammen in einem traditionellen integrierten Stahlwerk (engl. ISP = Integrated Steel Plant).
Sequenzierungsprobleme beim Direktwalzen von Stahl
Beim Direktwalzen sind die Sequenzen identisch. Jede Sequenz besteht aus einem oder mehreren Verteilern an der/den Gießmaschine(n) (einer pro Gießmaschine), die einer Walzsequenz im Walzwerk entsprechen.
Widersprüchliche Prozesseinschränkungen für die Stranggussanlage und das Warmwalzwerk erschweren diesen Prozess. Stranggussanlagen arbeiten mit Sequenzen von wenigen Stahlsorten. Dabei sind eine Vielzahl von Prozessbeschränkungen wie Breiten- und Sortenwechselregeln, Verschleiß der Verteilerrinne etc. zu beachten. Walzsequenzen müssen aber auch sehr unterschiedliche und oft widersprüchliche Prozesseinschränkungen berücksichtigen.
Die verfügbaren Lösungen bewältigen diese Sequenzierungsprobleme nur isoliert. Stattdessen ist ein integrierter Ansatz erforderlich, bei dem die Anlageprogramme sowohl für die Stranggussanlage als auch für das Walzwerk gleichzeitig erstellt werden.
Eine Lösung für die Anlageprogrammierung bei direktem Stahlwalzen
PSImetals Direct Rolling Scheduling ist eine Standardkomponente der PSImetals-Familie von Planungs- und Programmierungslösungen für die Metallindustrie. Die Lösung wurde entwickelt, um Sequenzen für das Direktwalzen unter Berücksichtigung aller Restriktionen zu generieren, die sowohl für die Stranggussanlage als auch für das Walzwerk gelten. Die Sequenzen werden nacheinander generiert. Dabei erzeugt ein Durchlauf des Algorithmus eine Sequenz. DRS bietet alle notwendigen Visualisierungswerkzeuge, um den Auftragsbestand zu analysieren, Regeln und Restriktionen einzuführen und die Ergebnisse zu validieren. Das System bietet außerdem eine flexible Berichterstellung und eine anpassbare KPI-Berechnung und -Visualisierung.
Die Haupteingabe in das System besteht aus einer Liste von Produktionsaufträgen mit allen Informationen, die für die Fertigung der bestellten Coils erforderlich sind, wie Fertigungstermin, Coi-Abmessungen, Stahlsorte usw. DRS verfügt über einen Prioritätsmechanismus, der die Aufträge priorisiert und bestimmt, welche Aufträge zuerst produziert werden. Diese Priorisierung berücksichtigt den Fertigungstermin und eine vom Benutzer vordefinierte Auftragskategorie. Weitere Eingaben in DRS sind Stahlsorte, Stranggussdaten, Stranggusssequenzierungsregeln, Walzwerkprogrammierungsregeln und Optimierungsparameter.
Auf der Suche nach einer nahezu optimalen Lösung bewertet der Algorithmus eine große Anzahl möglicher Alternativen. Diese Bewertung unterstützt die Anwendung einer globalen Zielfunktion zur Erstellung eines Lösungsvorschlags. Die Zielfunktion muss die Qualitätsanforderungen beider Lösungen sowohl für die Stranggussanlage(n) als auch für das Walzwerk widerspiegeln.
Die Abläufe zweier einzelsträngiger Stranggussanlagen
Dieses Gantt-Diagramm stellt die Abläufe zweier einzelsträngigen Stranggussanlagen dar, die mit einer Walzstraße in einer Dünnbrammengieß- und -walzanlage verbunden sind. Die beiden oberen Linien zeigen die zeitliche Entwicklung der Breite der beiden Gießanlagen. Jedes Rechteck steht für eine Bramme. Die untere Linie zeigt die Entwicklung der Coildicke auf der Walzstraße. Die Rechtecke entsprechen den Coils im Walzprogramm. Es können verschiedene Einfärbungen vorgenommen werden. In dieser Abbildung entspricht die Farbe der Stranggussanlage, aus der die Bramme für das Coil stammt.
Der Anwender kann die Ergebnisse mittels verschiedener benutzerfreundlicher Werkzeuge bearbeiten, die Anlagenprogrammierung unterstützen. Änderungen, die der Benutzer an einer Sequenz vornimmt, werden automatisch in die andere Sequenz wiedergegeben. Diese Übertragung ermöglicht es dem Benutzer, jederzeit die Umsetzbarkeit der Gesamtabfolge zu verifizieren.
Visualisierung der Gieß- und Walzsequenz
Dieses Beispiel zeigt die Visualisierung der Gieß- und Walzsequenz in einer Listendarstellung. Der Benutzer kann die Sequenzen durch „Drag and Drop“ von Brammen oder Coils ändern. Sobald der Benutzer die Validierung der Programme abgeschlossen hat, werden sie an die Produktionsumgebung gesendet.
Rüsten Sie Ihr Stahlwerk mit Direct Rolling Scheduling auf
Obwohl die Synchronisierung von Stranggussanlage und Warmwalzwerk erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt, erschweren Fertigungszwänge und Prozessbeschränkungen deren Verwirklichung. Oft wird diese nur partiell durch einen manuell intensiven Prozess erreicht.
Bei der Entwicklung von DRS wurde auf ein hohes Maß an Konfigurierbarkeit und vielseitiger Anwendbarkeit geachtet. Sowohl die Daten als auch die Anwendungsoberflächen können ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand a jede standortspezifische Konfiguration angepasst werden. Noch wichtiger ist, dass der fortschrittliche Algorithmus, der das Herzstück von DRS bildet, durch eine umfassende Reihe von Optimierungsparametern und Konfigurationseinstellungen gesteuert werden kann. Daher kann DRS in jeder CSP- oder ESP-Anlage eingesetzt werden, die nach einer intelligenten Softwareunterstützung für die kombinierte Anlageprogrammierung beim Direktwalzen sucht.