工业炉窑的协同设计及管理

郑晓锋

摘要 協同设计及其管理是实现设计信息有效管理的不可或缺的管理方法和手段,是提升企业信息化水平的基本方向。工业炉窑的协同设计及其管理的成功实施可全面提高企业的管理水平,优化资源配置,缩短设计周期,增加利润。

关键词 工业炉窑，建材，冶金，协同设计，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

炉窑的设计好坏直接关系到企业的生产效率与工作质量，同时也与自然环境的污染程度有着必然的联系。优秀的设计者不应是现有工业炉的抄袭者，而应该是把现有工业炉变成更新、更完善的工业炉创造者。因此，工业炉窑的协同设计与管理，运用现代化的科技手段对冶金炉窑实行优化设计，进而使其不仅能够生产出高质量的工艺品，而且能够有效地减少对环境的污染，并提高对能源的利用率。

2.工业炉窑的协同设计平台的管理内容

设计流程管理 以热工专业为龙头，以用户技术要求流畅交流、全面贯彻为目的，协同机械、电控等专业共同完成项目设计过程；

设计计划管理 辅助制订设计计划，实施监控计划的执行情况，以及计划完成的情况统计；

图纸校审管理 按照计划完成图纸的校对审核工作，保存审校记录，并确保审校人员和设计人员相互反馈的通道，以便完成设计更改和再次确认；

图档管理 以图纸识别系统为核心，实现设计图纸不同版本的存储和管理，实现高度的资源共享和再利用，防止误用；设置权限，确保公司无形资产的不正当流失，加强安全性。

3.冶金炉窑的现状与优化的目的

目前，工业炉窑已经成为冶金行业的重要生产性设备，在其工作中发挥着重要的作用。然而，其在运行过程中所消耗的能源也是比较的高，而且其平均热效应也只有20%左右，这就说明了冶金炉窑对热的损失很大，极易造成大量的能源的浪费，给环境带来很大的污染，极大的影响到人们生活质量的提高和我国资源节约型、环境友好型的社会的目标的实现。因此，在今后的冶金工作中，就需要对其炉窑实现设计的优化目标，从而达到以消耗低能源而生产出高质量工艺品的目的，并且尽量的控制污染气体的排放，提高炉窑的使用年限。

4.设计过程中资料的流通和管理

4.1参照图纸版本不一致

一个工业炉窑设计项目要经过校审和评审，其图纸和计算书等设计文件需进行多次修改，其间会产生多个设计版本。由于信息交流不及时，致使专业间参照设计版本不完全一致，造成设计返工，直接影响设计进度和质量。

4.2设计中缺乏信息交流，缺乏协调

设计中，各专业在互提资料和与先导专业进行必要的联系外，基本上都独自进行设计，缺少沟通，致使图纸在会签时，出现设计冲突，如烧嘴安装设计与钢结构设计不符；设备安装设计与基础设计不符等。

4.3管理者不能及时掌握决策数据

人工采集的数据缺乏及时性、企业领导不能及时掌握各项工程的进度、质量、人员、成本、利润等动态状况，难以适时的做出正确的管理决策。

5.建立工业炉窑协同设计管理平台的规则

企业局域网和CAD技术是实现工业炉窑协同设计的必备条件。整合设计人员图纸设计和管理者的管理流程，提供完整而灵活的设计过程支持，并充分考虑设计人员在图档设计过程中的各种需求，利用多种网络通信手段和专业工具协助设计人员协同工作，完成图档的提交、传阅、批注、发布等。设计人员之间可以随时交流设计思想和共用设计资源。

设计项目中基本的公共内容、不同设计人执行的设计内容等应以外部参照的方式引用，而不应之间拷贝或以图块的方式插入。

应以统一的设计制图标准规范，确保设计信息流通的顺畅。例如，所有设计人员使用的图层、线形、图例等应统一。

6.设计方法

关于冶金炉窑的优化技术在实际的工程中主要有三种表现形式：一是CAD软件，主要用于对工程设计的优化；二是离线优化的指导系统，主要是用于对冶金炉窑的操作过程采取必要的优化措施，从而实现监控与管理的结合；三是在线优化的操作系统，主要是对冶金炉窑的在线操作过程实现优化配置，下面就从这三方面来具体论述冶金炉窑的设计创新的有效措施。

设计优化的CAD软件。该软件主要是以通过验证的且具有全息仿真效果的软件为其核心，再配以恰当的人机界面后，工作人员就可以有效的进行仿真试验了，同时也可以按照相关的自寻优程序将最佳的设计参数自动的寻找出来。其工作原理就是首先通过全息的仿真软件包设计出仿真效果，然后将仿真效果与制定的优化目标进行对比分析，若是达到了整体优化的目标，就可以视其仿真效果有效，若是没有达到整体优化的目标，就需要设计出优化的方案，将其在结构、操作，与物性等方面的参数包含进行去，再利用全息的仿真软件包对进行仿真的试验，如此循环，以实现最优的仿真效果。

7.炉窑优化的主要载体

(1)设计优化CAD

以经过验证的全息仿真软件为核心，配以适用的人机界面，即可进行仿真试验（人工寻优）或按自寻优程序自动寻找出最佳设计参数。

(2)离线优化指导系统

离线优化系统主要针对工业过程和工业炉窑的热工系统的工作原理、运行环境条件与现场操作习惯为背景和依据，以仿真数学模型、优化决策和判断规律、实践数据积累以及分析处理这些数据的统计方法和筛选方法为框架的综合系统，其中的核心是仿真数学模型与优化决策规则的研制和开发。由于工业炉窑工艺过程与热工过程大多属于多变量、非线性、强耦合、大滞后的慢时变对象，对其操作优化规律的定量化，目前工程中多用人工智能的方法。如专家系统法、模糊分析法、人工神经元网络法以及其间的各种组合方法。

(3)在线优化操作系统

对于一般简单的单参数在线优化系统，可将包含有全息仿真模型或简单决策规则的软件固化为优化控制芯片，组装成数值式直接控制器（DDC），与在线数据采集系统、优化控制信号输出系统形成优化控制回路。对于变量较多的复杂的炉窑，为了能够同时综合多种扰动因素对控制参数的影响，工程上多采用二级或三级分散式在线控制。

8.结束语

总之，工业炉窑的协同设计与管理实现了信息与资源的共享与整合，提高企业全体员工的协调配合和协同工作水平，使工业炉窑的设计具有全局性，更符合制造、装配、使用、维修、节能和环境保护的要求，从而全面提高设计质量、工作效率和管理水平，进一步增强企业的核心竞争力，增加利润。

9.参考文献

[1]芮延年 协同设计 机械工业出版社 2013

[2]蒋海鸥 论协同设计管理及发展前景 西南财经大学出版社 2011