论文部分内容阅读
摘 要：金属平衡系统开发依托于智能工厂项目，建立从采购、运输、入库、检化验、生产、销售全流程线上管控体系及管理制度，对全流程金属物料动态跟踪，线上采集每日基础数据汇总于金属平衡表中，当回收率发生异常，可以立即追踪贸易与生产过程中存在的问题，除此以外，中间物料和产品信息跟踪，还有助于公司领导了解当前生产计划完成进度，制定当前重点工作目标，为公司管理提供重要参考依据。
关键词：金属平衡;全流程;原料;中间物料;产品;回收率
1.引言
金属平衡作为冶炼、矿山企业改进提高生产管理水平的重要依据，主要的管理模式在于建模、数据核算、绘制报表和反馈问题等几个阶段，其中核算工作需要多部门协同，周期较长，各企业基本都是每月进行一次核算，缺乏实时反馈，一旦发生异常金属损失，只能在月底发现，不能做到及时管控，故一种能够实时反馈金属平衡状况的管理模式就显得尤为重要，而随着信息技术的发展，国内许多大中型冶炼企业都引进了SAP、MES等相关管理系统，黑龙江紫金铜业有限公司在这些管理系统的基础上，构建了智能工厂项目，旨在利用各种现代化的技术，实现工厂的办公、管理及生产自动化，达到加强及规范企业管理、减少工作失误、堵塞各种漏洞、提高工作效率、进行安全生产、提供决策参考、加强外界联系、拓宽国际市场的目的，其中金属平衡管理系统就是在这种前提下，借助智能工厂的平台进行的开发。
2.金属平衡模型与算法
金属平衡管理可以分为公司级和分厂级，公司级展现贸易与生产的总体情况，分厂级展现生产细节，图1为金属物料流动情况：
金属平衡模型构建分为4个部分，分别是本期收入、期初结存、期末结存和产品，公式（2-1）和公式（2-2）分别是回收率与损失的计算方式：
以上元素构建了金属平衡表的基础模型和算法，公司级金属平衡中本期收入与期初结存是常量，期末结存与产品是变量，由于数据核算与化验都有存在偏差的可能性，所以每日单纯跟踪两项变量不能满足金属平衡需求，还要对变量修正与纠偏。
1961年，奎恩与戴维森[1]在解决工业领域的线性约束问题时，在物料平衡和热量平衡的前提下，提出了数据校正的概念，之后相关技术经过不断发展被广泛应用于石油化工领域，而铜冶炼领域却少有应用，因此将自动校正技术应用于铜冶炼企业的金属平衡中，有着极为广阔的前景。
铜冶炼行业金属平衡数据校正的思路为，收集金属平衡涉及的每种金属物料的大量数据，并对数据进行拟合，分析出上下限值，之后将数据校正问题作为带约束性的最小二乘估算，算法[2]可以归纳为：
其中，X为校正值，X0为测量值，Q为测量误差的方差-协方差矩阵。其求解方式根据不同问题的实际情况多有变化，如何提高求解的准确度和速度，是研究数据校正問题的重中之重。
3.数据采集与分析
金属平衡数据采集与分析主要分为五个模块，分别为原料量、原料品位、中间物料量、中间物料品位和产品，每天线上对五个模块实时监控、生成金属平衡所需各项数据，分析校正后汇总与金属平衡表中，以下为具体实施办法：
3.1原料量：原料量分为采购量、入厂量、在途量、消耗量和厂内结存量。其中采购量由市场处提供，从SAP系统采集;入厂量由地磅系统自动采集;消耗量由皮带秤称重，DCS系统采集数据;最后在途量和厂内结存量由以上三组数据核算得到，为确保厂内结存的准确性，还会使用盘存仪盘点修正，多方面、多手段确保数据准确。
3.2原料品位：原料品位分为预估品位、到厂预估品位、结算品位、实际入厂品位。其中预估品位与结算品位由市场处提供，从SAP系统采集;到厂预估品位由采购当月，到厂化验各车铜精矿品位的加权平均得到，化验数据在MES系统中可以采集，且对预估品位自动进行冲销操作;实际入厂品位由该批次原料全部入厂的化验数据得到。
3.3中间物料量：中间物料量分为入库量、出库量和结存量，不同种类的中间物料采数源和逻辑计算方式略有不同，总之都可以从地磅系统、DCS系统、MES系统获取全部数据，并进行计算。
3.4中间物料品位：所有中间物料品位都在MES系统和LIMS系统中采集，多方面自动分析，得到最合理品位。
3.5产品：公司主要产品为阴极铜和阳极泥，其产出量与品位都可以在MES系统采集，而已经入库却未出品位部分的阳极泥采用最新品位预估计算。
4.系统功能的实现
4.1建立线上金属平衡报表及完善数据台帐
4.1.1对金属平衡报表格式及物料名称进行统一规范;
4.1.2完善当月及累计金属平衡报表填报格式;
4.1.3建立金铜精矿台账、中间物料台账和品位取值台账。
4.2数据加工
4.2.1确定铜精矿两次冲销原则，实现线上两次自动冲销;
4.2.2采集所有入厂铜精矿化验品位，线上分析实际入厂金属量，作为贸易段金属平衡产出和生产段金属平衡收入;
4.2.3建立中间物料出入库逻辑，根据产出与使用量，或收入与转移量，计算每项中间物料的每日结存;
4.2.4确定每项物料品位的取值办法，根据相应条件，科学合理的计算出物料金属量。
5.结语
金属平衡线上管理系统运行后，每天自动更新原料、各项中间物料和产品信息，生成日金属平衡表，当回收率指标发生异常，可以立即追踪贸易与生产过程中存在的问题，除此以外，中间物料和产品信息跟踪，还有助于公司领导了解当前生产计划完成进度，制定当前重点工作目标，为公司管理提供重要参考依据。
参考文献：
[1]KUEHN D R， DAVIDSON H. Computer control II： Mathematics of control[J]. Chemical Engineering Progress， 1961， 57（6）： 44-47.
[2]袁永根， 李华生.过程系统测量数据校正技术[M].北京：中国石化出版社，1996.
作者简介：
王博恒（1994—），男，黑龙江省齐齐哈尔人，冶金初级工程师，研究方向：铜冶炼及金属平衡管理。
（黑龙江紫金铜业有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）
关键词：金属平衡;全流程;原料;中间物料;产品;回收率
1.引言
金属平衡作为冶炼、矿山企业改进提高生产管理水平的重要依据，主要的管理模式在于建模、数据核算、绘制报表和反馈问题等几个阶段，其中核算工作需要多部门协同，周期较长，各企业基本都是每月进行一次核算，缺乏实时反馈，一旦发生异常金属损失，只能在月底发现，不能做到及时管控，故一种能够实时反馈金属平衡状况的管理模式就显得尤为重要，而随着信息技术的发展，国内许多大中型冶炼企业都引进了SAP、MES等相关管理系统，黑龙江紫金铜业有限公司在这些管理系统的基础上，构建了智能工厂项目，旨在利用各种现代化的技术，实现工厂的办公、管理及生产自动化，达到加强及规范企业管理、减少工作失误、堵塞各种漏洞、提高工作效率、进行安全生产、提供决策参考、加强外界联系、拓宽国际市场的目的，其中金属平衡管理系统就是在这种前提下，借助智能工厂的平台进行的开发。
2.金属平衡模型与算法
金属平衡管理可以分为公司级和分厂级，公司级展现贸易与生产的总体情况，分厂级展现生产细节，图1为金属物料流动情况：
金属平衡模型构建分为4个部分，分别是本期收入、期初结存、期末结存和产品，公式（2-1）和公式（2-2）分别是回收率与损失的计算方式：
以上元素构建了金属平衡表的基础模型和算法，公司级金属平衡中本期收入与期初结存是常量，期末结存与产品是变量，由于数据核算与化验都有存在偏差的可能性，所以每日单纯跟踪两项变量不能满足金属平衡需求，还要对变量修正与纠偏。
1961年，奎恩与戴维森[1]在解决工业领域的线性约束问题时，在物料平衡和热量平衡的前提下，提出了数据校正的概念，之后相关技术经过不断发展被广泛应用于石油化工领域，而铜冶炼领域却少有应用，因此将自动校正技术应用于铜冶炼企业的金属平衡中，有着极为广阔的前景。
铜冶炼行业金属平衡数据校正的思路为，收集金属平衡涉及的每种金属物料的大量数据，并对数据进行拟合，分析出上下限值，之后将数据校正问题作为带约束性的最小二乘估算，算法[2]可以归纳为：
其中，X为校正值，X0为测量值，Q为测量误差的方差-协方差矩阵。其求解方式根据不同问题的实际情况多有变化，如何提高求解的准确度和速度，是研究数据校正問题的重中之重。
3.数据采集与分析
金属平衡数据采集与分析主要分为五个模块，分别为原料量、原料品位、中间物料量、中间物料品位和产品，每天线上对五个模块实时监控、生成金属平衡所需各项数据，分析校正后汇总与金属平衡表中，以下为具体实施办法：
3.1原料量：原料量分为采购量、入厂量、在途量、消耗量和厂内结存量。其中采购量由市场处提供，从SAP系统采集;入厂量由地磅系统自动采集;消耗量由皮带秤称重，DCS系统采集数据;最后在途量和厂内结存量由以上三组数据核算得到，为确保厂内结存的准确性，还会使用盘存仪盘点修正，多方面、多手段确保数据准确。
3.2原料品位：原料品位分为预估品位、到厂预估品位、结算品位、实际入厂品位。其中预估品位与结算品位由市场处提供，从SAP系统采集;到厂预估品位由采购当月，到厂化验各车铜精矿品位的加权平均得到，化验数据在MES系统中可以采集，且对预估品位自动进行冲销操作;实际入厂品位由该批次原料全部入厂的化验数据得到。
3.3中间物料量：中间物料量分为入库量、出库量和结存量，不同种类的中间物料采数源和逻辑计算方式略有不同，总之都可以从地磅系统、DCS系统、MES系统获取全部数据，并进行计算。
3.4中间物料品位：所有中间物料品位都在MES系统和LIMS系统中采集，多方面自动分析，得到最合理品位。
3.5产品：公司主要产品为阴极铜和阳极泥，其产出量与品位都可以在MES系统采集，而已经入库却未出品位部分的阳极泥采用最新品位预估计算。
4.系统功能的实现
4.1建立线上金属平衡报表及完善数据台帐
4.1.1对金属平衡报表格式及物料名称进行统一规范;
4.1.2完善当月及累计金属平衡报表填报格式;
4.1.3建立金铜精矿台账、中间物料台账和品位取值台账。
4.2数据加工
4.2.1确定铜精矿两次冲销原则，实现线上两次自动冲销;
4.2.2采集所有入厂铜精矿化验品位，线上分析实际入厂金属量，作为贸易段金属平衡产出和生产段金属平衡收入;
4.2.3建立中间物料出入库逻辑，根据产出与使用量，或收入与转移量，计算每项中间物料的每日结存;
4.2.4确定每项物料品位的取值办法，根据相应条件，科学合理的计算出物料金属量。
5.结语
金属平衡线上管理系统运行后，每天自动更新原料、各项中间物料和产品信息，生成日金属平衡表，当回收率指标发生异常，可以立即追踪贸易与生产过程中存在的问题，除此以外，中间物料和产品信息跟踪，还有助于公司领导了解当前生产计划完成进度，制定当前重点工作目标，为公司管理提供重要参考依据。
参考文献：
[1]KUEHN D R， DAVIDSON H. Computer control II： Mathematics of control[J]. Chemical Engineering Progress， 1961， 57（6）： 44-47.
[2]袁永根， 李华生.过程系统测量数据校正技术[M].北京：中国石化出版社，1996.
作者简介：
王博恒（1994—），男，黑龙江省齐齐哈尔人，冶金初级工程师，研究方向：铜冶炼及金属平衡管理。
（黑龙江紫金铜业有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）