optimizacija razmestitve kaliber na valjih in · razmestitve kaliber na valjih ob montaži več...

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Anemari GRAČNAR

OPTIMIZACIJA RAZMESTITVE KALIBER NA VALJIH IN

PRIPADAJOČIH DOVODNIH SKRINJ ZA VALJANJE

OKROGLIH JEKLENIH PROFILOV Z UPORABO

GENETSKEGA ALGORITMA

Magistrsko delo

študijskega programa 2. stopnje

Strojništvo

Maribor, september 2016

OPTIMIZACIJA RAZMESTITVE KALIBER NA VALJIH IN

PRIPADAJOČIH DOVODNIH SKRINJ ZA VALJANJE

OKROGLIH JEKLENIH PROFILOV Z UPORABO


Magistrsko delo

Študentka: Anemari GRAČNAR

Študijski program 2. stopnje: Strojništvo

Smer: Proizvodne tehnologije in sistemi

Mentor: red. prof. dr. Miran BREZOČNIK

Somentor: doc. dr. Miha KOVAČIČ

Maribor, september 2016

IV

I Z J A V A

Podpisana Anemari Gračnar, izjavljam, da:

je magistrsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,

predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli

izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

so rezultati korektno navedeni,

nisem kršil-a avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,

soglašam z javno dostopnostjo magistrskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter

Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru, v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in

elektronske verzije zaključnega dela.

Maribor, september 2016 Podpis:

V

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Miranu Brezočniku za vso znanje, ki mi ga je

posredoval v času študija, za vso pomoč pri opravljanju magistrskega dela, predvsem pa da

mi je predstavil področje umetne inteligence, ki je postala predmet mojega zanimanja.

Zahvaljujem se somentorju doc. dr. Mihi Kovačiču za vso pomoč pri razumevanju

obravnavanega problema in za vodenje pri opravljanju magistrskega dela.

Zahvaljujem se podjetju Štore Steel d.o.o., da so mi omogočili opravljanje magistrskega dela

pri njih in vsem sodelavcem, ki so mi s svojim strokovnim znanjem in idejami pomagali

dokončati delo.

Posebna zahvala gre mojima zlatima staršema, ker sta mi omogočila študij ter me vseskozi

moralno in finančno podpirala.

Zahvalila bi se tudi vsem prijateljem, ki so mi z moralno podporo in spodbudnimi besedami

nepopisno pomagali pri dokončanju študija in izvedbi magistrskega dela.

HVALA VAM!

VI

OPTIMIZACIJA RAZMESTITVE KALIBER NA VALJIH IN PRIPADAJOČIH

DOVODNIH SKRINJ ZA VALJANJE OKROGLIH JEKLENIH PROFILOV Z UPORABO


Ključne besede: valjanje, optimizacija, razmestitev kaliber, genetski algoritmi

UDK: 621.771.25.06-048.34(043.2)

POVZETEK

Optimizacija je v današnjem konkurenčnem in hitro odzivnem okolju bistvena za doseganje

najboljših rezultatov in uspešno poslovanje. V podjetju Štore Steel d.o.o. nenehno stremijo k

izboljšavam in povečanju produktivnosti posameznih proizvodnih obratov. V tem

magistrskem delu se optimizacija nanaša na valjarno, in sicer na proces valjanja okroglih

profilov jeklenih palic.

Pri valjanju za preoblikovanje obdelovanca uporabljamo valjarska ogrodja, v katera so

vstavljeni valji. Valji imajo po svojem obodu postružene oblike-kalibre, s katerimi z natančnim

vodenjem valjanca neposredno v kalibro dajemo valjancu novo obliko in dimenzijo prereza.

Vodenje se izvaja s skrinjami, ki so montirane na ogrodjih, pred in za valjem. Pri prehodu

valjanja iz ene dimenzije na drugo se v sistemu pojavi prilagoditev posameznih valjev, tako

da bomo z novo postavitvijo dosegli želeno dimenzijo. Ob tem se pojavi tudi prestavitev

skrinj, tako da vodijo valjanec v zahtevano kalibro. Z analizo valjanja, opreme, s katero ga

izvajamo, in planov, ki ji v proizvodnem procesu upoštevamo, smo iskali optimizacijo

razmestitve kaliber na valjih ob montaži več skrinj na ogrodje. S tem smo želeli zmanjšati

število menjav skrinj in zastoje, ki jih menjava povzroči. Z analizo valjev, kaliber in

pripadajočih skrinj smo ugotovili glavne pogoje za optimizacijo. Za iskanje rešitve smo

uporabili genetski algoritem. Cilj magistrskega dela je bil zmanjšati število menjav za 20 %, s

predstavljeno optimizacijo pa se je število menjav zmanjšalo za 36,3 %. S tem je zastavljeni

cilj dosežen.

VII

OPTIMIZING CLASSIFICATION OF CALIBER ON ROLLS AND CORRESPONDING

ROLLING MILL GUIDES-FOR ROLLING ROUND STEEL PROFILES USING GENETIC

ALGORITHM

Key words: rolling mill, optimization, classification of calibers, genetic algorithm

UDK: 621.771.25.06-048.34(043.2)

ABSTRACT

In today's competitive and highly responsive environment optimization is crucial for

achieving the best results and successful conduct of business. Štore Steel d.o.o. strives to

better and optimize the productivity of each individual production site. The optimization

discussed in this master's thesis refers to the rolling mills namely to the process of rolling

round profiles of metal rods. When rolling steel for the purpose of transforming a workpiece

we use rolling frames with cylinders. The cylinders have sculpted shapes-calibers all over their

circumference. Through precise guiding of the rolled product directly to the caliber we give

the rolled product a new shape and a new dimension of the cross-section. The guiding is done

with the help of the rolling mill guides that are attached to the rolling frames which are

located before and after the cylinder. In rolling, when transitioning from one dimension to

another, the adjustment of individual cylinders appears in the system in such a way that we

will achieve the desired dimension with the new setting. The rolling mill guides move in such

a way that they guide the rolled product in to the desired caliber. By analyzing the rolling

process, the equipment with which the rolling is done and the plans of the rolling process, we

searched for the optimization of the caliber layout on the cylinders with multiple rolling mill

guides on the framework. With this we wanted to minimize the number of moving the rolling

mill guides by 20 % and the halts such a move causes. By analyzing the cylinders, calibers and

the corresponding rolling mill guides we found the main conditions for optimization. When

searching for the solutions we modeled a genetic algorithm. The goal of this thesis was to

minimize the moving of the rolling mill guides by 20%. With the before mentioned

optimization the number of the moves decreased by 36,3%. With this the goal of the thesis is

achieved.

VIII

KAZALO

1 Uvod ...................................................................................................................... - 1 -

1.1 Opredelitev oziroma opis problema, ki je predmet magistrskega dela .................... - 1 -

1.2 Cilji in teze magistrskega dela .................................................................................... - 2 -

1.3 Predpostavke in omejitve magistrskega dela ............................................................ - 2 -

1.4 Predvidene metode magistrskega dela ..................................................................... - 3 -

2 Predstavitev podjetja Štore Steel d.o.o. .................................................................. - 4 -

2.1 Zgodovina podjetja .................................................................................................... - 4 -

2.2 Proizvodna organizacija podjetja ............................................................................... - 6 -

2.3 Proizvodni program ................................................................................................... - 7 -

3 Predstavitev valjarne in obravnavanega stanja ....................................................... - 9 -

3.1 Predstavitev valjarne ................................................................................................. - 9 -

3.2 Valjarska ogrodja ..................................................................................................... - 14 -

3.3 Programi valjanja okroglih profilov.......................................................................... - 17 -

3.4 Menjava dimenzije ................................................................................................... - 18 -

Menjava ogrodja ........................................................................................................... - 18 -

Menjava kalibre ............................................................................................................ - 20 -

Menjava dovodne in odvodne skrinje .......................................................................... - 21 -

3.5 Zastoji zaradi menjav ogrodja, kaliber in skrinj ....................................................... - 22 -

4 UMETNA ITELIGENCA ........................................................................................... - 23 -

4.1 Splošno o inteligenci ................................................................................................ - 23 -

4.2 Umetni inteligentni sistemi...................................................................................... - 23 -

IX

4.3 Optimizacija z metodami umetne inteligence ......................................................... - 25 -

4.4 Genetski algoritmi .................................................................................................... - 26 -

Osnovne genetske operacije ........................................................................................ - 28 -

Evolucijski parametri .................................................................................................... - 29 -

5 PODROBNA PREDSTAVITEV PROBLEMA IN NAČINA REŠEVANJA ........................... - 31 -

5.1 Natančna analiza programa valjanja okroglih profilov ............................................ - 32 -

5.2 Plan proizvodnje in število menjav pri obstoječem stanju ...................................... - 36 -

5.3 Možnosti montiranja dodatnih skrinj ...................................................................... - 37 -

5.4 Modeliranje rešitve .................................................................................................. - 41 -

Kodiranje organizmov ................................................................................................... - 47 -

Ovrednotenje organizmov ............................................................................................ - 48 -

Izbor genetskih operacij in evolucijskih parametrov .................................................... - 49 -

Ustavitveni kriterij ........................................................................................................ - 51 -

6 Rezultati in diskusija ............................................................................................ - 52 -

6.1 Optimalna razmestitev kaliber po posameznih valjih ............................................. - 53 -

6.2 Primerjava števila menjav pri obstoječem sistemu in pri optimalni razmestitvi

kaliber.............................................................................................................................- 54 -

7 Sklep .................................................................................................................... - 56 -

8 Seznam uporabljenih virov ................................................................................... - 57 -

9 Priloge ................................................................................................................. - 59 -

X

KAZALO SLIK

Slika 2.1 Podjetje Štore Steel, d.o.o. [12] ............................................................................... - 5 -

Slika 2.2 Oblike in dimenzije prerezov jeklenih palic [5] ....................................................... - 8 -

Slika 3.1 Skladiščene jeklene gredice ..................................................................................... - 9 -

Slika 3.2 Proga φ 800 mm .................................................................................................... - 10 -

Slika 3.3 Kontinuirana valjarska proga [5] ............................................................................ - 11 -

Slika 3.4 Shematski prikaz valjarne ...................................................................................... - 12 -

Slika 3.5 Okrogle jeklene palice [5] ....................................................................................... - 13 -

Slika 3.6 Valjarsko ogrodje konti proge [5] ........................................................................... - 14 -

Slika 3.7 Paralelna valja [15] ................................................................................................. - 15 -

Slika 3.8 Dovodna skrinja SR 7 [6] ........................................................................................ - 16 -

Slika 3.9 Shematski prikaz menjave ogrodja ....................................................................... - 19 -

Slika 3.10 Shematski prikaz menjave kalibre ....................................................................... - 20 -

Slika 3.11 Shematski prikaz zamenjave skrinje .................................................................... - 21 -

Slika 3.12 Shematski prikaz zastojev pri valjanju okroglih profilov po mesecih .................. - 22 -

Slika 4.1 Ustvarjanje umetnih sistemov iz zgledov narave [17] ........................................... - 24 -

Slika 4.2 Metode umetne inteligence [9] ............................................................................ - 25 -

Slika 4.3 Značilni postopki pri strojnem učenju [9] .............................................................. - 26 -

Slika 4.4 Populacija genetskega algoritma [9] ...................................................................... - 27 -

Slika 4.5 Reprodukcija pri genetskih algoritmih [9] .............................................................. - 28 -

Slika 4.6 Križanje pri genetskih algoritmih [9] ...................................................................... - 28 -

Slika 4.7 Mutacija pri genetskih algoritmih [9] ..................................................................... - 29 -

Slika 4.8 Zasnova programa za genetski algoritem [9] ......................................................... - 30 -

Slika 5.1 Shema zaporedja valjarskih ogrodij na konti progi ............................................... - 32 -

Slika 5.2 Pomen imena valja ................................................................................................ - 32 -

XI

Slika 5.3 Seznam valjev razporejenih po ogrodjih konti proge ........................................... - 33 -

Slika 5.4 Razpored kaliber na valju 8HFI2036 ....................................................................... - 34 -

Slika 5.5 Skica valjarskega ogrodja z dvema skrinjama [5] ................................................... - 37 -

Slika 5.6 Shematski prikaz montaže dveh skrinj pri obstoječi razmestitvi kaliber .............. - 39 -

Slika 5.7 Shematski prikaz razmestitve kaliber ..................................................................... - 40 -

Slika 5.8 Zasnova genetskega algoritma za optimiranje razmestitve kaliber ...................... - 41 -

Slika 5.9 Shematski prikaz osebka in pomembnih parametrov ........................................... - 42 -

Slika 5.10 Populacija organizmov ........................................................................................ - 43 -

Slika 5.11 Robni pogoji v primeru širokih skrinj .................................................................. - 44 -

Slika 5.12 Robni pogoji v primeru ozkih skrinj ..................................................................... - 44 -

Slika 5.13 Prikaz parametrov: širina kalibre in razdalja med robovi kaliber ....................... - 45 -

Slika 5.14 Shematski prikaz montaže skrinj pred ustrezno kalibro ..................................... - 46 -

Slika 5.15 Shematski prikaz premika skrinj na drugi položaj ............................................... - 47 -

Slika 5.16 Shematki prikaz operacije križanja ....................................................................... - 50 -

Slika 5.17 Shematski prikaz operacije mutacije ................................................................... - 51 -

XII

KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 1 Razpored dovodnih skrinj po ogrodji ............................................................ - 35 -

Preglednica 2 Število menjav pri obstoječem sistemu valjanja .......................................... - 36 -

Preglednica 3 Širine dovodnih skrinj ................................................................................... - 38 -

Preglednica 5 Prikaz organizma v prvi generaciji ................................................................ - 47 -

Preglednica 6 Prikaz populacije v prvi generaciji ( valj 1HFI2058) ...................................... - 48 -

Preglednica 6 Prikaz števila menjav na posameznem ogrodju pri optimizaciji razmestitve

kaliber ......................................................................................................... - 52 -

Preglednica 7 Primerjava števila menjav pri obstoječem stanju in števila menjav pri

optimizirani razmestitvi .............................................................................. - 54 -

XIII

UPORABLJENI SIMBOLI

x vrednost organizma

n število vseh organizmov

k naključno izbran organizem

k' potomec izbranega organizma

λ naključno izbrana vrednost

r število organizmov izbranih za reprodukcijo

m število organizmov izbranih za mutacijo

dl dobre lokacije

XIV

UPORABLJENE KRATICE

OFU avstrijski proizvajalec industrijskih peči

SEG Static entry guide

SR Single roll

DR Double roll

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo

- 1 -

1 UVOD

Štore Steel d.o.o. je manjša jeklarna, v kateri izdelujejo več kot 1400 jekel z različno kemično

sestavo. Jeklo se valja toplo in po želji kupca dodatno toplotno obdela, poravna, kontrolira

(površinske in notranje napake, pomešanje), požaga, porobka, peska, lušči ali polira. Vsi plani

proizvodnje so vezani na postopek valjanja, ki se v celoti, za vse valjane dimenzije, izvede

mesečno. Zaradi navedenega je planiranje izrednega pomena.

V magistrskem delu smo po poglavjih predstavili podjetje, obravnavan proizvodnji obrat –

valjarno, analizirali postopke valjanja ter spoznali vse elemente, ki so za razumevanje naloge

pomembni. Raziskali smo možnosti za izboljšanje produktivnosti valjarne, kar vključuje

zbiranje podatkov o valjanju, analizo valjarskih ogrodij in programa valjanja. V našem delu

smo obravnavali le okrogle profile, za katere smo iskali učinkovite rešitev z uporabo

genetskih algoritmov.

1.1 Opredelitev oziroma opis problema, ki je predmet magistrskega dela

V procesu valjanja obdelovanec potuje skozi več ogrodij z valji, v katera so vrezane kalibre, ki

skrbijo za spremembe oblike valjanca. Za vodenje vhodnega materiala v kalibre in iz njega

skrbijo dovodne in odvodne skrinje, ki so točno določene za posamezno kalibro glede na

velikost valjanca. Da bi dosegli želeno spremembo dimenzije/oblike valjanca, ga je treba

voditi skozi druge kalibre, valje, ogrodja in zamenjati dovodne in odvodne skrinje. Pri

enakem vložku (tj. vhodnem materialu) lahko povečanje produktivnosti valjanja v splošnem

dosežemo:

s spremembo kalibracij,

z zmanjšanjem menjav ogrodij,

z zmanjšanjem menjav dovodnih in odvodnih skrinj.

Naša raziskava se nanaša na kontinuirano valjarsko progo, kjer se material oblikuje na 5 do 9

ogrodjih. Osredotočili se bomo na zmanjšanje menjav dovodnih in odvodnih skrinj, in sicer

na možnosti:


- 2 -

hkratne montaže dodatnih skrinj na ogrodje ter

ustreznejše razmestitve kaliber na valjih (ob hkratnem montiranju več skrinj).

Na predlagan način lahko zmanjšamo skupno število menjav dovodnih in odvodnih skrinj.

Problem je v osnovi kombinatoričen, saj želimo najti najboljšo kombinacijo že izbranih

kaliber in pripadajočih skrinj, tako da bo program valjanja ostal nespremenjen, število

menjav skrinj pa se bo zmanjšalo. Posledično se bodo zastoji, ki nastanejo zaradi menjav

skrinj, skrajšali. Četudi menjave dovodnih skrinj povzročajo le nekaj minutne zastoje, ti zaradi

velikega števila različnih dimenzij valjanja (do 400 mesečno) niso zanemarljivi. Posebej

pomembni so tisti valji, kjer je kombinacija kaliber takšna, da med valjanjem ne nastopi samo

menjava lokacije skrinj, najprej demontaža ene in nato montaža druge skrinje. Tu izgubimo

največ časa.

1.2 Cilji in teze magistrskega dela

Cilj magistrskega dela je :

zmanjšati število menjav dovodnih in odvodnih skrinj za 20 %.

Teza magistrskega dela je:

povečanje števila dovodnih skrinj in optimalna razmestitev kaliber bosta skrajšali

zastoje, ki nastanejo zaradi menjav skrinj, s čimer se bo produktivnost proizvodnje

valjanja okroglih profilov povečala.

1.3 Predpostavke in omejitve magistrskega dela

Izhajali bomo iz naslednjih predpostavk:

proizvodni program se ne bo spreminjal,

količine naročenega materiala se ne bodo spreminjale,

tehnologija valjanja se ne bo spreminjala.


- 3 -

Omejitve dela so:

v raziskavi bo uporabljena obstoječa dokumentacija v zvezi z ogrodji, valji, kalibri,

skrinjami,

analiziralo se bo zgolj obdobje od decembra 2015 do marca 2016.

1.4 Predvidene metode magistrskega dela

Pri magistrskem delu bomo uporabili metodo analize, modeliranja, simulacije, sinteze ter

deskriptivno metodo. Opazovali bomo celoten sistem valjanja, izpraševali (intervjuvali)

zaposlene, analizirali posamezne valje in povezave posameznih kaliber s pripadajočimi

dovodnimi skrinjami. Uporabili bomo tudi primerjalno metodo pri proučevanju dobljenih

rešitve in trenutnega obstoječega stanja.

Za iskanje rešitve s pomočjo algoritma bomo izbrane metode umetne inteligence uporabili

programsko orodje Microsoft Excel, za izris in analizo delovnih risb pa programsko orodje

AutoCAD za izris in analizo delovnih risb. Vse skozi si bomo pomagali z različnimi

elektronskimi in knjižnimi viri.


- 4 -

2 PREDSTAVITEV PODJETJA ŠTORE STEEL D.O.O.

2.1 Zgodovina podjetja

Začetki podjetja Štore Steel d.o.o. segajo v leto 1845, ko je za potrebe gradnje železnice ob

Bojanskem grabnu nastala kovačnica na vodni pogon. Leta 1851 je bila na istem mestu

zgrajena tovarna Berg- und Hüttenwerk Store namenjena industrijskem načinu izdelave

jekla. Na seznamu poslopij in naprav, ki so se v zgodnjih letih nahajale v tovarni so parni

stroj, pudlarske naprave, valjarska ogrodja in premog za oskrbo z energijo. V naslednjih nekaj

desetletjih se je železarska dejavnost spreminjala in modernizirala, k osnovni dejavnosti

podjetja so se dodajale druge, s čimer pa se je tovarna večala in leta 1984 dosegla vrh rasti s

3675 zaposlenimi delavci in s količino proizvedenega jekla preko 140.000 ton na leto. Z

izgubo jugoslovanskega trga v letu 1990 se je proizvodnja prepolovila, železarna se je

podržavila in preoblikovala v samostojna podjetja: Jeklo, Livarna, Valji, Industrijska oprema

in Vzdrževanje. Slovenske železarne, ki so imele v lasti Jeklo, so ga zaradi sanacije priključile

obratu Metal v Ravne na Koroškem, kar je privedlo do zaprtja obrata v Štorah [12].

Podjetje, današnje pravne oblike, je bilo ustanovljeno 16. 7. 1997 pod imenom Slovenske

železarne – Jeklo Štore, podjetje za proizvodnjo jekel, d.o.o. V letu 1999 se Slovenske

železarne odločijo za prodajo svojega 80 % deleža Uniorju Zreče in švedski Inexi, tovarna pa

dobi novo ime Inexa Štore. Inexa leta 2003 zaradi stečaja hčerinskih podjetij prodaja svoj

delež Uniorju, v lastniško strukturo pa vstopita še partnerski podjetji Kovintrade, d.d., in

Dinos Celje, d.o.o. Družba se tako preimenuje v Štore Steel, d.o.o., in to ime ima še danes

[12].

V zgodovini poslovanja je nastopilo več kriz, ki so se končale z menjavo lastništva in imena

podjetja. Kljub turbulentnim časom si je podjetje v svoji 165-letni tradiciji v panogi jeklarstva

in železarstva nabralo bogate izkušnje in si ustvarilo visoko stopnjo prepoznavnosti ter dober

ugled. Z vlaganjem v razvoj sledijo trendom kupcev, njihovim zahtevam in potrebam.

Neprestano posodabljanje v zadnjih letih je tovarni povečalo produktivnost in izboljšalo

izkoriščenost prostora [5].


- 5 -

Vizija podjetja Štore Steel je postati vodilni proizvajalec ploščatih vzmetnih jekel v Evropi in

kot samostojen in globalno usmerjen partner v poslovno proizvodnih verigah dobaviteljev

avtomobilske industrije dolgoročno sodelovati v razvoju jekel in jeklenih izdelkov. Njihova

vizija je vlaganje v ljudi, da bodo z znanjem, sposobnostmi in veščinami, brez fizičnih naporov

uresničevali strateške cilje podjetja. Z digitalizacijo, avtomatizacijo in robotizacijo želijo

slediti viziji pametne tovarne, ki bo proizvajala več ob enakem številu zaposlenih [5][12].

Slika 2.1 Podjetje Štore Steel, d.o.o. [12]


- 6 -

2.2 Proizvodna organizacija podjetja

Podjetje ima tri proizvodne obrate: jeklarna, valjarna in hladna predelava. Organizacija

proizvodnega procesa je naslednja:

• V jeklarni pretopijo jeklen odpadek v elektro obločni peči. Stopljena

zmes se nato prenese v ponovčno peč, kjer se dodajo legirni elementi za

doseganje zahtevanih lastnosti jekla. Sarža se nato odliva na konti

napravi, kjer se oblikujejo gredice preseka 180 mm × 180 mm. Gredice

se nato razrežejo na zahtevano dolžino in se ohlajajo na zraku ali pod

posebnimi pogoji. Sledi kotrola kakovosti gredic in po potrebi se gredice

dodatno obdelajo v žarilnih pečeh, kjer se zaradi difuzije doseže

homogena mikrostruktura, s tem pa se mehanske lastnosti jekla

izboljšajo. V jeklarni se glede na zahtevano kvaliteto določene gredice

tudi brusijo. Končni izdelki jeklarne se ohlajeni skladiščijo do začetka

valjanja [4].

Jeklarna

• V valjarni se gredice ponovno segrejejo in zvaljajo v zahtevano obliko

(okroglo, ploščato, kvadratno) in dimenzijo. Pri tem jih oblikujejo valji v

valjarski ogrodjih na treh progah. Sledi ohlajanje zvaljanih palic in razrez

na določeno dolžino. Podroben opis proizvodnjega procesa valjarne sledi

v poglavju 3.1 [4].

Valjarna


- 7 -

V podjetju imajo tudi druge oddelke, kot so vzdrževanje, tehnični razvoj, planiranje, nabava,

prodaja, kakovosti, ekonomika in finance, kadrovski sektor in informatika, ki delujejo kot

podpora proizvodnim obratom [12].

2.3 Proizvodni program

Podjetje Štore Steel je prilagodljiva manjša jeklarna, ki kot surovino za nove izdelke uporablja

jeklen odpadek ter z dodajanjem kemijskih elementov pridobiva jekla različnih kvalitet. Z

letno kapaciteto proizvodnje 140.000 ton velikim jeklarnam niso konkurenčni, zato je njihova

tržna niša zadovoljevanje kupcev s posebnimi željami. Ti imajo pestro izbiro, saj so jekla

izdelana po naročilu, v manjših serijah, kupci pa lahko naročijo različne dodatne obdelave

površine (npr. luščenje, posebno označevanje in pakiranje). Podjetje posluje s strategijo

»ravno ob pravem času« (ang. just in time), tako je rok dobave prilagojen dinamiki

proizvodnje kupca [5][12].

Njihova osnovna proizvoda sta vroče valjana palica in palica preoblikovana v hladnem

(luščena), različnih dimenzij in oblik (slika 2.2). Izdelujejo jih za uporabo v kovaški industriji,

strojegradnji in za proizvodnjo vzmeti. Njihov nosilni program so jekla za ploščate vzmeti, ki

jih dobavljajo na evropski trg za tovorna vozila, avtobuse, prikolice in gradbene stroje. S tem

sledijo svoji viziji postati največji in najboljši proizvajalec ploščatega vzmetnega jekla v Evropi

in jekel po naročilu uporabnikov v tržnih nišah avtomobilske industrije. Največji dobavitelj

•Jekla, ki se razvijajo v jeklarni in valjajo v valjarni, so osnova za višjo

stopnjo predelave, ki se vrši v obratu hladne predelave. Tu se ukvarjajo s

površinskim obdelovanjem produktov iz valjarne (brušenje, luščenje in

vlečenje, peskanje, robkanje), razrezom in paketiranjem, odvisno od

naročila kupca. Jeklene palice je mogoče še dodatno zaščiti proti koroziji

[4].

Hladna predelava


- 8 -

podjetja je odpad Dinos, prvi kupec pa večinski lastnik tovarne, Unior Zreče, ki izvaža za

nemško avtomobilsko industrijo [5][12].

Svoja jekla prodajajo pod blagovnimi znamkami:

ŠTORE STEEL (kvalitetna jekla za uporabo v strojegradnji, za kovanje in za izdelavo

vzmeti),

EXEM STEEL (jeklo, obdelano s kalcijem, zaradi izboljšanja obdelovalnih lastnosti) in

RECYCLED STEEL [5].

Slika 2.2 Oblike in dimenzije prerezov jeklenih palic [5]


- 9 -

3 PREDSTAVITEV VALJARNE IN OBRAVNAVANEGA STANJA

Valjanje je postopek plastične predelave, pri katerem iz odlitega bloka ali gredice preko

nasproti se vrtečih valjev zmanjšujemo presek, s tem se valjanec daljša in pridobiva želeno

obliko (oblika kalibre), istočasno pa se izboljšujejo njegove mehanske lastnosti [6]. Sodobno

valjarsko prakso je mogoče pripisati pionirskim prizadevanjem Henryja Corta leta 1783, ko je

petnajstkrat povečal proizvodnjo jeklenih palic z uporabo vzporednih valjev za valjanje.

Valjarne imajo združena ogrodja za hitro preoblikovanje ulitih gredic v polizdelke različnih

oblik in dimenzij [16].

Naša raziskava se nanaša na proizvodni proces valjarne, zato bomo v tem poglavju opisali

proces valjanja, glavno preoblikovalno orodje pri valjanju – valjarska ogrodja in pripadajočo

opremo (valji, kalibre, dovodna in odvodna armatura), ki jih pri preoblikovanju potrebujemo

in so pomembni za razumevanje naloge. Valjanec se oblikuje postopoma, s prehodom čez

več ogrodij, z različnimi parametri obdelave. V tem poglavju bomo predstavili postopek

dosega določene dimenzije, spremembe, ki v sistemu nastanejo ob prehodu na valjanje

druge dimenzije in zastoje, ki jih menjava dimenzije povzroči.

3.1 Predstavitev valjarne

Jeklene gredice (slika 3.1) dimenzije 180 mm × 180 mm in dolžine od 2 m do 4,10 m, ki se

predhodno odlijejo v jeklarni, se ohladijo in ostanejo v skladišču do valjanja. V skladu s

proizvodnim planom se nato gredice zložijo na nakladalno napravo peči, od koder se

avtomatsko zapeljejo v koračno peč OFU. Ogrevanje v peči traja od 1,5 do 3 ure, v tem času

pa gredica doseže optimalno temperaturo za valjanje približno 1230 °C.

Slika 3.1 Skladiščene jeklene gredice


- 10 -

Med segrevanjem na površino gredice nastanejo oksidne plasti (škaja), ki se takoj po izhodu

iz peči, na primarni odškajalni napravi odstranijo. Gredica se nato po valjčnicah transportira

do prvega preoblikovanja na progoφ 800 mm (premer valjev proge). Sledi sekundarno grobo

preoblikovanje na progi φ 650 mm. Sistem valjanja na omenjenih progah je takšen, da

ogrodje valjanca valja večkrat, število vtikov pa je odvisno od nadaljnjega programa (do

sedem). Za mikrostrukturo valjanca je zelo pomembno, da se največje preoblikovanje zgodi

pri čim višji temperaturi, zato sta omenjeni ogrodji najbolj obremenjeni. Po prvih dveh

preoblikovanjih sledi sekundarno odškajanje.

Slika 3.2 Proga φ 800 mm

Po dosegu predvidene dimenzije se valjanje nadaljuje na kontinuirani – konti valjarski progi,

kjer valjanec nepretrgano potuje skozi 5 do 10 ogrodij (φ 480 mm), odvisno od zahtevane

končne dimenzije. Ogrodja so horizontalna in vertikalna, kar pomeni, da so valji nameščeni v

omenjeni orientaciji. Horizontalna ogrodja so namenjena oblikovanju zgornje in spodnje

ploskve, medtem ko so vertikalna namenjena obdelavi stranskih ploskev. Priporočena

temperatura pri valjanju na teh ogrodjih je med 950 °C in 1050 °C, saj lahko v nasprotnem

primeru pride do preobremenitve ogrodja in poškodb konstrukcije.


- 11 -

Slika 3.3 Kontinuirana valjarska proga [5]

Na konti progi so med prvimi šestimi valjarskimi ogrodji nameščeni fiksni kanali, ki

zagotavljajo stalno in varno vodenje materiala, med šestim in desetim ogrodjem pa so

nameščeni stroji za zanke, katerih funkcija je uravnavanje napetosti ob naraščanju hitrosti in

dolžine valjanca. Na progo so umeščene tudi trojne škarje in tri gonilne valjčnice. Prve in

druge škarje so namenjene odrezu koncev in so nameščene med ogrodji. Za kontinuirano

progo so nameščeni vodni boksi, ki palico po potrebi dodatno ohladijo, s tem izdelkom

povečamo trdoto in trdnost. Pred koncem proge so nameščene tretje dvoročne škarje, ki so

namenjene rezanju palice na dolžino, ki jo lahko hladilna klop sprejme. Na izhodu iz škarij je

pospeševalna valjčnica, sledi pa ji razkladalna naprava, ki služi za prenos valjanca do hladilne

klopi, kjer se vroči valjanec nadzorovano ohlaja, nato pa je usmerjen proti nadaljnji stopnji

obdelave. Shematski prikaz valjarne lahko vidimo na sliki 3.4.

Pri vročem valjanju je proces ohlajanja ključni dejavnik. Hitrost, s katero se valjanci ohlajajo,

vpliva na mehanske lastnosti. V valjarni skrbijo za počasno ohlajanje z zlaganjem palic tesno

skupaj in prekrivanjem, za hitro ohlajanje pa z omenjenimi vodnimi prhami (vodni boksi). Po

ohlajanju in razrezu jeklenih palic na zahtevano dolžino se pripravi odvzem vzorcev za

kontrolo kvalitete, ki se označijo in pregledajo v kontroli kakovosti. Sledi vezanje in

adjustiranje. Teoretična kapaciteta konti proge je 250.000 ton/leto v štiriizmenskem delu v

odvisnosti od količine različnih dimenzij.


- 12 -

Slika 3.4 Shematski prikaz valjarne

koračna peč OFU

primarna odškajalna postaja

proga φ 800 mm

proga φ 650 mm

sekundarna odškajalna naprava

ogrodja konti

valjarske proge

vodni boksi

hladilna klop

horizontalno ogrodje

vertikalno ogrodje

škarje

fiksni kanali

stroji za

zanke

obračalna

miza


- 13 -

Podjetje Štore Steel se ponaša z raznolikostjo proizvodnega programa, ki se v popolnosti

prilagaja zahtevam kupcev. V obratu se valjajo naslednje oblike presekov jeklenih palic:

okrogla,

kvadratna in

ploščata.

Vsaka oblika se valja v več dimenzijah; različnih dimenzij je približno 400. Iz teh podatkov

lahko sklepamo, da se v mesečnem ciklu, kolikor traja, da se izvede celoten program valjanja,

menjava dimenzije pojavi na približno dve uri.

Slika 3.5 Okrogle jeklene palice [5]


- 14 -

3.2 Valjarska ogrodja

Valjarsko ogrodje (slika 3.6) je namenjeno podpori valjev, ki so glavno preoblikovalno orodje

pri valjanju. Sestavljeno je iz ležajnih ohišij, ki so med seboj povezana z nastavljivimi vijaki in

prečno z armaturnimi drogovi. Zaradi velike obremenitve med valjanjem so nastavljivi vijaki

opremljeni z vzmetmi, saj tako zagotavljajo prednapetost, ki zmanjšuje elastične deformacije

ogrodja. Valji obdelujejo vroče valjance, zato je ogrodje opremljeno s sistemom za hlajenje

valjev in s sistemom za mazanje ležajev.

Slika 3.6 Valjarsko ogrodje konti proge [5]


- 15 -

V ležajna ohišja so vstavljeni uležajeni valji (slika 3.7). Predel valja, s katerim se vrši valjanje

se imenuje delovna površina valja, stranska dela pa se imenujeta čepa valja. Eden je

namenjen za uležajenje, drugi pa skupaj s sklopko zagotavlja pogon valjev.

Slika 3.7 Paralelna valja [15]

Valji imajo na svoji delovni površini postružene žlebove, ki se imenujejo kalibre. Te so

nameščene na valjih vseh ogrodij, njihovo število pa je odvisno od razmerja preseka

začetnega profila valjanca in prereza končnega izvaljanega profila. Zaradi specifike

preoblikovanja se oblike kalibre med valjanjem spreminjajo. Kar na primer pomeni, da so pri

valjanju okroglih prerezov na prvih ogrodjih večje in bolj ovalne kalibre, nato pa se njihove

dimenzije zmanjšajo, njihova oblika se postopoma spreminja do okrogle pri zaključni

obdelavi. Razen končne kalibre, ki je namenjena oblikovanju končne dimenzije, vsaka kalibra

valja določeno paleto dimenzij. Kalibre na prvih ogrodjih, ki so širše, so namenjene obdelavi

valjancev več dimenzij. Ožja in bolj okrogla kot je kalibra, manjši je interval dimenzij, ki jih

obdeluje.

delovna površina valja

kalibra

čepa valja


- 16 -

Valjancu, ki potuje po progi, pomagamo z usmerjanjem direktno v predpisano kalibro z

uporabo dovodnih skrinj (slika 3.8). Iz ogrodja pa jih usmerjajo odvodne skrinje. Montirani

sta na armaturnih drogovih. Skrinje morajo biti natančne in stabilne, saj igrajo pomembno

vlogo pri zagotavljanju kakovosti površine. Velikost dovodnega lijaka na skrinji dovoljuje le

določeno velikost dovodnega materiala, tako se določena skrinja izbere glede na razpon

vhodnih dimenzij, posledično pa so skrinje predpisane za določeno skupino kaliber. V valjarni

je v uporabi več različnih skrinj, ki so zasnovane za široko paleto dimenzij in oblik. Same

izvedbe dovodnih skrinj so med seboj različne, od konstrukcijsko čisto osnovnih (SEG – static

entry guide) do specialnih, ki so namenjene dodatnemu vodenju z eno rolko na vsaki strani

(SR – single roll) ali z dvema (DR – double roll). Slednje se uporabljajo pri vertikalnih ogrodjih,

saj material v tem primeru ni podprt v vodoravni smeri, temveč le s strani. Z dodatnimi

rolkami spodaj in zgoraj se zagotovi lažje vodenje in posledično linijski tok materiala. Skrinja

na izhodu – odvodna skrinja je konstrukcijsko enostavnejša in dimenzijsko manjša. Dovodna

in odvodna skrinja skupaj predstavljata komplet armature za valjarsko ogrodje, saj sta v

uporabi vedno v paru.

Slika 3.8 Dovodna skrinja SR 7 [6]

dovodni lijak

rolke


- 17 -

3.3 Programi valjanja okroglih profilov

Statistka proizvodnje valjarne kaže, da se na mesec valja 30 % ploščatih profilov, 5 %

kvadratnih in 65 % okroglih profilov. Naša raziskava se nanaša na nosilni valjarski program –

valjanje okroglih profilov. Za doseganje določene dimenzije je predpisan točen plan vtikov

oziroma seznam, ki narekuje zaporedje kaliber, s katerimi moramo valjati, da bomo dosegli

želeno dimenzijo. Število kaliber, ki bodo valjanec obdelovale, je odvisno od razmerja med

dimenzijo prereza začetnega valjanca in prerezom končne hladne dimenzije. To pomeni, da

se manjše dimenzije oblikujejo dlje kot večje, posledično jih obdeluje več ogrodij.

Pri analizi programa valjanja in planiranja proizvodnje okroglih profilov v obdobju od

decembra 2015 do marca 2016 smo ugotovili, da se v splošnem valjanje vrši od manjše

dimenzije proti večji.

Pri valjanju okroglega profila bomo analizirali naslednje dimenzije:

φ 20 mm - φ 58 mm s korakom 1 mm

φ 60 mm - φ 70 mm s korakom 2,5 mm

φ 72 mm

φ 75 mm

φ 77,5 mm

φ 80 mm

φ 83 mm

φ 85 mm

Plani vtikov za okrogle profile

Za doseg določene dimenzije sledimo planu vtikov, ki narekuje, s katerimi kalibrami moramo

valjanec oblikovati, da bomo s postopnim spreminjanjem oblike in dimenzije dosegli želeno,

in na katerem ogrodju je montiran valj s temi kalibrami.

V prilogi 1 je shematsko prikazan plan vtikov za okrogle profile. Tabela prikazuje nabor vseh

dimenzij ter razpored kaliber po valjih, ki jih oblikujejo na določenih ogrodjih, za doseg

končne dimenzije. Na istem ogrodju je z enako barvo prikazan en valj, menjava barve pa

nakazuje, da so kalibri na drugem valju, kar pomeni menjavo valjev in posledično celotnega

ogrodja. S črno je v okvirčkih pri določeni dimenziji zapisana oznaka kalibra, kar pomeni, da

se do naslednje oznake valjanci za doseg končne dimenzije valjajo z enako kalibro.


- 18 -

3.4 Menjava dimenzije

Ogrodja na konti progi so postavljena tako, da so ob valjanju določene dimenzije, po planu

vtikov predpisane kalibre, umerjene direktno na pot valjanca. Ko se zvalja zahtevana količina

palic želene dimenzije, se po programu valjanja začne valjanje naslednje dimenzije. Pri tem

pride do spremembe proizvodne linije, saj je na progi potrebno prirediti postavitev določenih

ogrodji tako, da je s progo poravnana kalibra, ki je po planu vtikov predvidena za doseg

naslednje dimenzije. Ob manjši menjavi, kadar se zahtevana kalibra nahaja na valju, ki je v

uporabi, se spremeni lokacija ogrodja tako, da je s progo poravnana naslednja kalibra. V

primeru, da zahtevane kalibre ni na uporabljenem valju nastopi menjava celotnega ogrodja,

ki je dolgotrajnejša. Pri vsaki menjavi kalibre se opravi tudi menjava oziroma premestitev

dovodne in odvodne armature. Za skrajšanje zastojev, ki nastanejo ob menjavi dimenzije, je

zelo pomembna smiselna razporeditev kaliber po valju tako, da se skladajo z osnovnim

izhodiščem planiranja proizvodnje, ki ob prehodu na okrogle profile v splošnem narekuje, da

se valjajo dimenzije od manjše proti večji. V času menjav se celotna proizvodnja zaradi

varnostnih razlogov ustavi, zato je za produktivnost valjarne bistvenega pomena, da menjave

potekajo čim hitreje.

V naši raziskavi bomo govorili o treh vrstah menjav:

menjava ogrodja,

menjava kalibre in

menjava dovodne in odvodne skrinje.

Menjava ogrodja

Ogrodja se pripravijo v armaturni delavnici glede na potek proizvodnje. Za določena ogrodja

se vstavijo valji s kalibrami, ki jih bomo potrebovali za valjanje dimenzij, ki po programu

valjanja prihajajo na vrsto. Tu se montirata tudi dovodna in odvodna skrinja. Ogrodje se nato

z vozičkom premakne v proizvodnjo, kjer čaka, dokler ne pride na vrsto menjava. Takrat

staro ogrodje odstranijo iz delovne postaje in vgradijo novo. Staro ogrodje potisnejo skupaj z

mizo iz proge na trak, kjer je že pripravljeno novo. Celotni trak se nato premakne za eno

mesto, tako da je novo ogrodje na mizi in pripravljeno, da se vgradi v progo. Cilinder mizo


- 19 -

potisne, tako da se ogrodje nasadi na druge cilindre ter vzpostavi povezavo z kardani, ki

opravljajo gibanje valjev. Cilindri skrbijo za natančno postavitev ogrodja, tako da je

nastavljena pravilna kalibra za takratno valjanje. Vsa pomožna oprema (hidravlična,

pnevmatska, električna, mazalna itd.) se priklopi ročno. Staro ogrodje se nato odpelje nazaj v

armaturno delavnico, kjer se razmontira, valja pa se zaradi obrabe postružita in skladiščita do

naslednje uporabe (prb. en mesec). Shematski prikaz menjave ogrodja lahko vidimo na sliki

3.9.

Slika 3.9 Shematski prikaz menjave ogrodja

ogrodje 1

proga z

valjčnicami

valjanec

ogrodje 2

dovodna

skrinja 2

ogrodje 1 ogrodje 2

proga z

valjčnicami

1. V progo je vgrajeno prvo ogrodje.

valja z vrezanimi

kalibrami 1

2. Nastopi

menjava

ogrodja.

3. V progo je

vgrajeno drugo

ogrodje.

valja z vrezanimi kalibrami

2

dovodna skrinja 1


- 20 -

Menjava kalibre

V skladu s predpisanim planom vtikov so za doseg določene končne dimenzije predpisane

kalibre, ki oblikujejo valjanec. Pri posamezni delovni postaji (ogrodju) so za določene skupine

dimenzij primerne enake kalibre, pri končnem preoblikovanju pa vsaki dimenziji pripada

svoja (končna kalibra). Tako ni nujno, da se pri vsaki spremembi dimenzije pojavi menjava

kalibre na vseh ogrodjih, zagotovo pa nastopi na zadnjem. V primeru, da je sledeča kalibra na

valju, ki se nahaja v vgrajenem ogrodju, menjava poteka, tako da se spremeni položaj

ogrodja in da je centrirana ustrezna kalibra. Vse točne lokacije so shranjene v informacijskem

sistemu, ki s pomočjo cilindra premakne ogrodje na določeno mesto. Menjava kalibre je

shematsko prikazana na sliki 3.10.

Slika 3.10 Shematski prikaz menjave kalibre

1. Valja se dimenzija na prvi kalibri.

2. Zaradi menjave dimenzije nastopi

menjava kalibre, ogrodje se premakne za

eno kalibro.

3. Ročno opravimo

premestitev dovodne in

odvodne skrinje.

valjanec proga z

valjčnicami

dovodna

skrinja

valji z vrezanimi kalibrami

ogrodje


- 21 -

Menjava dovodne in odvodne skrinje

Hkrati z menjavo kalibra poteka menjava lokacije dovodne in odvodne skrinje (slika 3.10 -

točka 3), ki se vrši ročno s pnevmatsko pištolo za vijačenje. Ta se priklopi na ventil, nato pa se

preko polževega gonila skrinja premika po nosilcu. V proizvodnem procesu lahko nastopi tudi

situacija, ko za vse kalibre na valju ni predpisana enaka skrinja (slika 3.11). Takrat se skrinja

na vgrajenem ogrodju ročno odstrani ter se nadomesti s primerno. Zaradi tega se čas zastoja

podaljša.

Slika 3.11 Shematski prikaz zamenjave skrinje

dovodna

skrinja 1

dovodna skrinja 2

1. Na ogrodju je ena vrsta

skrinje.

2. Pri menjavi dimenzije potrebujemo

drugo vrsto skrinje.


- 22 -

3.5 Zastoji zaradi menjav ogrodja, kaliber in skrinj

Pri menjavi dimenzije se celotna konti proga zaradi varnosti popolnoma ustavi za čas

menjave ogrodja, kalibre ali dovodne skrinje. Čas zastoja je odvisen od posamezne menjave,

vendar je vsako mirovanje v proizvodnem procesu nezaželeno. V valjarni se menjava

dimenzije pojavi na približno dve uri, zato je še posebej pomembno, da so ti zastoji čim

krajši.

Pri analizi zastojev v obdobju od decembra 2015 do marca 2016 smo ugotovili, da se samo

pri valjanju okroglih profilov pojavijo zastoji prikazani na sliki 3.12.

Slika 3.12 Shematski prikaz zastojev pri valjanju okroglih profilov po mesecih

Iz analize poročil o zastojih v istem obdobju smo ugotovili, koliko pri menjavi dimenzije traja

posamezna vrsta zastoja:

menjava ogrodja v povprečju 20 min,

menjava kalibre v povprečju 6 min, pri tem menjava vključuje tudi prestavitev

dovodne in odvodne skrinje in

menjava skrinje v povprečju 10 min; podatek se nanaša na situacije, kjer moramo

opraviti celotno menjavo skrinje in ne samo njene lokacije.

Potek posamezne menjave je opisan v poglavju 3.4.

December 2015

12 h 36 min

Januar 2016

9 h 44 min

Februar 2016

7 h 51 min

Marec 2016

12 h 11 min


- 23 -

4 UMETNA ITELIGENCA

4.1 Splošno o inteligenci

Inteligenca je definirana kot posameznikova sposobnost – za logiko, razumevanje,

samozavedanje, učenje, čustveno znanje, načrtovanje, kreativnost in zmožnost reševanja

problemov –, ki jo posameznik pridobi med razvojem populacije in ob prilagoditvi na nove

nepredvidljive situacije. Lahko jo opišemo tudi kot zmožnost dojemanja informacij in njihovo

pomnjenje kot znanje, ki se kaže kot adaptivno vedenje v določenem okolju. Čeprav je

inteligenca najbolj raziskana pri človeku, so raziskovalci dali velik poudarek tudi na živali in

njihove mentalne sposobnosti, obnašanje, socialno učenje ter sposobnost prilagajanja na

novosti. Prav tako se inteligentno vedenje opazi pri rastlinah in njihovem prilagajanju na

zunanje okolje ter zmožnosti učenja iz preteklih izkušenj (okolijski vplivi) [13].

Davno preden je človeška pamet razumela delovanje naravnih sistemov so ti delovali

inteligentno in so bili, in še vedno so, inspiracija za mnoge izume. Inteligenca naravnih

sistemov je navdihnila tudi področje računalništva, kjer so se znanstveniki in raziskovalci

odločili za reševanje problemov s simulacijo pojavov, ki jih lahko opazimo v našem okolju ter

hitro in uspešno iščejo najboljšo rešitev.

4.2 Umetni inteligentni sistemi

Od izuma računalnika in strojev je njihova sposobnost upravljanja različnih nalog

eksponentno zrastla. Radovednost je človeka vodila k izkoriščanju vse večjih moči

računalniških sistemov, s tem pa se je v sodobnem svetu razvila veja računalništva,

imenovana umetna inteligenca, ki sledi viziji ustvariti računalnike in stroje tako inteligentne,

kot je človek. Namen umetne inteligence je ustvariti "inteligentne agente", ki so sposobni

zaznati okolje in delovati tako, da povečajo možnosti za svoj uspeh [17].

Osnova za razvoj inteligentne programske opreme in sistemov je bila dosežene s študijo,

kako človeški možgani mislijo, kako se ljudje učimo in odločamo. Bila je ustvarjena na trditvi,

da je lahko inteligenca tako natančno opisana, da se po njej simulira delovanje stroja. V

prihodnosti je možnost, da nas uporaba umetnih inteligentnih sistemov pripelje do


- 24 -

kvalitetnejšega in enostavnejšega življenja. Vendar ustvarjanje inteligentnih strojev sproža

filozofske argumente o naravi uma in etiki ustvarjanja umetnih bitij obdarjenih s človeškim

umom. Čeprav mnogi znanstveniki, med njimi tudi Stephen Hawking, opozarjajo na tveganja

in nevarnosti, ki jih prinaša inteligentni računalnik, smo vsak dan priča novim člankom, ki v

poslovnem svetu predstavljajo spremembe, na katere zaradi želje po nenehnih izboljšavah

podjetja in strokovnjaki niso odporni [17].

Slika 4.1 Ustvarjanje umetnih sistemov iz zgledov narave [17]

Umetna inteligenca temelji na različnih disciplinah, kot so računalništvo, biologija,

psihologija, jezikoslovje, matematika in fizika. Velik poudarek pri razvoju računalniških

funkcij je povezanih s človeškim sklepanjem, učenjem in reševanjem problemov. Osrednji

cilji v raziskavah vključujejo tudi zmožnost gibanja in manipulacije. Vsaka izmed omenjenih

disciplin lahko prispeva h gradnji inteligentnega sistema, kjer umetna inteligenca navadno

predstavlja le element večjega sistema [11].

Dosežki na področju umetne inteligence vključujejo reševanje raznih fizikalnih problemov,

iger, križank, strojnega vida, optičnega prepoznavanja oblik, detekciji prevar itd. Uporaba

nevronskih mrež se je uveljavila v medicinski diagnostiki kot pomoč pri razumevanju

digitalnih slik in zvočne analize srčnega ritma. Možnosti uporabe strojnega učenja so

praktično vsepovsod. Pojavlja se na področju marketinga, pri analizah nakupovalnih navad

kupcev in pri napovedovanju borznih tečajev. Roboti se pogosto pojavljajo v panogah, kjer je

zaradi zahtevnosti, nevarnosti ali monotonosti delavno mesto za človeka neprijazno [9].


- 25 -

4.3 Optimizacija z metodami umetne inteligence

Optimizacija je postopek, pri katerem se v prostoru možnih rešitev išče najboljša.

Tradicionalne optimizacijske metode (npr. gradientne metode) so se pri reševanju preprostih

primerov uspešno uveljavile, vendar jih spremljajo številne pomanjkljivosti, kot so: hiter zdrs

v lokalni optimum, stroškovna funkcija mora biti zvezna, odvedljiva in brez šumom, ter

neučinkovitost pri reševanju kompleksnih problemov. Zaradi teh slabosti se je uveljavilo

precej novih metod (slika 4.2), ki imajo zgled v naravi, med sabo pa se razlikujejo po načinu

iskanja rešitve. Med njimi so se najbolj uveljavile: metoda simuliranega ohlajanja, nevronske

mreže in evolucijske metode [9].

Slika 4.2 Metode umetne inteligence [9]


- 26 -

Vsem metodam umetne inteligence so skupni značilni postopki reševanja (slika 4.3). Najprej

v resničnem svetu opazimo problem, o katerem zberemo podatke (meritve) ter ga

predprocesiramo z oceno narave problema, izločanjem redundantnih in izborom vplivnih

parametrov. Sledi faza učenja ter testiranja izbrane metode, in nato analiza dobljenih

rezultatov [9].

Slika 4.3 Značilni postopki pri strojnem učenju [9]

V naši raziskavi smo se odločili za uporabo evolucijske metode genetski algoritmi, ki je tudi

podrobno predstavljena v nadaljevanju.

4.4 Genetski algoritmi

Med evolucijskimi metodami so se najbolj uveljavili genetski algoritmi. Oče genetskih

algoritmov je John Holland, ki je ustvaril metodo za reševanje optimizacijskih problemov. Ta

temelji na evolucijskih idejah naravne selekcije in genetike. Algoritem nenehno spreminja

populacijo posameznih rešitev. Z vsakim novim korakom naključno izbere posameznika iz

trenutne generacije in jih uporabi kot starše posameznikov v naslednji generaciji. Skozi več

generacij se populacija razvija proti optimalni rešitvi [6].

Genetski algoritmi so prilagodljive hevristične metode. Predstavljajo inteligentno izkoriščanje

naključnega iskanja, ki se uporablja za optimizacijske probleme. Osnovne tehnike genetskih

DETEKCIJA PROBLEMA

ZBIRANJE PODATKOV

PREDPROCESIRANJE

FAZA UČENJAFAZA TESTIRANJAANALIZA

REZULTATOV


- 27 -

algoritmov so namenjene za simulacijo procesov v naravnih sistemih. Ti so namenjeni za

razvoj, posebej darvinističnega načela o preživetju najmočnejšega [4].

Razvoj se običajno začne s populacijo naključno ustvarjenih organizmov, nato sledi

ovrednotenje populacije s kriterijsko oziroma ciljno funkcijo (angl. fitness function), ki je

gonilna sila evolucijskega postopka [12].

Slika 4.4 Populacija genetskega algoritma [9]

Značilnost konvencionalnih genetskih algoritmov je, da so organizmi kodirane vrednosti

dvojiških nizov konstantne dolžine, ki jo določimo z ozirom na velikost intervala, v katerem

iščemo rešitev. Dvojiško predstavitev organizma imenujemo genotip, njegovo vrednost pa

fenotip. Po ocenitvi kakovosti organizma boljšim organizmom pripišemo večjo verjetno za

sodelovanje pri osnovnih genetskih operacijah, s katerimi se preko treh mehanizmov

(reprodukcija, križanje, mutacija) upravlja rojstvo nove generacije [9].

Tradicionalno genetski algoritem obravnava spremenljivke zapisane v binarnih nizih. Kadar

jih želimo uporabiti, moramo izvesti kodiranje in dekodiranje funkcije. Binarne genetske

algoritme običajno prekosijo genetski algoritmi z dekadnimi vrednostmi. Razlika v notranji

strukturi zahteva različne pristope križanja in mutacij, medtem ko so drugi postopki

algoritma enaki. Nekaj najmočnejših organizmov se običajno prenaša nespremenjeno v novo

generacijo. Ti se imenujejo elita in jamčijo, da najboljša rešitev vedno vodi. Ostali organizmi

so predmeti mutacije, ki prejšnjo vrednost spremeni za nekaj odstotkov. Z mutacijo v

generacijo vnesemo nove informacije in preprečimo, da bi genetski algoritem zašel v lokalni

minimum. Število generacij je odvisno od ustavitvenih pogojev algoritma [9].


- 28 -

Osnovne genetske operacije

Reprodukcija

Reprodukcija je operacija, ki daje večjo verjetnost izbora boljšim organizmom, ki jih nato

nespremenjene prenesemo v naslednjo generacijo [9].

Slika 4.5 Reprodukcija pri genetskih algoritmih [9]

Križanje

Da algoritem išče konvergentno rešitev se slabih kromosomov znebimo z reprodukcijo,

najmočnejši kromosomi pa so izbrani za križanje, in s tem sodelujejo pri oblikovanju nove

generacije. Križaje omogoča izmenjavo genetskega materiala med organizmi. Pri tej operaciji

iz staršev ustvarimo dva potomca, ki vstopata v novo generacijo. Pri binarnih genetskih

algoritmih se križanje izvaja tako, da se naključno določi točka križanja, dela kromosoma pa

se od izbrane točke naprej zamenjata. Nova organizma predstavljata potomca. Navadno

imamo eno točko križanja, lahko pa jih uporabimo tudi več [9].

Slika 4.6 Križanje pri genetskih algoritmih [9]


- 29 -

Mutacija

Mutacija predstavlja naključno spremembo, ki v naslednjo generacijo vnese nov genski

material [9].

Slika 4.7 Mutacija pri genetskih algoritmih [9]

Evolucijski parametri

Pri razvoju generacij je pomembno upoštevati evolucijske parametre, ki jih določimo glede

na naravo problema, ki ga obravnavamo. Ti parametri so:

velikost populacije,

verjetnost reprodukcije,

verjetnost križanja in

verjetnost mutacije.

Na sliki 4.8 lahko vidimo prikazano zasnovo programa za izdelavo genetskega algoritma.

Označeni parametri imajo naslednji pomen [9]:

civ - števec civilizacij

N - največje število generacij

gen - števec generacij

i - števec organizmov

M - velikost populacije

pk - verjetnost križanja

pr - verjetnost reprodukcije

pm - verjetnost mutacije


- 30 -

Slika 4.8 Zasnova programa za genetski algoritem [9]


- 31 -

5 PODROBNA PREDSTAVITEV PROBLEMA IN NAČINA REŠEVANJA

Namen magistrskega dela je povečanje produktivnosti valjanja pri enakem vložku (tj.

vhodnem materialu) z zmanjšanjem števila menjav dovodnih in odvodnih skrinj za 20 %. Pri

tem se bomo osredotočili na možnost hkratne montaže dodatnih skrinj.

V poglavju 3 smo spoznali proizvodni obrat valjarne, potek proizvodnje, valjarska ogrodja, s

katerimi preoblikujemo valjanec in pripadajočo opremo, ki jo moramo poznati za

razumevanje naše raziskave. Ugotovili smo, da za doseg določene oblike in dimenzije

sledimo planu vtikov, kjer je zapisan seznam kaliber, valjev in ogrodji, ki jih potrebujemo za

doseg želenega preoblikovanja. V poglavju 4 pa smo spoznali osnove za reševanje

optimizacijskih problemov s pomočjo umetne inteligence.

V tem poglavju analiziramo število menjav pri danem planu valjanja in obstoječem sistemu

montiranja ene dovodne in odvodne skrinje na ogrodje ter iščemo rešitve za montažo

dodatnih skrinj. Pri tem smo dimenzijsko analizirali ogrodje in posamezne skrinje, ki so pri

valjanju okroglih profilov prisotne. Po spoznanju celotnega sistema, začetnih in robnih

pogojev smo naše znanje združili s poglavjem 4 in modelirali genetski algoritem z namenom

optimizacije razmestitve kaliber ter pripadajočih dovodnih in odvodnih skrinj, tako da bodo

smiselno razporejene v skladu s planom valjanja in bo število menjav dovodih in odvodnih

skrinj minimalno. Z analizo in testiranjem algoritma smo ugotovili vse pomembne faktorje pri

genetskih operacijah ter evolucijske parametre, s katerimi smo pridobili najhitrejše in

najboljše rešitve. Pri modeliranju rešitve smo si pomagali s pregledom podobnih raziskav, ki

so navedene v virih [11,18].


- 32 -

5.1 Natančna analiza programa valjanja okroglih profilov

Na konti valjarski progi, ki je predmet naše raziskave, si valjarska ogrodja sledijo v

naslednjem zaporedju:

Slika 5.1 Shema zaporedja valjarskih ogrodij na konti progi

Pri valjanju okroglega profila se uporablja 9 ogrodij za doseg najmanjših dimenzij. Večje

dimenzije, ki potrebujejo manjšo stopnjo preoblikovanja, obdelavo zaključijo že prej (na

ogrodju 5 V ali 7 V). Vsako ogrodje ima vsaj en par valjev, po katerem so razporejene kalibre.

Valja v paru imata enako ime sestavljeno iz oznak, iz katerih lahko takoj ugotovimo, na

katero ogrodje spada in katere dimenzije obdeluje. Pomen imena valja je pojasnjen na sliki

5.2, pri tem začetna in končna hladna mera predstavljata najnižji in največji končni premer, ki

ga s tem valjem lahko valjamo.

1H 2H 3V 4H 5V 6H 7V 8H 9V 10H

Slika 5.2 Pomen imena valja

postavitev ogrodja (H – horizontalno, V – vertikalno)

8 H FI 20 36

zaporedna

št. ogrodja

začetna hladna mera

končna hladna mera


- 33 -

Posamezno ogrodje konti proge ima naslednje valje:

Slika 5.3 Seznam valjev razporejenih po ogrodjih konti proge

Valji na konti progi imajo prerez φ 460 mm in dolžino delovne površine 700 mm. Vsaka

kalibra na valju ima svoje ime in lokacijo. Število kaliber na posameznem valju je odvisno od

njihove širine. Te se postopoma spreminjajo, tako da so na valjih prvih ogrodji širše in bolj

ovalne oblike, na vsakem naslednjem pa so ožje in bolj okrogle. S spremembo širine kalibre

pa se spreminja tudi paleta dimenzij, ki jih oblikuje. Na valjih prvih ogrodij, kjer so širine

kaliber večje, je število razporejenih po delovni površini manjše kot na končnih ogrodjih, kjer

so kalibre ožje. Za lažjo predstavo si lahko pogledamo primer razporeditve kaliber na valju

8HFI2036, ki je prikazan na sliki 5.4.


- 34 -

Slika 5.4 Razpored kaliber na valju 8HFI2036

Tabelarični prikaz obstoječe razmestitve kaliber na posameznih valjih vseh ogrodij, njihove

širine in pripadajoče skrinje so prikazane v prilogah 2-20. Pri analizi smo ugotovili, da na

nekaterih valjih kalibre niso namenjene valjanju samo okroglega profila, pač pa tudi za

kvadratnega. To se pojavi na valjih 2HFI4085 in 3VFI4085. Pri iskanju rešitve ju bomo

obravnavali, kot da imata samo kalibre za okrogle profile.

Dovodne in odvodne skrinje pri valjanju okroglega profila

Glede na velikost valjanca so izbrane dovodne skrinje, ki se montirajo pred posamezno

kalibro. Pri valjanju okroglega profila je v uporabi več različnih vrst in velikosti skrinj. Na

horizontalnih ogrodjih se uporabljajo dovodne skrinje, ki so namenjene usmerjanju valjanca

direktno v kaliber, medtem ko vertikalna ogrodja potrebujejo dodatno vodenje, zato se na

njih montirajo specialne skrinje (SR, DR). Skrinja dovoljuje le določeno velikost vhodnega

materiala, zato je posamezna skrinja predpisana za določeno paleto dimenzij posameznega

valjanca, in s tem za določeno skupino kaliber.


- 35 -

Prikaz dovodnih skrinj, ki se pri oblikovanju okroglega profila uporabljajo lahko vidimo v

preglednici 1, kjer je zapisan tudi razpored skrinj po ogrodjih in pri valjanju katerih dimenzije

pri so v uporabi.

Preglednica 1 Razpored dovodnih skrinj po ogrodji

Skrinja Ogrodje Končna dimenzija valjanca [mm]

SR-4 7V Φ 20 - Φ 36

SR-7 3V Φ 20 - Φ 54

5V Φ 20 - Φ 48

SR-9 1H Φ 20 - Φ 58

3V Φ 55 - Φ 75

SR-12 3V Φ 78 - Φ 85

DR-4 9V Φ 20 - Φ 36

DR-6 7V Φ 37 - Φ 48

DR-7 5V Φ 49 - Φ 75

DR-9 5V Φ 78 - Φ 85

SEG-830 8H Φ 20 - Φ 36

SEG-860 6H Φ 20 - Φ 48

SEG-885 4H Φ 20 - Φ 58

SEG-8125 4H Φ 60 - Φ 85

PRD 03 2H Φ 20 - Φ 85

FRS-7T 1H Φ 60 - Φ 85

Navadno enemu paru valjev pripada samo ena skrinja, v nekaterih primerih pa pride do

situacije, kjer istemu valju pripadata dve različni vrsti skrinj. V tem primeru se pri prehodu

valjanja iz ene dimenzije na drugo zastoj zaradi zamenjave dovodne skrinje podaljša, saj je


- 36 -

treba med procesom skrinjo odmontirati in na ogrodje namestiti drugo. Ugotovili smo, da

omenjena situacija nastopi pri valjih 3VFI4085, 5VFI2050 in 7VFI2042.

5.2 Plan proizvodnje in število menjav pri obstoječem stanju

V programskem okolju Excel (Visual Basic for Applications) smo izdelali algoritem, ki glede na

predviden plan valjanja – od manjše dimenzije proti večji – izpisuje menjave na posameznem

ogrodju. Pri tem smo predpostavili, da je v začetnem stanju postavitev konti valjarske proge

nastavljena za valjanje najmanjše dimenzije Φ 20 mm. V program so vnesene vse dimenzije,

ki jih bomo v našem delu obravnavali, torej od Φ 20 mm do Φ 85 mm – in so razporejene po

velikosti.

V preglednici 2 je prikazano število menjav ogrodij, kaliber in skrinj pri obstoječem sistemu

montaže ene dovodne in odvodne skrinje na ogrodje. Število menjav skrinj je enako številu

menjav kaliber, saj se pri vsaki menjavi kalibre opravi tudi premestitev skrinj.

Preglednica 2 Število menjav pri obstoječem sistemu valjanja

Ogrodje Število menjav

ogrodij

Število menjav kaliber

Število menjav

skrinj

1 H 1 7 7

2 H 1 7 7

3 V 1 9 9

4 H 1 9 9

5 V 3 27 27

6 H 1 6 6

7 V 1 17 17

8 H 0 5 5

9 V 1 16 16


- 37 -

5.3 Možnosti montiranja dodatnih skrinj

Zmanjšanje števila menjav skrinj bomo dosegli z montiranjem dodatnih skrinj na ogrodje.

Dovodne in odvodne skrinje so montirane na armaturnih drogovih ogrodja. Na sliki 5.5 lahko

vidimo, da je delovna površina valja, kjer se kalibre lahko nahajajo, široka 700 mm. Celotno

območje, kjer lahko montiramo skrinjo je široko 840 mm, saj je na vsaki strani od roba

delovne površine valja do ohišja 70 mm prostora, ki je namenjen vzmetenju. Skrinje, ki

morajo biti centrirane s posamezno kalibro, lahko prostor izkoristijo zaradi svoje oblike in

načina montaže.

Slika 5.5 Skica valjarskega ogrodja z dvema skrinjama [5]

ohišje

par valjev

dovodna

skrinja 1

dovodna

skrinja 2


- 38 -

Zbrali smo podatke o skrinjah, ki se pri valjanju okroglega profila pojavljajo. Za našo raziskavo

odvodne skrije ne predstavljajo problema, saj so dimenzijsko precej manjše od dovodnih,

zato se bomo v nadaljevanju osredotočili le na dovodne. Za naše reševanje problema je

pomembna le širina skrinje, saj je iskanje optimalne razmestitve enoosni problem. Širine

skrinj so zapisane v preglednici 3. Glede na pridobljene podatke sklepamo, da lahko

podvojimo vse skrinje razen DR-9, ki je preširoka.

Preglednica 3 Širine dovodnih skrinj

Skrinja Širina skrinje [ mm ]

SR-4 175

SR-7 230

SR-9 295

SR-12 365

DR-4 220

DR-6 275

DR-7 300

DR-9 460

SEG-830 125

SEG-860 160

SEG-885 225

SEG-8125 260

PRD 03 310

FRS-7T 325

Pri analizi valjev smo ugotovili, da je sočasno montiranje skrinj pri sedanji razmestitvi kaliber

nesmiselno, saj si kalibre večinoma sledijo po osnovnem planu valjanja. Tako je v primeru, da

pri trenutni razmestitvi želimo na ogrodje montirati dve skrinji, dimenzijsko nemogoče, da bi

bili hkrati montirani pred kalibrami, ki si sledita po planu valjanja.


- 39 -

Za lažje razumevanje si poglejmo primer na sliki 5.6., kjer sta na ogrodje pritrjeni dve skrinji.

Zaradi dimenzij skrinj sta ti postavljeni pred prvo in tretjo kalibro. Predpostavimo, da valjanje

izvajamo na prvi kalibri (zelena kalibra). Ob nastopu menjave dimenzije, se z njo pojavi tudi

menjava kalibre. Po planu vtikov moramo valjati s kalibro na drugem mestu (oranžna

kalibra), dodatna skrinja pa je montirana pred kalibro na tretjem mestu (modra kalibra).

Slika 5.6 Shematski prikaz montaže dveh skrinj pri obstoječi razmestitvi kaliber

Ker si kalibre pri obstoječi razmestitvi sledijo po planu valjanja, je smiselno, da ob vpeljavi

novega sistema montaže dodatnih skrinj razporedimo kalibre tako, da bodo tiste, ki si sledijo

po planu valjanja, razporejene na takšnem mestu, da so lahko skrinje, ki jim pripadajo

nameščene skupaj. Kar lahko shematsko (slika 5.7), glede na opis prejšnje situacije,

pojasnimo kot: drugo kalibro (oranžna kalibra), prestavimo na tretje mesto (modra kalibra).

dovodna

skrinja 1

dovodna

skrinja 2

kalibra


- 40 -

Slika 5.7 Shematski prikaz razmestitve kaliber

Tako ob nastopu menjave kalibre, valj prestavimo za dve mesti, menjavo skrinje pa

prihranimo. Ob naslednji menjavi kalibre obe skrinji prestavimo za eno mesto. S tem se pri

dveh menjavah kalibre menjava skrinje pojavi samo enkrat. Če dimenzije skrinj dovoljujejo,

se lahko na ogrodje montira tudi več skrinj. Pri tem se bo število menjav skrinj zmanjšalo še

za večji faktor (toliko kolikor je hkrati montiranih skrinj). Optimalno razmestitev je treba

izvesti za vse kalibre na vseh valjih, tako da bodo vse naslednje menjave potekale po enakem

sistemu.

dovodna

skrinja 2 dovodna

skrinja 1

zamenjani

kalibri


- 41 -

5.4 Modeliranje rešitve

Zaradi velikega števila različnih kaliber (118), različnih valjev (19) in dovodnih skrinj (14) smo

v raziskovalnem delu razporeditev kaliber in pripadajočih skrinj optimizirali z uporabo

genetskega algoritma. Problem je v osnovi kombinatoričen, saj želimo najti najboljšo

kombinacijo skrinj in optimalen razpored že obstoječih kaliber po valju, tako da bodo z

razporeditvijo kaliber in sočasno montažo skrinj sledili planu valjanja. Za doseg optimalne

razporeditve smo naključno spreminjali lokacijo posamezne kalibre na vsakem

obravnavanem valju. Lokacija kalibre predstavlja naš organizem. Poenostavljena zasnova

genetskega algoritma za naš primer je prikazana na sliki 5.8.

Slika 5.8 Zasnova genetskega algoritma za optimiranje razmestitve kaliber


- 42 -

Določitev okolja in kriterijev

Kot smo že omenili je optimizacija razmestitve kaliber enoosni problem. Koordinatno

izhodišče smo postavili na levi rob valja in problem obravnavali po x osi. Za iskanje optimalne

razmestitve kaliber po valju so najbolj pomembni podatki:

širina kalibre,

širina skrinje in

njuna lokacija na valju.

Slika 5.9 Shematski prikaz osebka in pomembnih parametrov

Naključno smo ustvaril populacijo novih organizmov, pri tem organizem predstavlja

referenčno točko posamezne kalibre – novo lokacijo kalibre in pripadajoče skrinje na valju,

populacija pa razmestitev lokacij kaliber po valju. Z naključnimi izbiranjem vrednosti lokacije,

in nato z genetskimi operacijami, bomo poskrbeli, da se bo razmestitev kaliber na valju iz

generacije v generacijo spreminjala.


- 43 -

Populacija organizmov ima n organizmov, ki je enako številu kaliber, ki so bili v izhodiščnem

stanju razporejeni po valju.

Slika 5.10 Populacija organizmov

Ob modeliranju rešitve bomo upoštevali naslednje robne pogoje:

1. Glede na širino skrinje in širino kalibre določimo interval, v katerem se lahko nahajajo

vrednosti (enačbe 5.1-5.4).

o Če je skrinja široka, upoštevamo, da se lahko naključna lokacija kaliber x nahaja v

takšnem intervalu, da je lokacija skrinje še vedno v intervalu, kjer jo je

dimenzijsko še mogoče montirati [-70 mm, 770 mm] (slika 5.11).

o V primeru, da je skrinja ozka, je interval možnih naključno določenih lokacij

takšen, da je rob kalibre oddaljen vsaj 10 mm od konca delovne površine valja

(slika 5.12).

𝑥1 = −70 +š𝑖𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑠𝑘𝑟𝑖𝑛𝑗𝑒

2 (5.1)

𝑥2 = 10 +š𝑖𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒

2 (5.2)

𝑥3 = 770 −š𝑖𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑠𝑘𝑟𝑖𝑛𝑗𝑒

2 (5.3)

𝑥4 = 700 − 10 −š𝑖𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒

2 (5.4)


- 44 -

Slika 5.11 Robni pogoji v primeru širokih skrinj

Slika 5.12 Robni pogoji v primeru ozkih skrinj

Če je 𝑥1 > 𝑥2, potem je spodnja meja enaka 𝑥1, sicer je enaka 𝑥2 in če je 𝑥3 < 𝑥4 , potem

je zgornja meja 𝑥3, sicer je 𝑥4. Naključna lokacija je izbrana iz intervala:

𝑥 𝜖 [𝑠𝑝𝑜𝑑𝑛𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑗𝑎, 𝑧𝑔𝑜𝑟𝑛𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑗𝑎 ] (5.5)

ozki skrinji

široki

skrinji


- 45 -

2. Minimalna razdalja med robovi kaliber je odvisna od širine kalibre. Če je širina kalibre

manjša od 50 mm, potem je razdalja med robovi sosednjih kaliber 10 mm (enačba 5.6), v

primeru širše kalibre, pa je razdalja med njimi enaka 15 mm (enačba 5.7).

š𝑖𝑟𝑛𝑎 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 < 50 𝑚𝑚 → 𝑟𝑎𝑧𝑑𝑎𝑙𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑑 𝑟𝑜𝑏𝑖 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟 = 10 𝑚𝑚 (5.6)

š𝑖𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 ≥ 50 𝑚𝑚 → 𝑟𝑎𝑧𝑑𝑎𝑙𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑑 𝑟𝑜𝑏𝑖 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟 = 15 𝑚𝑚 (5.7)

Slika 5.13 Prikaz parametrov: širina kalibre in razdalja med robovi kaliber

3. Minimalna razdalja med skrinjami je 10 mm.

Te meje se izračunajo za vsak valj posebej. Omeniti moramo, da lokacija kalibre predstavlja

središčno lokacijo, ki je enaka tudi za pripadajočo skrinjo. Za izračun prekrivanja smo

potrebovali celoten interval zasedenosti posamezne kalibre ali skrinje. Interval zasedenosti

posamezne kalibre ali skrinje predstavlja [zasedenost levo, zasedenost desno]; kjer sta

zasedenost levo in zasedenost desno prikazani v enačbi 5.8 in enačbi 5.9.

𝑧𝑎𝑠𝑒𝑑𝑒𝑛𝑜𝑠𝑡 𝑙𝑒𝑣𝑜 = 𝑙𝑜𝑘𝑎𝑐𝑖𝑗𝑎 −š𝑖𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒/𝑠𝑘𝑟𝑖𝑛𝑗𝑒

2 (5.8)

𝑧𝑎𝑠𝑒𝑑𝑒𝑛𝑜𝑠𝑡 𝑑𝑒𝑠𝑛𝑜 = 𝑙𝑜𝑘𝑎𝑐𝑖𝑗𝑎 +š𝑖𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒/𝑠𝑘𝑟𝑖𝑛𝑗𝑒

2 (5.9)

Po izbiri naključne vrednosti organizma, ki ustreza robnim pogojem, nato z algoritmom

izračunamo prekrivanje pripadajočih skrinj za vsak organizem, in za sočasno montažo

izberemo prvo realno možnost, torej tisto, kjer ni prekrivanja skrinj. Naš cilj je poiskati takšne


- 46 -

kombinacije, da ob menjavi lokacije skrinje, vse skrinje, ki so sočasno montirane

premaknemo hkrati.

Zaradi posebnih primerov, ko se na ogrodju pri istem valju pojavita dve skrinji različnih vrst

(valji 3VFI4085, 5VFI2050 in 7VFI2042), smo se odločili, da algoritem razdelimo na dva dela:

valju pripada samo ena vrsta skrinje in

valju pridata dve različni vrsti skrinj.

Delitev je bila potrebna, ker se želimo izogniti situaciji, kjer je potrebno na vgrajenem

ogrodju skrinjo odmontirati in zamenjati z drugo, saj se zastoj s tem podaljša. Tako smo v

primeru, da sta na valju montirani dve različni skrinji, iskali najboljše razmestitve kaliber ob

kombinaciji obeh vrst skrinj (slika 5.14).

Slika 5.14 Shematski prikaz montaže skrinj pred ustrezno kalibro

Organizme (kalibre) moramo razporediti tako, da jih ob hkrat prestavitvi skrinj na drug

položaj še vedno pokriva pravilna skrinja (sika 5.15)


- 47 -

Slika 5.15 Shematski prikaz premika skrinj na drugi položaj

Kodiranje organizmov

Organizmi so definirani kot referenčna točka posamezne kalibre. Na valju predstavljajo njeno

lokacijo. Vrednost organizma se za vseh n organizmov v začetni generaciji določi po enačbi

5.10.

𝑥 = 𝑠𝑝𝑜𝑑𝑛𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑗𝑎 + 𝑅𝑛𝑑 ∗ (𝑧𝑔𝑜𝑟𝑛𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑗𝑎 − 𝑠𝑝𝑜𝑑𝑛𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑗𝑎) (5.10)

Pri tem x predstavlja organizem, spodnja meja in zgornja meja robne pogoje, ki smo jih

določili v prejšnjem poglavju in Rnd funkcijo, ki določi naključno vrednost iz intervala [0,1].

Za primer poglejmo generiranje vrednosti organizma na valju 1HFI2058. V prvi generaciji

organizmu OV70/1 določimo naključno vrednost (preglednica 4) po enačbi 5.10.

Preglednica 4 Prikaz organizma v prvi generaciji

Kalibra Širina kalibre Pripadajoča skrinja Širina skrinje Vrednost organizma

OV70/1 98 SR-9 295 239


- 48 -

Po enakem postopku se določi vrednost za vse organizme v populaciji (preglednica 5).

Preglednica 5 Prikaz populacije v prvi generaciji ( valj 1HFI2058)

Kalibra Širina kalibre Pripadajoča skrinja Širina skrinje Vrednost organizma

OV70/1 98 SR-9 295 239

OV85/1 116,3 SR-9 295 246

OV70/2 101,9 SR-9 295 367

OV60/1 83,7 SR-9 295 391

OV70/3 107,2 SR-9 295 458

Za te vrednosti se v nato v vsaki generaciji izvede ovrednotenje organizmov, čemer sledijo

genetske operacije.

Ovrednotenje organizmov

S ciljno funkcijo smo vsak organizem ovrednotili glede na njegove dimenzijske podatke.

Upoštevali smo robne pogoje in kombinacije skrinj. Vsak pogoj smo ovrednotili z 1. Tako smo

ciljno funkcijo dobili kot vsoto ocen:

organizmu, ki izpolnjuje robne pogoje se pripiše vrednost od 1 do 3 ( vsak robni pogoj

je vrednoten posebej) in

če je pripadajoča skrinja na tej lokaciji dimenzijsko lahko montirana s svojo najboljšo

kombinacijo se ciljni funkciji organizma prišteje 1.

Če organizem pogoja ni izpolnjeval, je bila njegova ocena 0. Vsota vseh pogojev je končna

ciljna funkcija posameznega organizma.

Po ovrednotenju sledijo operacije, ki se izvajajo glede na oceno organizma.


- 49 -

Izbor genetskih operacij in evolucijskih parametrov

Pri modeliranju rešitve smo se odločili za uporabo desetiških vrednosti. V takem primeru

moramo biti pozorni, da vrednost organizma ne presega intervala vrednosti. Organizmu, ki

konvergira izven intervala robnih pogojev smo vrednost zaokrožili na najbližjo možno

vrednost ali pa ga zamenjali s popolnoma novim organizmom. Uporaba desetiških vrednosti

zahteva drugačen pristop pri notranji strukturi genetskega algoritma. S testiranjem smo

ugotovili, da najhitrejše in najboljše rezultate dobimo z uporabo spodaj opisanih parametrov

pri določeni operaciji.

Reprodukcija

Z reprodukcijo v novo generacijo prenesemo organizme z najvišjo vrednostjo ciljne funkcije.

Testiranja so pokazala, da je najboljši pristop, da za prenos v naslednjo generacijo dajemo

večjo možnost 60 % tistim organizmom, ki so ovrednoteni z najvišjo oceno.

𝑟 = 𝑑𝑙 ∗ 60% (5.11)

Spremenljivka dl je število vseh dobrih lokacij, r pa število organizmov, ki so izbrani za

reprodukcijo.

Križanje lokacij

Križanje je izvedeno med dvema naključno izbranima genoma iz dveh starševskih

organizmov.

𝑘1′ = 𝑘1𝜆1 + 𝑘2𝜆2 (5.12)

𝑘2′ = 𝑘1𝜆2 + 𝑘2𝜆1 (5.13)

Spremenljivka 𝑘1′ je potomec 1 in 𝑘2′ potomec 2, 𝑘1 in 𝑘2 naključno izbrana starša v naboru

vseh možnih organizmov, ki so lahko izbrani za križanje in 𝜆1 naključno izbrana število iz

intervala [0.9, 1] , ki smo ga določili iz izkušenj, ter

𝜆2 = 1 − 𝜆1. (5.14)


- 50 -

Na sliki 5.16 lahko vidimo shematski prikaz operacije križanja. Z omenjenimi parametri se

organizmom lokacija spremeni za nekaj odstotkov (odvisno od vrednosti posameznega

organizma).

Slika 5.16 Shematki prikaz operacije križanja

Verjetnost križanja se v vsaki generaciji določi glede na število lokacij, ki so izbrane za

reprodukcijo. Lokacija, ki je izbrana za križanje se določi naključno iz intervala [𝑟, 𝑑𝑙 − 𝑚],

kjer m predstavlja lokacije, ki so izbrane za mutiranje. Iz enačbe 5.11 lahko vidimo, da se za

križanje izbere 40 % dobrih organizmov in iz enačbe 5.16, da se z dobrimi organizmi križa

80 % tistih organizmov, ki ne dosegajo najboljših rezultatov.

Mutacija

Z mutacijo za nekaj odstotkov spremenimo vrednost organizma oziroma lokacijo kalibre. Z

mutacijo v algoritem vnesemo raznolikost populacije. Operacijo smo izvedli po enačbi 5.15.

𝑘′ = 𝜆𝑘 (5.15)

Spremenljivka k je naključno izbran organizem za mutiranje, je k' njegov potomec in 𝜆

naključno število izbrano iz intervala [0.9, 1.7]. Interval smo izbrali na podlagi testov, saj smo

z naključno izbranimi vrednostmi iz tega intervala najhitreje dobili najboljše rezultate. S

testiranjem smo tudi ugotovili, da je najboljše, če večjo verjetnost za mutacijo dajemo 20 %

vsem najslabše ocenjenim organizmom (enačba 5.16).


- 51 -

𝑚 = (𝑛 − 𝑑𝑙) ∗ 20 % (5.16)

Na sliki 5.17 je shematsko prikazana operacija mutacije. Z izbranim faktorjem λ vrednost

lokacije bodisi zmanjšamo za 10 % ali naključno povečamo za do 70 %.

Slika 5.17 Shematski prikaz operacije mutacije

Ustavitveni kriterij

Po izvedbi genetskih operacij se izvede algoritem, ki preveri, kakšno je število menjav skrinj s

sedanjo razmestitvijo. Če je število menjav manjše kot v predhodni generaciji se za

posamezna kalibro zapiše trenutna lokacija kot najboljša. Ker želimo, da je število minimalno,

genetski algoritem izvaja optimizacijo razmestitve kaliber na valju dokler ne dosežemo

število generacij 80 za posamezen valj.


- 52 -

6 REZULTATI IN DISKUSIJA

Genetski algoritem smo napisali v programskem orodju Excel (Visual Basic for Applications) z

uporabo opisanih robnih pogojev, kriterijev za vrednotenje organizmov in testiranimi

parametri genetskih operacij. Genetski algoritem je izračunal najboljše položaje kaliber s

kombiniranjem več skrinj po obravnavanem planu valjanja. Ponovno moramo poudariti, da

se število menjav izračunava glede na začetno stanje – proga je postavljena za valjanje

najmanjše dimenzije Φ 20 mm – po predvidenem planu valjanja po velikosti, od najmanjše

do največje dimenzije. Rezultati števila menjav pri optimizirani razporeditvi so prikazani v

preglednici 6.

Preglednica 6 Prikaz števila menjav na posameznem ogrodju pri optimizaciji razmestitve kaliber


valjev

Število menjave kalibre Število menjav

skrinj

1 H 1 7 4

2 H 1 7 3

3 V 1 9 3

4 H 1 9 4

5 V 3 27 22

6 H 1 6 2

7 V 1 17 14

8 H 0 5 3

9 V 1 16 10

Pri tem nismo spreminjali števila valjev niti število kaliber, ki so v začetnem stanju bile

razporejene po valju. Vsota menjav valjev in menjav kaliber je ostala enaka. Vidimo lahko, da

se je vsota menjav skrinj na posameznih ogrodjih zmanjšala.


- 53 -

Za analizo rezultatov zmanjšanja števila menjav na posameznem ogrodju smo najprej

analizirali optimalno razmestitev po posameznih valjih.

6.1 Optimalna razmestitev kaliber po posameznih valjih

Dokumentacijo s primerjavo obstoječih in optimiziranih lokacij kaliber po posameznih valjih

si lahko ogledamo v prilogah 2-20. Prva tabela v posamezni prilogi predstavlja obstoječo

razporeditev kaliber, medtem ko druga tabela predstavlja optimalno razporeditev. Pri tej

lahko v zadnjem stolpcu vidimo znake Ο, ∆, □,Σ, |, in ◊, s katerimi smo želeli prikazati, za

kateri kalibri je predvidena hkratna montaža skrinj (ista znaka).

Pri analizi valjev smo poudarili, da se na valju 2HFI4085 in valju 3VFI4085 pojavijo poleg

okroglih kaliber tudi kvadratne. Pri tem smo valja obravnavali, kot da imata samo okrogle

kalibre. Optimalna razporeditev teh je prikazana v prilogi 5 (2HFI4085) in prilogi 7

(3VFI4085). Predlagamo, da se kvadratne kalibre naknadno razporedijo na prosta mesta

delovne površine valja.

Posebej smo poudarili, da se želimo izogniti situaciji, kjer je potrebno skrinjo na vgrajenem

ogrodju odstraniti in zamenjati z drugo, saj se v tem primeru zastoj zaradi menjave skrinj

podaljša. Ta okoliščina nastopi na valjih 3VFI4085, 5VFI2050 in 7VFI2042. Optimizacija

razmestitve je bila uspešno izvedena na valju 3VFI4085 (priloga 7). Na valju 5VFI2050 boljše

razmestitve nismo našli, saj se druga vrsta skrinje pojavi samo na eni kalibri. Skrinja je

preširoka in bi jo tudi v primeru, da vgradimo ogrodje s kombinacijo obeh skrinj, med

procesom bilo potrebno odstraniti. Tudi pri valju 7VFI2042, kljub posebnim pogojem

obravnave problema, boljše rešitve nismo našli, saj se vseeno zgodi, da moramo sredi

procesa eno skrinjo odstraniti. Tudi tu predlagamo, da se obdrži obstoječa razmestitev. V

primeru, da bi hoteli optimalnejše rezultate, bi bilo smiselno, da se preveri optimizacija ne

samo posameznih kaliber na valju, kjer se po obstoječem sistemu nahajajo, temveč po vseh

valjih posameznega ogrodja.

Optimalne razporeditve kaliber nismo našli niti na valju 5VFI7785 (priloga 11), saj zahteva

montažo najširše skrinje SR-9, za katero je podvajanje dimenzijsko nemogoče.


- 54 -

6.2 Primerjava števila menjav pri obstoječem sistemu in pri optimalni

razmestitvi kaliber

Cilj naše naloge je bil zmanjšanje števila menjav skrinj za 20 %. Primerjava rezultatov menjav

skrinj pri obstoječem stanju in optimizaciji razmestitve je prikazana v preglednici 7. Skupno

število menjav se je pri optimizaciji razmestitve in uporabi sočasnega montiranja več skrinj

zmanjšalo za 36,3 %. S tem dokazujemo, da smo dosegli cilj našega magistrskega dela.

Preglednica 7 Primerjava števila menjav pri obstoječem stanju in števila menjav pri optimizirani razmestitvi


skrinj pri obstoječem stanju

Število menjav skrinj z

optimizacijo razmestitve

Odstotek zmanjšanja

števila menjav

1 H 7 4 42,9%

2 H 7 3 57,1%

3 V 9 3 66,7%

4 H 9 4 55,6%

5 V 27 22 22,2%

6 H 6 2 66,7%

7 V 17 14 17,6%

8 H 5 3 40,0%

9 V 16 10 37,5%

Skupno število menjav 102 65 36,3%

V zgornji preglednici lahko vidimo, da so se števila menjav skrinj pri vsakem ogrodju opazno

zmanjšala. Rezultati prikazujejo, da so se menjave na vseh ogrodjih, razen ogrodju 7 V,

zmanjšale za več kot 20 %.

Pri ogrodjih 1 H in 2 H smo kljub širokim skrinjam, ki so v uporabi na teh ogrodjih, dosegli

zelo dobre rezultate.


- 55 -

Največji odstotek zmanjšanja števila menjav je na ogrodjih 3 V, 4 H in 6 H. Da je pri ogrodju 3

V prišlo do takšnega odstotka, je še posebej pomembno, saj valj 3VFI4085 uvrščamo v drugo

skupino preračuna prekrivanja skrinj, kjer sta potrebni dve različni skrinji. Pri optimalni

razmestitvi kaliber sta obe skrinji montirani hkrati, pri tem smo v proizvodnji pridobili čas, ki

je pri obstoječem stanju bil namenjen odstranjevanju prve in nato montaži druge skrinje (10

minut).

Razlog, da sta ogrodji 4 H in 6 H je dosegli takšen odstotek se skriva v podatkih, da je ogrodje

horizontalno, kjer se uporabljajo konstrukcijsko enostavnejše in dimenzijsko manjše skrinje,

zato jih je mogoče montirati več hkrati (do 4 skrinje na ogrodje). Z analizo razmestitve

posameznega valja smo ugotovili, da se na valju 6HFI3748 z montažo štirih skrinj na ogrodje

ob menjavi kalibre menjava lokacije skrinje sploh ne pojavi. Pomemben faktor za takšno

zmanjšanje je tudi podvajanje kaliber na valjih teh ogrodji. Podvojena kalibra sta pri

obstoječem stanju vrezana skupaj, sedaj pa smo jih glede na program valjanja razporedili

tako, da je skupno število menjav skrinj minimalno. Pri tem smo predpostavili, da je

podvojena kalibra namenjena rezervi in je bila iz algoritma, ki preračunava število menjav,

izključena. Tudi na ogrodju 8 H je rezultat za takšno zmanjšanje menjav možno pripisati istim

razlogom.

Najmanjši odstotek izboljšanja lahko vidimo na ogrodjih 5 V in 7 V. Rešitev je rezultat

poskusa, da najdemo najboljšo kombinacijo dveh različnih skrinj, ki sta pritrjeni na ogrodje.

Kot smo že omenili, smo se pri obeh ogrodjih odločili za uporabo razmestitve, ki se uporablja

pri obstoječem sistemu. Na ogrodju 5 V se na enem izmed štirih valjev, ki so v uporabi, pojavi

tudi preširoka skrinja za podvajanje. Tako je 22,2 % dejanski rezultat optimizacije samo dveh

valjev.


- 56 -

7 SKLEP

V magistrskem delu smo iskali optimalno razporeditev kaliber po valjih in pripadajočih

dovodnih skrinjah pri valjanju okroglih jeklenih profilov. V ta namen smo analizirali celoten

proces valjanja, valjarska ogrodja, valje, obstoječo razmestitev kaliber na valjih, pripadajočo

armaturo in plan valjanja, ki ima zaradi števila dimenzij, ki se mesečno valjajo, velik vpliv na

produktivnost proizvodnje.

Z namenom, da zmanjšamo število menjav skrinj, smo povečali njihovo število na

posameznem ogrodju, ter glede na plan valjanja optimiziramo razmestitev kaliber. Pri tem

smo upoštevali predpostavke, da se proizvodni program ne bo spreminjal, prav tako se ni

spreminjala tehnologija valjanja. V raziskavi smo analizirali zgolj obdobje od decembra 2015

do marca 2016. Za reševanje problema smo modelirali genetski algoritem, ki je z

evolucijskim pristopom in darvinističnim načelom (preživetje najmočnejšega) poskrbel, da

smo dobili najboljšo možno razporeditev.

Naš cilj je bil povečati produktivnost valjarne z zmanjšanjem števila menjav dovodnih in

odvodnih skrinj za 20 %. Po izvedbi genetskega algoritma in analiz dobljenih rezultatov

optimalne razporeditve kaliber smo ugotovili, da se je skupno število menjav skrinj na vseh

ogrodjih zmanjšalo za 36,3 %, s čimer smo dosegli cilj magistrskega dela.

V nadaljevanju predlagamo, da se za pričujočo optimizacijo izvede analiza občutljivosti glede

na spremembo proizvodnega programa. V primeru dobrih rezultatov naj se princip tega dela

izvede tudi na valjih, ki se uporabljajo za valjanje ploščatih oblik, ki se po statistiki podjetja

Štore Steel d.o.o. valjajo kot druga najpogostejša oblika, in za kvadratne oblike. Smiselno bi

bilo tudi optimizirati menjave kaliber z optimizacijo kalibracije posamezne kalibre in menjave

valjev z optimizacijo razmeščenosti vseh kaliber na vseh valjih.


- 57 -

8 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV

[1] Ai-junkie, Genetic Algorithms in Plain English [online]. Dosegljivo na: http://www.ai-

junkie.com/ga/intro/gat1.html [Datum dostopa: 10. 4. 2016]

[2] B. Kraut, Krautov strojniški priročnik, 7. izdaja. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije,

1998.

[3] B. M. Bidgoli, G. Kortemayer, W. F. Punch, "Optimizing classification Ensembles via a

Genetic Algorithm for a Web-Based Educational System" SSPR&SPR 2004, vol. 3138,

pp. 397-406, 2004.

[4] Genetic Agorithm [online]. Dosegljivo na: https://www.doc.ic.ac.uk/

~nd/surprise_96/ journal/vol1/hmw/article1.html [Datum dostopa:21. 8. 2016]

[5] Interni viri podjetja Štore Steel d.o.o.

[6] Ispat Digest [online]. Dosegljivo na: http://ispatguru.com/rolling-mill-guide-

equipments/ [Datum dostopa:29. 8. 2016]

[7] MathWorks, Genetic Algorithm [online]. Dosegljivo na:

http://www.mathworks.com/discovery/genetic-algorithm.html?s_tid=gn_loc_drop

[Datum dostopa: 17.4.2016]

[8] M. Čaušević, V. Masleša, Obrada metala valjanjem. Sarajevo: OOUR Udžbenika, 1983.

[9] M. Brezočnik, Uporaba genetskega programiranja v inteligentnih proizvodnih

sistemih. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2000.

[10] ScienceDirect [online]. Dosgljivo na: http://www.sciencedirect.com/ [Datum dostopa:

16.8.2016]

[11] S. Khokhar, A. Asuhaimi, A, S. B. Mokhtar, M. Pesaran, "A comprehensive overview on

signal processing and artificial intelligence techniques applications in classification of


- 58 -

power quality disturbances", renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 51, pp.

1650–1663, July 2015.

[12] Štore Steel d.o.o., Podjetje [online]. Dosegljivo na: http://www.store-

steel.si/Podjetje.asp [Datum dostopa: 2.4.2016]

[13] Wikipedija, Artificial intelligence [online]. Dosegljivo na:

https://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_intelligence [Datum dostopa: 5. 4. 2016]

[14] Wikipedija, Genetic algorithm [online]. Dosegljivo na:

https://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_algorithm [Datum dostopa: 5. 4. 2016]

[15] Wikipedija, Intelligence [online]. Dosegljivo na:

https://en.wikipedia.org/wiki/Intelligence [Datum dostopa: 17. 8. 2016]

[16] Wikipedija, Rolling (metalworking) [online]. Dosegljivo na:

https://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_%28metalworking%29 [Datum dostopa:21. 8.

2016]

[17] Tutorialspoint, Artificial Intelligence tutorial [online]. Dosegljivo na:

http://www.tutorialspoint.com/artificial_intelligence/artificial_intelligence_overview

.htm [Datum dostopa:17. 8. 2016]

[18] Xinglin Z., Dong L., Yanhui Y., Yang H., Young Z., "Optimization on cooperative feed

strategy for radial–axial ring rolling process of Inco718 alloy by RSM and FEM" vol. 29,

pp. 831-842, 2016.


- 59 -

9 PRILOGE

Priloga 1 Plan vtikov za okrogle profile


- 60 -

Priloga 2 Obstoječa in optimalna razporeditev kaliber po valju 1HFI2050

Kalibra Širina kalibre Pripadajoča skrinja Širina skrinje Lokacija na valju

OV60/1 83,7 SR-9 295 110

OV70/1 98 SR-9 295 215

OV70/2 101,9 SR-9 295 330

OV70/3 107,2 SR-9 295 450

OV85/1 116,3 SR-9 295 580

Kalibra Širina kalibre Pripadajoča skrinja Širina skrinje Optimizirana lokacija

OV70/3 107,2 SR-9 295 91 Ο

OV70/2 101,9 SR-9 295 250 ∆

OV60/1 83,7 SR-9 295 362 □

OV70/1 98 SR-9 295 470 Ο

OV85/1 116,3 SR-9 295 602 ∆


- 61 -



OV85/2 122,4 FRS-7T 325 110

OV90 142,5 FRS-7T 325 262

OV85/2 122,4 FRS-7T 325 414

OV90 142,5 FRS-7T 325 566


OV85/2 142,5 FRS-7T 325 109 Ο

OV85/2 122,4 FRS-7T 325 268 ∆

OV90 142,5 FRS-7T 325 437 Ο

OV90 122,4 FRS-7T 325 592 ∆


- 62 -



OV60 77,1 PRD 03 310 120

OV70/1 98 PRD 03 310 220

OV70/2 101,9 PRD 03 310 334

OV70/3 107,2 PRD 03 310 454

OV85/1 116,3 PRD 03 310 580


OV60 77,1 PRD 03 310 95 Ο

OV70/3 107,2 PRD 03 310 208 ∆

OV85/1 116,3 PRD 03 310 355 □

OV70/2 101,9 PRD 03 310 480 Ο

OV70/1 98 PRD 03 310 596 ∆



OV85/2 122,4 PRD 03 310 100

OV90 142,5 PRD 03 310 247


OV90 142,5 PRD 03 310 123 □

OV85/2 122,4 PRD 03 310 494 □


- 63 -

Priloga 6 Obstoječa in optimalna razporeditev kaliber po valju 3VFI2058


RD9640 45 SR-7 230 106

RD9647 53,1 SR-7 230 170

RD9655 60 SR-7 230 242

RD9660 65,8 SR-7 230 320

RD9662 68,1 SR-7 230 404

RD9665 73,8 SR-7 230 492

RD9668 74,8 SR-7 230 583


RD9660 65,8 SR-7 230 62 Ο

RD9662 68,1 SR-7 230 153 ∆

RD9640 45 SR-7 230 230 □

RD9655 60 SR-7 230 329 Ο

RD9665 73,8 SR-7 230 448 ∆

RD9647 53,1 SR-7 230 537 □

RD9668 74,8 SR-7 230 623 Ο


- 64 -



RD9673 78,5 SR-9 295 140

RD9680 90,1 SR-12 365 249


RD9673 78,5 SR-9 295 107 □

RD9680 90,1 SR-12 365 566 □



OV55 92,2 SEG-8125 260 150

OV58/3 99,3 SEG-8125 260 266

OV58/4 101,6 SEG-8125 260 434

OV70/4 114,9 SEG-8125 260 514


OV70/4 114,9 SEG-8125 260 97 Ο

OV58/3 99,3 SEG-8125 260 228 □

OV58/4 101,6 SEG-8125 260 411 Ο

OV55 92,2 SEG-8125 260 560 □


- 65 -



OV45 55,3 SEG-885 225 70

OV50 67,3 SEG-885 225 146

OV60/1 83,7 SEG-885 225 236

OV60/1 83,7 SEG-885 225 339

OV60/2 89,4 SEG-885 225 442

OV44/1 73,8 SEG-885 225 539

OV44/2 77,7 SEG-885 225 630


OV44/1 73,8 SEG-885 225 56 Ο

OV45 55,3 SEG-885 225 150 ∆

OV50 67,3 SEG-885 225 236 □

OV60/2 89,4 SEG-885 225 336 Ο

OV44/2 77,7 SEG-885 225 440 ∆

OV60/1 83,7 SEG-885 225 540 □

OV60/1 83,7 SEG-885 225 641 Ο


- 66 -



RD9633 35,2 SR-7 230 78

RD9636 38,6 SR-7 230 130

RD9640 45 SR-7 230 187

RD9646 49,6 SR-7 230 249

RD9651 53,1 SR-7 230 315

RD9654 56,7 SR-7 230 385

RD9656 58,4 SR-7 230 458

FRD1645 50,8 DR-7 300 528

FRD1650 52 DR-7 300 595



FRD1788 79,9 DR-9 460 180

FRD1800 82,4 DR-9 460 290

FRD1815 85,5 DR-9 460 403

FRD1825 87,5 DR-9 460 520


- 67 -



FRD1655 52,8 DR-7 300 100

FRD1660 53,9 DR-7 300 168

FRD1665 54,9 DR-7 300 237

FRD1670 55,9 DR-7 300 307

FRD1675 56,9 DR-7 300 378

FRD1680 58 DR-7 300 451

FRD1685 59 DR-7 300 525

FRD1690 60 DR-7 300 600

Kalibra Širina

kalibre Pripadajoča skrinja

Širina skrinje

Optimizirana lokacija

FRD1665 54,9 DR-7 300 90 Ο

FRD1685 59 DR-7 300 162 ∆

FRD1675 56,9 DR-7 300 241 □

FRD1655 52,8 DR-7 300 311 Σ

FRD1690 60 DR-7 300 383 λ

FRD1660 53,9 DR-7 300 455 Ο

FRD1680 58 DR-7 300 526 ∆

FRD1670 55,9 DR-7 300 660 □


- 68 -



FRD1700 62 DR-7 300 95

FRD1713 64,6 DR-7 300 172

FRD1775 77,4 DR-7 300 257

FRD1760 74,3 DR-7 300 349

FRD1750 72,3 DR-7 300 438

FRD1743 70,6 DR-7 300 523

FRD1725 67,2 DR-7 300 605


FRD1775 77,4 DR-7 300 90 Ο

FRD1713 64,6 DR-7 300 180 ∆

FRD1743 70,6 DR-7 300 263 □

FRD1700 62 DR-7 300 346 Σ

FRD1750 72,3 DR-7 300 430 Ο

FRD1760 74,3 DR-7 300 522 ∆

FRD1725 67,2 DR-7 300 660 □


- 69 -



OV32/1 42,3 SEG-860 160 55

OV32/1 42,3 SEG-860 160 116

OV43 53,9 SEG-860 160 186

OV43 53,9 SEG-860 160 256

OV56 71,8 SEG-860 160 331

OV56 71,8 SEG-860 160 411

OV56 71,8 SEG-860 160 491

OV56 71,8 SEG-860 160 571


OV56 71,8 SEG-860 160 59 Ο

OV56 71,8 SEG-860 160 182 ∆

OV32/1 42,3 SEG-860 160 251 □

OV56 71,8 SEG-860 160 334 Ο

OV43 53,9 SEG-860 160 423 ∆

OV32/1 42,3 SEG-860 160 486 □

OV43 53,9 SEG-860 160 554 Ο

OV56 71,8 SEG-860 160 640 ∆


- 70 -



OV33 54,7 SEG-860 160 60

OV33 54,7 SEG-860 160 127

OV35 59,3 SEG-860 160 197

OV35 59,3 SEG-860 160 270

OV37/1 63,3 SEG-860 160 345

OV37/1 63,3 SEG-860 160 420

OV37/2 64,7 SEG-860 160 498

OV37/2 64,7 SEG-860 160 576


OV33 54,7 SEG-860 160 45 Ο

OV35 59,3 SEG-860 160 124 ∆

OV37/2 64,7 SEG-860 160 202 Ο

OV37/2 64,7 SEG-860 160 292 ∆

OV37/1 63,3 SEG-860 160 385 Ο

OV33 54,7 SEG-860 160 479 ∆

OV37/1 63,3 SEG-860 160 570 Ο

OV35 59,3 SEG-860 160 653 ∆


- 71 -



RD9625 28,3 SR-4 175 60

RD9630 32,3 SR-4 175 102

RD9633 35,2 SR-4 175 148

RD9639 43,4 SR-4 175 200

RD9640 45 SR-4 175 259

FRD1570 38 DR-6 275 316

FRD1580 39,8 DR-6 275 371

FRD1590 40,9 DR-6 275 427

FRD1600 42,4 DR-6 275 483

FRD1605 43 DR-6 275 541

FRD1610 44 DR-6 275 600


- 72 -



FRD1615 44,8 DR-6 275 100

FRD1620 45,8 DR-6 275 161

FRD1625 46,9 DR-6 275 223

FRD1630 47,9 DR-6 275 268

FRD1635 48,9 DR-6 275 350

FRD1640 49,9 DR-6 275 415

FRD1600 42,4 DR-6 275 476

FRD1601 41,9 DR-6 275 533


FRD1635 48,9 DR-6 275 84 Ο

FRD1601 41,9 DR-6 275 153 ∆

FRD1625 46,9 DR-6 275 214 □

FRD1615 44,8 DR-6 275 291 Σ

FRD1630 47,9 DR-6 275 381 Ο

FRD1600 41,7 DR-6 275 449 ∆

FRD1620 45,8 DR-6 275 513 □

FRD1640 49,9 DR-6 275 577 Σ


- 73 -



OV22 33,1 SEG-830 125 60

OV24 36,7 SEG-830 125 105

OV25 39,2 SEG-830 125 153

OV30/1 43,8 SEG-830 125 205

OV30/2 47,1 SEG-830 125 260

OV32 51,5 SEG-830 125 320

OV32 51,5 SEG-830 125 380

OV30/2 47,1 SEG-830 125 440

OV30/1 43,8 SEG-830 125 495

OV25 39,2 SEG-830 125 547

OV24 36,7 SEG-830 125 595

OV22 33,1 SEG-830 125 640


OV24 36,7 SEG-830 125 34 Ο

OV25 39,2 SEG-830 125 82 ∆

OV30/2 47,1 SEG-830 125 139 □

OV32 51,5 SEG-830 125 206 Ο

OV30/1 43,8 SEG-830 125 267 ∆

OV24 36,7 SEG-830 125 326 □

OV22 33,1 SEG-830 125 382 Ο

OV32 51,5 SEG-830 125 441 ∆

OV30/1 43,8 SEG-830 125 501 □

OV30/2 47,1 SEG-830 125 557 Ο

OV22 33,1 SEG-830 125 615 ∆

OV25 39,2 SEG-830 125 663 □


- 74 -



FRD1300 20,2 DR-4 220 70

FRD1300 20,2 DR-4 220 101

FRD1309 21,4 DR-4 220 132

FRD1309 21,4 DR-4 220 164

FRD1329 22,4 DR-4 220 196

FRD1329 22,4 DR-4 220 229

FRD1349 23,5 DR-4 220 263

FRD1349 23,5 DR-4 220 297

FRD1369 24,6 DR-4 220 332

FRD1369 24,6 DR-4 220 367

FRD1389 25,6 DR-4 220 403

FRD1389 25,6 DR-4 220 439

FRD1409 26,9 DR-4 220 476

FRD1409 26,9 DR-4 220 513

FRD1429 28 DR-4 220 551

FRD1429 28 DR-4 220 589


- 75 -


FRD1309 21,4 DR-4 220 50 Ο

FRD1409 26,9 DR-4 220 85 ∆

FRD1369 24,6 DR-4 220 126 □

FRD1349 23,5 DR-4 220 164 Σ

FRD1389 25,6 DR-4 220 207 |

FRD1349 23,5 DR-4 220 250 ◊

FRD1329 22,4 DR-4 220 285 Ο

FRD1429 28 DR-4 220 320 ∆

FRD1329 22,4 DR-4 220 356 □

FRD1369 24,6 DR-4 220 394 Σ

FRD1389 25,6 DR-4 220 436 |

FRD1309 21,4 DR-4 220 482 ◊

FRD1300 20,2 DR-4 220 518 Ο

FRD1300 20,2 DR-4 220 568 ∆

FRD1409 26,9 DR-4 220 609 □

FRD1429 28 DR-4 220 649 Σ


- 76 -



FRD1449 29 DR-4 220 70

FRD1469 30 DR-4 220 112

FRD1489 31 DR-4 220 155

FRD1489 31 DR-4 220 199

FRD1510 32,1 DR-4 220 243

FRD1520 33,1 DR-4 220 288

FRD1520 33,1 DR-4 220 334

FRD1530 34,1 DR-4 220 381

FRD1530 34,1 DR-4 220 429

FRD1540 35,1 DR-4 220 477

FRD1540 35,1 DR-4 220 526

FRD1550 36,2 DR-4 220 575

FRD1563 37,4 DR-4 220 625


FRD1510 32,1 DR-4 220 51 Ο

FRD1530 34,1 DR-4 220 97 ∆

FRD1469 30 DR-4 220 140 □

FRD1563 37,4 DR-4 220 192 Σ

FRD1520 33,1 DR-4 220 238 |

FRD1489 31 DR-4 220 288 Ο

FRD1449 29 DR-4 220 339 ∆

FRD1540 35,1 DR-4 220 387 □

FRD1550 36,2 DR-4 220 436 Σ

FRD1530 34,1 DR-4 220 484 |

FRD1540 35,1 DR-4 220 535 Ο

FRD1520 33,1 DR-4 220 591 ∆

FRD1489 31 DR-4 220 643 □

optimizacija razmestitve kaliber na valjih in · razmestitve kaliber na valjih ob montaži več...

Documents