Информационно-моделирующая система расчета показателей теплового режима при изменении режимных и конструктивных параметров доменной печи : магистерская диссертация

Abstract

Магистерская диссертация посвящена разработке информационно-моделирующей системы теплового режима доменной плавки на основе трехзвенной клиент-серверной архитектуры. Рассмотрены основные этапы разработки программного обеспечения: постановка задачи; анализ предметной области; определение требований; выбор технологии и средств реализации проекта; создание архитектуры системы; проектирование и реализация программного обеспечения, а также его публикация (развертывание). Представлено описание работы системы на примере расчета показателей теплового режима для условий работы доменного цеха ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Основными функциями программного обеспечения являются: ручной ввод и корректировка исходных данных на основе заданного шаблона или ранее сохраненного варианта расчета; сохранение и загрузка вариантов исходных данных для базового периода; расчет показателей теплового состояния доменной плавки в базовом и проектном периодах; отображение результатов расчета в табличном и графическом видах; экспорт результатов во внешний формат офисных документов; ведение блока нормативно-справочной информации. В ходе разработки использована гибкая методология создания программного обеспечения (Agile) с использованием итерационного подхода (спринтов) на основе трекера задач (task tracker) Microsoft Azure DevOps, а также удаленного репозитория хранения и совместной разработки программного кода IT-проектов GitHub. Научная новизна полученных в работе результатов заключается в: разработке методов эффективной организации, ведения процесса разработки и сопровождения, специализированного информационного, алгоритмического и программного обеспечений, включая базу данных и микросервисы TeploAPI и TeploClient; использовании гибкой методологии разработки (Agile, SCRUM) и таск-трекера Microsoft Azure DevOps для ведения проекта, взаимодействия с заказчиком во время разработки, отслеживания ошибок, визуального отображения задач и мониторинга процесса их выполнения; использовании методики коллективного владения программным кодом на основе сервиса (удаленного репозитория) GitHub. Практическая значимость результатов заключается в том, что разработанное программное обеспечение позволит: специалистам инженерно-технологической группы доменного цеха предоставит возможность автоматизированного моделирования газодинамического режима доменной плавки, сократить время на формирование отчетных документов; специалистам отдела сопровождения информационных систем снизить трудозатраты на сопровождение, совершенствование и развитие системы с учетом пожеланий пользователей за счет использования микросервисной архитектуры. Разработанное программное обеспечение предназначено для инженерно-технологического персонала доменных цехов металлургических предприятий, научных работников, занимающихся исследованием доменного процесса, а также может быть использовано в учебном процессе для проведения лабораторных и практических работ для студентов металлургических специальностей вузов. Результаты работы представлены и обсуждены на конференциях: X, XI и XII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных (Екатеринбург, УрФУ, 2022, 2023, 2024); всероссийской научно-практической конференции (с международным участием «Системы автоматизации (в образовании, науке и производстве): AS’2023». Результаты работы отражены в 3-х публикациях, получено 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

The master's thesis is devoted to the development of an information modeling system for the thermal regime of blast furnace smelting based on a three-tier client-server architecture. The main stages of software development are considered: problem statement; domain analysis; definition of requirements; selection of technology and means of project implementation; creation of system architecture; design and implementation of software, as well as its publication (deployment). A description of the operation of the system is presented using the example of calculating thermal parameters for the operating conditions of the blast furnace shop of PJSC Magnitogorsk Iron and Steel Works. The main functions of the software are: manual input and adjustment of source data based on a given template or a previously saved calculation option; saving and loading source data options for the base period; calculation of thermal state indicators of blast furnace smelting in the base and design periods; display of calculation results in tabular and graphical forms; exporting results to an external office document format; maintaining a block of regulatory and reference information. During the development, a flexible methodology for creating software (Agile) was used using an iterative approach (sprints) based on the task tracker Microsoft Azure DevOps, as well as a remote repository for storing and jointly developing program code for IT projects GitHub. The scientific novelty of the results obtained in the work lies in: development of methods for effective organization, management of the development and maintenance process, specialized information, algorithmic and software, including the database and microservices TeploAPI and TeploClient; use of flexible development methodology (Agile, SCRUM) and the Microsoft Azure DevOps task tracker for project management, interaction with the customer during development, error tracking, visual display of tasks and monitoring the progress of their implementation; using the methodology of collective ownership of program code based on the GitHub service (remote repository). The practical significance of the results is that the developed software will allow: specialists of the engineering and technological group of the blast furnace shop will be given the opportunity to automatically simulate the gas-dynamic regime of blast furnace smelting, reducing the time for generating reporting documents; specialists of the information systems support department to reduce labor costs for maintaining, improving and developing the system, taking into account the wishes of users through the use of microservice architecture. The developed software is intended for engineering and technological personnel of blast furnace shops of metallurgical enterprises, scientists involved in research of the blast furnace process, and can also be used in the educational process to carry out laboratory and practical work for students of metallurgical specialties at universities. The results of the work were presented and discussed at conferences: X, XI and XII All-Russian Scientific and Practical Conference of Students, Graduate Students and Young Scientists (Ekaterinburg, UrFU, 2022, 2023, 2024); All-Russian scientific and practical conference (with international participation “Automation systems (in education, science and production): AS’2023.” The results of the work are reflected in 3 publications, 2 certificates of state registration of computer programs were received.