汉鑫工艺优化管理系统v0系统设计说明书.docx

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汉鑫工艺优化管理系统v0系统设计说明书

汉鑫工艺优化管理系统v1.0

系统设计说明书

文档种类：

项目管理

撰写时间：

2020年07月13日

发行范围：

全公司

变更记录

版本号

修改点说明

变更人

变更日期

审批人

审批日期

修改点说明的内容有如下几种：

创建、修改（+修改说明）、删除（+删除说明）

1引言

1.1项目名称

指明本项目的名称，汉鑫工艺优化管理系统v1.0。

1.2项目背景

原料配比是炼钢过程的重要环节，需要根据钢水最终指标成分，结合原材料指标以及工艺要求，对原材料做适当的混合，既要保证钢水指标同时要兼顾企业生产成本。

该项目将以电弧炉生产过程的信息化、数字化、智能化为出发点，以具有自主知识产权的全流程智能化关键技术研发为突破口，以华为云平台为依托，以稳定产品质量和生产效率、降低生产成本为最终目标，全流程、多层次的提升不锈钢的智能化水平。

这个过程目前存在以下难点：

1.原材料指标检验存在误差：

目前原材料检验采用抽检，经常会出现检验指标与实际原材料存在差异。

2.生产工艺复杂：

目前电弧炉生产过程中影响最终钢水质量的因素很多，包括废钢生铁以及合金的指标以及配量，同时需要考虑电弧炉工艺参数和设备运行状态。

通过该项目可以提供一个合理的配料方案供工程师参考，不但可以直接减少材料浪费，降低材料成本，而且可以简化操作、降低制造费用，直接给企业带来经济效益，提高企业竞争力。

1.3定义

列出本文档中所用到的专门术语的定义和缩写词的原意。

RawMaterialsRatio原料配比、AlloyFeeding合金加料

1.4参考资料

前期多次交流的记录以及汉鑫IT部门撰写的计算逻辑。

2系统概述

2.1系统目标

原料配比项目通过原辅料成分和价格、原辅料加入量、电弧炉生产工艺数据、电弧炉钢水成分和钢渣成分等生产数据构建人工智能模型。

该模型可以提供一个合理的配料方案供配料工艺人员参考，不但可以直接减少材料浪费，降低材料成本，而且可以简化操作、降低制造费用，直接给企业带来经济效益，提高企业竞争力。

2.2运行环境

操作系统：

Windows

数据库：

华为云RDS

原料配比项目的模型运行在华为公有云上，基于华为云的ModelArts等云服务。

2.3条件与限制

系统实现基本条件：

现有网络通畅、车间现场配备触摸屏电脑。

制约因素：

各个厂的业务流程是否统一，个性化的需求多不多。

3功能需求

3.1系统总体架构

该项目整体是通过四层架构实现，首先是底层的基础设施层，主要是计算资源、存储和网络；接着是华为云大数据和AI开发平台，主要提供数据分析、建模以及模型管理等能力；第三层是工业PaaS层，是将行业know-how以及企业数据，结合华为人工智能算法，输出适合企业实际应用场景的模型；最上层是应用层，主要是对接模型和企业用户，定制开发能够满足用户使用的可视化界面。

图2-1原料配比优化方案总体架构

后续模型交付主要使用华为云AI开发平台ModelArts，主要包括模型训练、发布和调用，具体为：

（1）模型训练，首先将历史数据上传到客户华为云账号的OBS中，并将数据共享给华为EI算法团队，算法团队利用共享数据训练算法模型；

（2）模型发布，训练好的模型通过ModelArts平台发布成容器镜像的形式，并对外提供API接口：

（3）模型调用，模型训练成功后会将模型接口封装成RESTAPI格式，API接收JSON格式的为POST请求，将请求中的数据解析出来输入到模型中，模型输出的结果再通过API接口返回。

业务系统根据返回结果进行业务层面处理。

图2-2原料配比整体方案

3.2系统总体功能

3.3原料管理

3.3.1原料列表

功能描述：

1.查看、管理原料信息。

主要包括的内容：

原料名称、种类、价格、各元素含量等

2.查询：

根局原料名称查询原料信息。

3.添加配料：

新增原料信息。

4.导入数据：

通过Excel导入数据。

5.导出数据：

导出料表中数据到Excel。

6.下载模板：

下载Excel模板。

界面定义：

3.4配料优化

原料配比优化：

在保证钢水成分在目标成分范围内，通过优化原料配比来降低生产成本。

备注：

*当现有原辅料质量无法配出满足要求的钢水质量，保证钢水成分最接近目标成分和原辅料成本最低。

3.4.1选料

功能描述：

选取配料：

选择/取消需要的原料信息。

优化设定：

输入优化设定信息，如：

原料A配比范围40%~60%。

界面定义：

3.4.2预期目标质量

功能描述：

输入配料目标质量的指标范围。

界面定义：

3.4.3智能配比

功能描述：

系统调用华为云AI算法，得到最优配比。

输入总质量，计算各原料放入质量，及其他定制功能。

界面定义：

主要用例的功能描述：

保存方案：

把本次方案的原材料信息、目标指标信息、方案结果等信息保存。

3.5质量预测

根据原料配比和加入量，预测电弧炉终点钢水中Ni、Cr、Cu、Mo、Mn的含量。

3.5.1配料

功能描述：

查看、编辑、删除、excel导入/导出原材料信息。

原料信息包括但不限于名称、种类、价格、各元素占比、库存、批次、日期等信息。

界面定义：

主要用例的功能描述：

1）查询：

查询系统中的原材料数据。

2）导出：

下载原材料数据或者导入模版。

3）导入：

用户下载模版，根据模版的格式填写原材料数据，填写完毕后导入系统。

4）删除：

删除一条或多条数据。

5）新增：

新增一条数据。

6）编辑：

修改一条数据信息。

3.5.2质量预测

功能描述：

调用华为云AI算法，预测质量。

界面定义：

主要用例的功能描述：

保存：

把本次方案的原材料信息、目标指标信息、方案结果等信息保存。

3.6历史方案

对配料优化及质量预测两个场景的方案查看及回显功能。

3.6.1方案列表

功能描述：

配料优化及质量预测方案列表。

界面定义：

主要用例的功能描述：

1）详情：

展示全部参数及预测结果。

2）删除：

将本次结果删除。

3）导出：

将方案中全部输出/输出参数导出Excel。

3.7其他

3.7.1系统登录

功能描述：

用于登录汉鑫工艺优化管理系统，主要是操作界面。

界面定义：

主要用例的功能描述：

登录系统，验证用户名、密码是否正确，验证用户是否有权限，验证通过则进入系统主页，否则弹出相关提示信息。

其他说明：

无。

4系统接口

4.1用户接口

A.模型训练接口：

模型训练的输入需要将原辅料成分化验数据、电弧炉终点钢水和钢渣的化验数据、原辅料加入量以及电弧炉工艺参数按照标准格式将每条记录输入至CSV文件中，具体要求可以参考后续交付件《数据接口说明》

B.模型使用接口：

模型训练成功后会将模型预测接口封装成RESTAPI格式，接收的输入JSON格式的为POST请求，对于此种交互方式，用户需要有一定的HTTP基础。

可以通过把RESTAPI封装为Web界面，来方便生产人员利用Web交互页面获取钢水成分预测结果及原料配比。

4.2软件接口

软件接口即华为云对接的数据接口需求，具体要求请查看后续交付件《数据接口说明》。

4.3硬件接口

模型全部在华为云云端完成，采用B/S架构，不涉及硬件接口。

5附件1：

待定问题列表

编号

优先级

需求来源

需求描述

初步实现计划

需要的配合