董晟论文选矿生产能耗成本预测实验系统设计与开发硕士论文(编辑修改稿)

董晟论文选矿生产能耗成本预测实验系统设计与开发硕士论文(编辑修改稿)内容摘要：

bXKX aK   )1()1( )0()1( 由于灰色理论建立的不是原始数据模型，而是生成数据模型，因此灰色理论的预测数据不是直接从模型中生成的数据，而是还原后的数据，即 )()1()1( )1()1()0( KXKXKX   东北大学硕士学位论文 10 神经网络成本预测方法 [11][12][13][14] 线性回归、指数平滑、加权平均等方法有一个共同的缺点就是必须写出常规的成本预测数学模型或 必须人为地确定一些参数。 由于影响生产成本的因素多而复杂 ， 这些因素之间的数学关系用常规数学模型难以建立 ，即使人为确定一些参数 ， 所预测的数据也很不客观。 灰色预测模型仅对单调递增 (减 )的数据预测效果较好，当因变量与自变量之间存在非线性关系或者说这种关系还未知时 ， 用其作预测分析时精度不高、结果并不满意。 而且 上述预测方法在历史资料的利用、预测的全面性、模型的动态可变性及自学习功能等方面都还有所缺陷。 BP 神经网络由于其良好的非线性逼近能力 ， 具有较高的预测精度 ，在成本预测中也有应用。 从神经网络预测成本内容来看，可以将预测 模型分为两大类，每类又根据预测方法不同分为历史值预测模型和影响因素预测模型，具体如下： (1)产品成本预测模型 1)历史值预测模型 即仅以产品成本的历史值预测，预测模型如下： ))1(,),1(),(()(ˆ  tyntyntyfty  其中 )(ˆty 表示预测产品成本，为神经网络输出； )( kty  ， nk ,2,1  ， 表示 y 的历史成本，为神经网络输入。 该模型为多输入单输出模型。 2)影响因素预测模型 即以影响产品成本的因素来预测。 在考虑影响产品成本的因素时，应该注意因素的概括性和动态性，力求全面、客观的反映影响产品成本的主要因素。 设有 m 种指标成本因素影响产品成本，则预测模型如下：  mi i tyty 1 )(ˆ)(ˆ ))(,),2(),1(,),(,),2(),1(()(ˆ 111 ktytytyktytytyfty mmmii   其中 ： )(ˆty 表示预测产品成本； )(ˆtyi 表示预测指标成本，为神经网络输 出； mikty i ,2,1),(  ， 表示影响产品成本的 m 种指标的历史成本，为神经网络输入。 该模型为多输入多输出模型。 (2)指标成本预测模型 指标成本预测模型又分为单指标成本预测模型和多指标成本预测模型。 预测指标成本与预测产品成本类似，也有历史值预测模型和影响因素预测模型两种。 这里仅介绍影响因素预测模型。 基于产品成本组成模型，可以建立影响指标成本的影响因素矩阵 东北大学硕士学位论文 11 mlmmllm xxxxxxxxxvvvU21222211121121 )}d i m (,),d i m (),m a x { d i m ( 21 mvvvl  其中 ilii xxx , 21  为影响指标成本 iy 的因素，如果 lpvi )dim( ，则 lipipi xxx , 21 均等于零，即认为第 i 个成本指标 iy 只和 p 个因素有关； ijx可以在矩阵不同位置出现，即一种因素可以同时影响几个指标成本； iy 也可能出现在矩阵中，即指标间相互影响。 单指标成本预测模型： ),(ˆ 21 iliiii xxxfy  mi ,2,1 其中 iyˆ 表示第 i 个指标的预测成本，如原材料预测成本、能源预测成本等，为神经元网络输出； ijx 表示影响指标成本的因素，为神经元网络输入； 多指标成本预测模型：如果考虑多指标成本同时预测，则可将影响多指标成本的因素并集作为神经网络输入，多指标成本作为神经网络输出。 设 nxxx , 21  为影响多指标的因素并集，则多指标模型可如下表示： ),(ˆ 21 nii xxxfy  )(ˆ xfy 是难以用精确数学模型描述的非线性方程，采用上述方法进行预测，该模型既可以预测产品成本（如预测 y ），也可以预测构成产品成本的某项指标的指标成本 (如预测 iy )。 本文工作内容 目前国内许多选矿企业的主要产品价格已与国际市场价格接近， 为此降低生产成本， 是 提高市场竞争力的 关键。 在选矿生产中 ，水、电、煤气消耗占生产总成本的 %。 所以 ， 准确、真实、及时、适用、全面的 能耗 成本信息反馈，对于有效的成本控制来说 非常 重要。 基于此， 设计并开发了 选矿生产能耗成本预测实验系统。 本文 主要 工作 如下 ： (1) 介绍了选矿生产成本的内容 及其划分 ， 根据文献资料 综述了成本预测的方法。 (2) 以酒钢选矿厂为背景， 描述 了选矿生产工艺流程及选矿生产成本控制流程， 阐述 了选矿厂能源成本管理的现 状 ，指出了能源管理 中 存在的问题 ，以及开发 本 能耗 预测 实验系统的 意义。 (3) 为 能耗 成本控制搭建一个 可扩充的 实验平台 ，提供了多种能耗预东北大学硕士学位论文 12 测方法， 特别是模型参数的方便设置， 实现了模型选择的动态可变性， 能够灵活适应于能耗成本预测的需求， 建立 了 标准的功能模型，实现 了 功能的模块化、标准化 和易扩充性， 为将来的成本控制系统 作 实验准备。 (4) 针对 选矿 生产 能耗预测的必要性和能耗预测模型建立的复杂性和困难性， 提出了选矿 生产能耗成本预测 实验系统 的 系统 架构。 (5) 围绕本实验系统的系统架构， 设计并开发了选矿生产能耗成本预测实 验系统 ， 包括结构、功能、数据库、 数据接口、 界面等设计。 (6) 采用混合编程的方法，使 Delphi、 Matlab 和 Oracle 协同工作 ，提高 了 选矿生产过程 能耗 成本 预测 的及时性、科学性和有效性。 东北大学硕士学位论文 13 第二章 选矿生产能耗 成本 预测实验系统需求分析 选矿生产工艺流程 选矿厂 选矿生产过程分为原矿生产、竖炉焙烧、磨矿与磁选、精矿生产和尾矿处理 5 个作业流程 ， 如图 所示。 其 具体 流程 描述 如下： 由原料供应处运来的矿石原料经过原料工序筛分后，筛分出粉矿和粒矿及块矿。 粉矿 直接输送到磁选工序的强磁选设备进行选别，粒矿及块矿输送到竖炉工序进行焙烧，经过焙烧后的矿物称为焙烧矿，焙烧矿输送到磁选工序的弱磁选设备进行磁选，从而产生了 弱磁 精矿和 弱磁 尾矿。 粉矿经过磁选工序的强磁选设备的强磁选后，亦产生 强磁 精矿和 强磁 尾矿。 精矿输送到精矿车间进行脱水等处理后，保存到精矿库中，输送给烧结厂作为原料输入。 尾矿经过尾矿作业区的脱水处理后，送到尾矿坝堆存。 图 选矿工艺流程 Oredressing process 选矿生产成本控制流程 选矿成本控制是围绕生产工艺各要素所产生的物料消耗费用、能源消耗费用等而进行的计划、协调、控制的管理工作。 它是以生产现场为基本要素，是一项综合性管理。 选矿成本控制流程如图 所示。 原矿处理 原矿 粉矿 焙烧 过程 块矿 废石山 有用 矿石 磨矿过程 强磁选过程 脱水 过程 弱磁选 过程 精矿 精矿处理过程 尾矿处理过程 精矿 尾矿坝 精矿 尾矿 尾矿 尾矿 废石 精矿 尾矿坝 精矿 精矿库 炼铁厂 东北大学硕士学位论文 14 图 选矿 能耗 成本控制流程 The cost control process of energy consumptionfor oredressing 选矿成本控制是由成本管理控制部门对生产过程中发生的物料、能源等消耗、各部门分担的制造费用实际发生值进行成本核算，核算出原料、能源 成本、制造费用及精矿产品成本，并与相应的计划进行比较，并结合企业重要的生产指标统计值、设备运行状况等对比较结果进行分析，分析出的消耗差异原因下发到生产作业区负责人员手中，由他们针对原因对影响成本的工艺指标进行调整或采取相应的措施。 同时，分析结果也作为对企业各部门成本考核的依据，对其奖惩。 选矿生产能源管理现状 及 存在 问题 选矿生产能源管理现状： 目前，选矿厂控制能源动力的手段主要是根据构成生产成本的指标类别和所占比例，结合自身生产工艺特点，以管理和考核相结合的手段，实施成本控制。 通过生产作业区和各道生产 工序之间在生产组织过程中的密切联系和积极协作，强化岗位操作，杜绝风、水、电、气的跑、冒等，减少能源动力损失。 图 介绍了选矿厂原料、能源动力成本控制点及物流情况图 ，从中我们可以得到 能源动力在选矿厂各生产作业区的分布特点 ：焙烧作业主要东北大学硕士学位论文 15 是煤气 、电 ；磨矿、选别作业主要是电、新水。 由于目前能源动力介质的计量装备比较落后，只总管道有计量仪表，故控制手段主要是通过强化管理，降低相对单耗。 通过减少大功率电气设备的开停次数，提高设备作业负荷、减少设备开动台数等手段实现能源动力成本控制。 筛 分 作 业竖 炉 焙 烧磨 矿 作 业选 别 作 业磨 矿 作 业选 别 作 业控 制 煤 气 量 、 搬 出 量 、干 式 磁 选 机 隔 板 位 置 、废 石 量 、 焙 烧 矿 质 量精 矿 浓 缩 过 滤尾 矿控 制 给 矿 量 、 补 加 水量 ， 磨 矿 、 分 级 浓 度 ，返 矿 量 ， 磨 矿 细 度控 制 大 井 底 流 浓 度 ， 过滤 机 台 数 ， 精 矿 水 份 ，环 水 水 质控 制 矿 量 、 水 量 ， 设 备运 转 台 数 ， 精 矿 品 位 、尾 矿 品 位。 废 石 烧 损块 矿 粉 矿铁 精 矿 尾 矿精 矿环 水图 选矿厂原料 、能源动力成本控制点及物流图 The cost control point of material、 energy for oredressing 能耗 成本控制业务流程 目前，选矿厂的能耗成本控制主要由生产部、综合部、公司财务处驻厂财务科、作业区负责。 财务科： 能耗 成本控制差异分析以月为单位，在月底根据公司签证数据，由财务科整理后提供给生 产部和综合部。 财务科从财务角度分析差异原因填 制 能 耗成本差异核算报表 ，每月成本报表报送日之后 2 天内汇同区域报 表、 能 耗动因分析表报送公司财务处成本科。 财务科的作用只是一个反映，没有控制作用。 生产部： 根据年生产经营计划和月经营计划分解出月能源消耗计划；月底根据签证数据，分析能耗同本月计划单耗的量差，以及产生此量差的原因，并将分析结果报送综合部标准成本控制负责人；接受作业区、区域东北大学硕士学位论文 16 作业区上报的责任指标控制表，并在区域责任人分析差异原因的基础上进一步分析，并将分析结果以报表形式送交综合部。 生产部的作用主要是分析、控制。 综合部： 根据年生产经营计划和月经营计划分解出月能源消耗计划；月底根据根据财务科提供的数据，分析能耗实际单耗 同本月计划单耗的量差，以及产生此量差的原因，并 结合 生产部分析的量差原因， 综合 得出造成本月单耗量差的原因。 连同能源实际价格同计划单价相比，得出本月 能源 单耗的价差原因。 除此而外，还分析由于管理原因等造成的管理差异，汇同“ (甲、乙、丙、丁 )作业区责任指标控制表”、“竖炉磁选区域指标控制表”报送驻厂财务科，同时将 能耗 成本差异分析结果反馈给本单位厂长、生产部、作业区等相关单位。 综合部的作用主要是分析、控制、监督、考核。 作业区： 目前 (甲、乙、丙、丁 )作业区每月填制责任区域指标控制表(以统计数据为准 )，反映作业区所控 制指标的执行情况及动因分析，每月结帐日的当天报送选矿厂生产部。 图 介绍了 选矿厂能耗成本控制的业务流程。 能 源 月 签 证 数 据计量统计数据公 司 生 产 处能 源消 耗计 划生 产 部综 合 部作 业 区公 司 生 产 处作 业 长 及 操。