Aplikace vybraných statistických metod v metalurgii

Ing. Jan Morávka, Ph.D.; Ing. Jan Kufa; Ing. Radek Hermann; Ing. Bohuslav Chmiel; Ing. Jaromír Kaleta; Ing. Tomáš Huczala, Ph.D.; Ing. Marek Bilko; Ing. Petr Podolinský; Ing. Jiří Cibulka, Ph.D.; Ing. Lukáš Pindor, Ph.D.; Ing. Zdeněk Solowski; Ing. Petr Mlčoch; Ing. Petr Klus; Ing. Rostislav Milata

Stáhnout článek v PDF

V článku je prezentována aplikace vybraných statistických metod při řešení výzkumných projektů v metalurgickém výzkumu a provozní praxi za delší časové období. Text článku je řazen do kapitol a podkapitol podle toku výroby, materiálu a energie v hutním podniku – v Třineckých železárnách, a.s. Jsou zde zahrnuty technologické (výrobní) úseky: aglomerace, vysoké pece, mimopecní odsíření surového železa, sekundární metalurgie (licí pánev, argónovací homogenizační stanice, pánvová pec, vakuovací stanice), obě zařízení plynulého odlévání oceli, spojitá jemná válcovací trať, spojitá drátová válcovací trať a válcovna předvalků a těžkých profilů. Dlouhodobě a se zvláštním zřetelem jsou analyzovány procesy na elektroocelárně, jako i ekologické aspekty použití mikrovlnných technologií a prosazování polotovarů z odpadů do výrobního procesu (na vysokých pecích a na elektroocelárně). Statistické metody vycházejí z analýzy závislosti sledovaných ukazatelů kvality polotovarů či výrobků (povrchová, podpovrchová, vnitřní kvalita, mechanické vlastnosti) anebo samotného technologického procesu (kvalita, efektivnost) na technologicko-provozních veličinách příslušného výrobního řetězce, počínaje chemickým složením surového železa anebo oceli a konče výrobními parametry finalizačních úseků, tj. jde o tzv. kvalimetrickou analýzu. Při řešení daných úloh analýzy je využita celá škála širokého a neustále se rozšiřujícího spektra statistických metod, které jsou k dispozici ve speciálních statistických programech. Mezi nejčastěji používané matematicko-statistické metody patří průzkumová (exploratorní) analýza, odhad (fitování) typu pravděpodobnostního rozdělení, korelační analýza, jednofaktorová i dvoufaktorová analýza rozptylu (ANOVA), dvouvýběrové a párové testy shody dvou středních hodnot a rozptylů, párová lineární, polynomická i nelineární regrese a lineární, nelineární a linearizovaná vícenásobná regrese statická i dynamická, zobecněné lineární modely (GLM), z vícerozměrných metod pak analýza hlavních komponent, shluková analýza, kanonická korelační analýza a metoda částečných nejmenších čtverců. V několika případech pak byla možnost použít i tzv. metodu DOE (Design of Experiment), tj. metodu optimálního plánování experimentů umožňující dosáhnout maximálně možného (obecně nelineárního interakčního) modelu při minimálním počtu pokusů. Tato metoda je uplatnitelná v experimentech na reálných objektech, ale i v rámci fyzikálního a numerického modelování metalurgických procesů. Mezi použité speciální statistické metody patří vícekriteriální analýza variant, analýza systému měření (MSA), dynamické regresní modely, logistická regrese, matematické, matematicko-statistické a numerické modelování a metoda transformace fyzikálně-matematických a kybernetických modelů na diskrétní statistické regresní modely. Výsledky analýz jsou vždy průběžně konzultovány s výzkumníky a technology z oboru hutnictví za účelem zvýšení jejich relevantnosti v hutních technologiích a přímé použitelnosti v daném výrobním úseku ve smyslu doporučení ke změnám jeho parametrů s cílem zvýšení kvality výroby či jejího zefektivnění.