El recocido continuo determina la calidad mecánica del acero laminado en frío, la corriente de mayor valor en Tata Steel y el grado que compran los fabricantes de automóviles. El horno tiene dinámicas de temperatura lentas, pero el flujo másico de la banda cambia continuamente a medida que un grado de acero sucede a otro. La solución estándar —controladores PID que reaccionan después de que las temperaturas se desvían— producía banda fuera de especificación justo en las transiciones de grado.
Tata Steel e IIT Bombay construyeron una capa supervisora de control predictivo basado en modelo (MPC) que resuelve cada minuto un problema de control óptimo de horizonte finito, dirigiendo las temperaturas del horno anticipándose a las transiciones y respetando las restricciones operativas. El sistema entró en pleno funcionamiento en enero de 2023.
Los resultados se midieron, no se estimaron: el 20% de los productos recocidos cumplió los estándares de calidad premium, y el consumo de combustible y las emisiones de CO2 cayeron cada uno un 8% por tonelada de acero al año. El proyecto convirtió a Tata Steel y a IIT Bombay en finalistas del Premio Franz Edelman 2024 de INFORMS y en miembros de la Academia Franz Edelman.
Predecir el horno con un minuto de antelación en lugar de reaccionar ante él
El método obtuso consistía en ajustar con más ahínco los bucles PID; aun así, solo reaccionan después de que el daño está hecho.
El MPC aprovecha la previsibilidad del horno: las transiciones están programadas, por lo que la perturbación se conoce antes de que llegue.
La calidad y el combustible se trataron como una única optimización, no como dos departamentos que se echan la culpa mutuamente.
Los beneficios son físicos y auditados: un 8% menos de combustible por tonelada y un 20% de la producción en grado premium.
Los procesos industriales lentos superan al control reactivo: cuando la planta va minutos por detrás del mando, gana quien planifica con antelación —predecir la transición, no corregirla después.
En pleno funcionamiento desde enero de 2023, el sistema MPC mantiene la línea de recocido dentro de las restricciones durante los cambios de grado. El trabajo obtuvo el premio de finalista Franz Edelman 2024, incorporó a Tata Steel y a IIT Bombay a la Academia Franz Edelman y reforzó la posición de Tata Steel en el acero para automoción.
CONSULTA LAS PRUEBAS
Las fuentes
- IIT Bombay and Tata Steel India Achieve International Recognition at 2024 INFORMS Franz Edelman Awards IIT Bombay · acr.iitbombay.org ·
- Model predictive control applied to a continuous annealing line Millennium Steel · millennium-steel.com ·