Разработка web-приложения решения задачи оптимизации состава многокомпонентной плавильной шихты

6. Выпускная работа закончена
«01» июня 2021 г. Считаю возможным допустить 
Бабушкина Бориса Дмитриевича к защите выпускной квалификационной работы 
(магистерской диссертации) в Государственной экзаменационной комиссии. 
Руководитель _______________________ 
(В.В. Лавров) 
(подпись)
(расшифровка подписи) 
7. Допустить
Бабушкина Бориса Дмитриевича к защите выпускной квалификаци-
онной работы (магистерской диссертации) в Государственной экзаменационной 
комиссии (протокол заседания кафедры № ______ от «___» __________ 2021 г.) 
Зав. кафедрой ______________________ 
(Н.А. Спирин) 
(подпись) 

---

4 
РЕФЕРАТ 
Пояснительная записка содержит 76 страниц, 71 рисунок, 3 таблицы, 16 
библиографических наименований, приложение. 
ПЛАВИЛЬНАЯ ШИХТА, ОПТИМИЗАЦИЯ, WEB-ПРИЛОЖЕНИЕ, 
JIRA, BITBUCKET, IDEF0, SOLVER FOUNDATION, SQL, VISUAL STUDIO, 
.NET CORE, HTML, CSS, ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ. 
Магистерская диссертация посвящена разработке web-приложения ре-
шения задачи оптимизации состава многокомпонентной плавильной шихты. 
В ходе работы рассмотрены основные этапы разработки программного 
обеспечения: анализ предметной области; создание архитектуры программ-
ного обеспечения; разработка алгоритмического обеспечения и справочной 
документации; подготовка дистрибутива. 
В процессе выполнения работы реализованы все цели и задачи, стоя-
щие перед проектом. Основными пользователями системы являются специа-
листы инженерно-технологического персонала доменных цехов, студенты.
Научная новизна полученных в работе результатов заключается в при-
менении нового метода эффективной организации и ведения специализиро-
ванного алгоритмического и программного обеспечения решения задачи оп-
тимизации расчета многокомпонентной плавильной шихты, ориентированно-
го на повышение эффективности управления процессами получения каче-
ственных сплавов с использованием современных методов обработки ин-
формации:
− использование гибкой методологии разработки (Agile) и таск-трекера 
Atlassian JIRA для ведения проекта, взаимодействия с заказчиком во время 
разработки, отслеживания ошибок, визуального отображения задач и мони-
торинга процесса их выполнения; 
− функциональное моделирование процессов для реализации web-
приложения решения задачи оптимизации затрат на перевозку продукции на 
основе методологии IDEF0 и средства реализации Ramus Educational; 

---

5 
− использование методики коллективного владения программным ко-
дом на основе сервиса (удаленного репозитория) Atlassian Bitbucket. 
Практическая значимость результатов заключается в том, что разрабо-
танное программное обеспечение позволит: 
− производить расчёт оптимального состава многокомпонентной пла-
вильной шихты; 
− инженерно-технологическому персоналу литейных цехов металлур-
гических предприятий сократить время на выполнение расчетов состава мно-
гокомпонентной плавильной шихты за счет реализации эргономичного web-
интерфейса; 
− специалистам отдела сопровождения информационных систем 
предоставляет условия для снижения трудозатрат на сопровождение, совер-
шенствование и развитие системы с учетом пожеланий пользователей. 
Результаты работы могут быть использованы также в учебном процес-
се для обучения бакалавров и магистрантов по направлению «Информацион-
ные системы и технологии». 

---

6 
СОДЕРЖАНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 7
 
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ 
ИССЛЕДОВАНИЯ .................................................................................................. 8
 
1.1 Краткое описание объекта информатизации ............................................... 8
 
1.2 Математическая модель выбора оптимального состава 
многокомпонентной плавильной шихты .......................................................... 9
 
1.3 Современные компьютерные средства решения задач оптимизации .... 12
 
1.4 Средства реализации современных web-приложений .............................. 14
 
1.5 Постановка цели и задач исследования ..................................................... 17
 
1.6 Выводы .......................................................................................................... 18
 
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ WEB-ПРИЛОЖЕНИЯ
ОПТИМИЗАЦИИ СОСТАВА МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ
ПЛАВИЛЬНОЙ ШИХТЫ .................................................................................... 19
 
2.1 Организация процесса разработки в системе Jira ..................................... 19
 
2.2 Требования к функциональным характеристикам системы .................... 25
 
2.3 Требования к пользовательскому интерфейсу приложения .................... 26
 
2.4 Разработка функциональной модели программного обеспечения ......... 27
 
2.5 Разработка архитектуры системы оптимизации состава 
многокомпонентной плавильной шихты ......................................................... 33
 
2.6 Управление версиями проекта на основе веб-сервиса Bitbucket ............ 36
 
2.7 Проектирование и реализация базы данных ............................................. 39
 
2.8 Разработка пользовательского приложения .............................................. 50
 
2.9 Выводы .......................................................................................................... 60
 
3 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО 
ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ СОСТАВА 
МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ПЛАВИЛЬНОЙ ШИХТЫ .................................. 61
 
3.1 Развертывание и настройка системы.......................................................... 61
 
3.2 Ввод исходных данных и проведение расчетов ........................................ 65
 
3.3 Выводы .......................................................................................................... 69
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 70
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................. 72
 
ПРИЛОЖЕНИЕ Фрагмент листинга программного кода ................................ 74
 

---

7 
ВВЕДЕНИЕ 
Оптимизация (процесс минимизации расходов и максимизации выгод-
ных характеристик предприятия) является необходимым этапом в любом 
производстве. Задача оптимизации является сформулированной, если заданы: 
критерий оптимальности; изменяющиеся параметры (например, величины 
входных потоков в процессах переработки горного и др. сырья), варьирова-
ние которых влияет на эффективность; ограничения, связанные с экономиче-
скими и конструктивными условиями, наличием материалов, требованиями 
производственного процесса; математическая модель процесса. 
Проблемы принятия решений в области металлургии часто сводятся к 
задачам поиска оптимального решения. Оптимизация, при построении мате-
матических моделей, помогает определить параметры и структуры, исполь-
зование которых приводило бы к наилучшему результату. 
Решение и анализ профессиональных задач позволяет перенести теоре-
тические знания решения задач линейного программирования на практику и 
правильно осмыслить оптимальное решение, скорректировать параметры, 
определить необходимые условия. Таким образом использование профессио-
нальных задач в учебном процессе помогает формировать более прочные 
знания по предмету, развивает глубокое понимание математического аппара-
та и позволяет использовать полученные знания на практике. 
Для выплавки качественной стали крайне важен состав шихтовых ма-
териалов, который может содержать определенное количество вредных при-
месей. Удаление их является немаловажной задачей для того, чтобы на выхо-
де сталь обладала достаточно высокой прочностью. Поэтому для производ-
ства стали требуются новые, обоснованные технологии загрузки исходных 
шихтовых материалов и ведения плавки с использованием информационных 
технологий.

---

8 
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ
И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 
1.1 Краткое описание объекта информатизации 
Одним из главных продуктов черной металлургии является сталь. 
Уровень сталеплавильного производства может служить характеристикой 
общего технико-экономического уровня развития государства, так как ни 
одна отрасль промышленности не может работать без использования про-
дуктов сталелитейного производства. 
Для производства стали используются чугун, выплавляемый в домен-
ных печах, стальной лом и другие компоненты шихты. Производство стали 
осуществляется в мартеновских, конверторных и электрических печах. Кис-
лородно-конверторный способ выплавки стали считается наиболее прогрес-
сивным в настоящее время. 
Чугун является материалом, имеющим большее количество химиче-
ских элементов, таких как кремний, марганец и другие, чем сталь. После 
проведения восстановления металла в стали уменьшается концентрация уг-
лерода, кремния, марганца и ухудшающих механические свойства металла 
элементов, влияющих на качество стали.
Для получения стали необходимы следующие шихтовые материалы: 
металлосодержащие (металлическая шихта, металлические добавки), доба-
вочные (флюсовые) и окислители. Металлическая часть шихты состоит из:
•
чугуна (различные виды);
•
стального и чугунного лома;
•
продуктов прямого восстановления железа из руды;
•
ферросплавов. 
Чугуны и стальной лом обычно составляют большую часть шихты. 
Стальной лом часто является самым дешевым компонентом шихты. В ряде 
стран частью сталеплавильной шихты становится продукт прямого восста-

---

9 
новления железной руды – металлизованные окатыши, содержащие 93-98 % 
железа. 
В процессе получения стали в мартеновской печи в шихте обычно со-
держится примерно 50-60 % чугуна, остальная часть – лом. В процессе кон-
вертерного получения стали 70-90 % шихты составляет жидкий чугун. В 
электросталеплавильном производстве доля чугуна в шихте не превышает
5-25 % от общей массы шихты [1].
1.2 
Математическая 
модель 
выбора 
оптимального 
состава 
многокомпонентной плавильной шихты