中國(guó)冶金報(bào) 中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)
宗卞
寫(xiě)在前面的話
鋼鐵行業(yè)的兩化融合一直走在工業(yè)領(lǐng)域前列，具有較好的信息化基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展，目前已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全流程控制。如今，“十四五”大幕開(kāi)啟，正處于自動(dòng)化向智能化轉(zhuǎn)變關(guān)鍵時(shí)期的鋼鐵行業(yè)該如何加快推進(jìn)兩化融合，助力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展？
為此，本期特別介紹施耐德電氣IACS無(wú)人行車系統(tǒng)在助力鋼廠庫(kù)區(qū)運(yùn)行更安全、可靠、高效上發(fā)揮的作用。
庫(kù)區(qū)作為鋼鐵生產(chǎn)流程中物流銜接和生產(chǎn)節(jié)奏控制的重要樞紐，是鋼廠無(wú)人化和智能化建設(shè)的基礎(chǔ)，而行車則是庫(kù)區(qū)最重要的執(zhí)行單元。在傳統(tǒng)行車吊運(yùn)工作中，一臺(tái)行車如果要完成一次鋼卷吊運(yùn)，需要機(jī)組操作室通過(guò)對(duì)講機(jī)和吊運(yùn)計(jì)劃單傳遞吊運(yùn)信息，并需要行車工操控行車、庫(kù)位工找準(zhǔn)庫(kù)位。流程不僅繁復(fù)，還存在人員需求量大、信息丟失、危險(xiǎn)系數(shù)高等不足，且傳統(tǒng)行車運(yùn)行維護(hù)還在數(shù)據(jù)信息、庫(kù)區(qū)安全、質(zhì)量管理、運(yùn)營(yíng)效率、設(shè)備運(yùn)維等方面尚存難題。
對(duì)此，作為無(wú)人行車市場(chǎng)發(fā)展的先行者和引領(lǐng)者，施耐德電氣利用融合創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)了IACS無(wú)人行車系統(tǒng)。
該系統(tǒng)通過(guò)將行車自動(dòng)化控制系統(tǒng)和庫(kù)區(qū)管理系統(tǒng)（WMS）有機(jī)整合起來(lái)，與鋼企的MES（制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行管理系統(tǒng)）、ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）等生產(chǎn)管理系統(tǒng)對(duì)接，自動(dòng)生成作業(yè)任務(wù)，根據(jù)人工智能規(guī)劃算法實(shí)現(xiàn)行車智能調(diào)度、跺位合理分配、危險(xiǎn)區(qū)域自動(dòng)避讓及路徑優(yōu)化等功能，自主完成入庫(kù)、出庫(kù)和倒庫(kù)等工作。
1個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)+4大核心系統(tǒng)
施耐德電氣IACS無(wú)人行車系統(tǒng)工作原理可以概括為1個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)和4大核心系統(tǒng)。
1個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)是指基于施耐德電氣EcoStruxure?物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，通過(guò)互聯(lián)互通的產(chǎn)品、敏捷穩(wěn)定的邊緣控制系統(tǒng)，以及豐富強(qiáng)大的應(yīng)用、分析與服務(wù)，高度融合信息技術(shù)（IT）與運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）系統(tǒng)，提高庫(kù)區(qū)自動(dòng)化、信息化、智能化管理水平，并提高庫(kù)區(qū)運(yùn)營(yíng)效率。
4大核心系統(tǒng)是指庫(kù)區(qū)管理系統(tǒng)（WMS）、行車自動(dòng)化控制系統(tǒng)（SCAS）、地面控制系統(tǒng)（GSC）、行車監(jiān)控及預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)（EHE）。
WMS主要負(fù)責(zé)庫(kù)區(qū)內(nèi)產(chǎn)品的存儲(chǔ)管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯，并對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行管理，用數(shù)字化管理和自動(dòng)生成報(bào)表來(lái)替代現(xiàn)有的人工管理和紙質(zhì)化工作方式，優(yōu)化生產(chǎn)流程和管理規(guī)則，合理分配庫(kù)區(qū)存儲(chǔ)分布，確保庫(kù)區(qū)內(nèi)的行車和地面設(shè)備安全、高效協(xié)作。該系統(tǒng)面向鋼鐵產(chǎn)品的倉(cāng)庫(kù)管理，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)周期中每種鋼鐵產(chǎn)品的實(shí)時(shí)跟蹤，包括庫(kù)區(qū)作業(yè)，以及路線規(guī)劃和儲(chǔ)存優(yōu)化之間的協(xié)調(diào)。
SCAS承擔(dān)物料吊運(yùn)工作，同時(shí)兼顧設(shè)備運(yùn)行的安全性。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人化行車的高效運(yùn)行，SCAS的設(shè)計(jì)充分考慮了機(jī)械因素、手自動(dòng)切換因素，并采用了先進(jìn)的算法以確保工作靈活性。
GSC主要分為兩部分，包括地面設(shè)備的協(xié)動(dòng)系統(tǒng)和地面安全管理系統(tǒng)。地面設(shè)備協(xié)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)與地面設(shè)備的通信，行車控制系統(tǒng)根據(jù)地面設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)來(lái)確定行車的運(yùn)行狀態(tài)及任務(wù)執(zhí)行。
EHE可實(shí)時(shí)反饋行車的作業(yè)狀態(tài)，并記錄歷史運(yùn)行曲線，可動(dòng)態(tài)視頻回放，幫助鋼企掌握行車在發(fā)生故障時(shí)的運(yùn)行信息。相較于簡(jiǎn)單的靜態(tài)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)視頻回放的方式更加直觀，更容易幫助維護(hù)人員分析故障，減少停機(jī)時(shí)間。此外，EcoStruxure?起重專家通過(guò)數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)性維護(hù)，可幫助鋼企實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)智能運(yùn)維，大大降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。
總的來(lái)看，在車間經(jīng)過(guò)智能改造后，只需要編制好生產(chǎn)計(jì)劃、轉(zhuǎn)庫(kù)駁運(yùn)計(jì)劃，IACS無(wú)人行車系統(tǒng)就能自動(dòng)分配任務(wù)，設(shè)定行車行駛路線完成吊運(yùn)作業(yè)，并可以24小時(shí)不間斷運(yùn)行，提高吊運(yùn)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和連續(xù)運(yùn)行作業(yè)效率，降低因人為因素造成的停機(jī)時(shí)間、往返路程、搜尋時(shí)間和倒庫(kù)次數(shù)，同時(shí)減少地面工作人員安全隱患。
解決鋼企行車運(yùn)行維護(hù)六大難題
施耐德電氣IACS無(wú)人行車系統(tǒng)擁有12項(xiàng)創(chuàng)新性關(guān)鍵技術(shù)，包括實(shí)時(shí)掃描與3D識(shí)別技術(shù)、動(dòng)態(tài)三軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)、閉環(huán)防搖控制技術(shù)、行車路徑優(yōu)化技術(shù)、運(yùn)行中禁吊區(qū)避讓技術(shù)、多行車協(xié)作防撞技術(shù)、板坯防回轉(zhuǎn)堆放技術(shù)、動(dòng)態(tài)庫(kù)區(qū)資源分配技術(shù)、AI智能調(diào)度技術(shù)、WMS仿真分析技術(shù)、TMS車輛管理技術(shù)、EHE預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)，來(lái)確保庫(kù)區(qū)運(yùn)行的高效率性、高安全性和高可靠性。
其中，WMS仿真分析技術(shù)可以基于庫(kù)區(qū)實(shí)況進(jìn)行虛擬仿真分析，包括驗(yàn)證庫(kù)區(qū)設(shè)計(jì)和計(jì)劃分配的合理性，縮短系統(tǒng)的上線時(shí)間；驗(yàn)證過(guò)程控制與指令的一致性，為決策人員提供合理的改進(jìn)建議；分析改善系統(tǒng)瓶頸，開(kāi)始生產(chǎn)之前即可確保獲得最高的作業(yè)效率。
基于此，施耐德電氣IACS無(wú)人行車系統(tǒng)可以解決鋼企行車運(yùn)行維護(hù)六大難題。
一是信息流與實(shí)物流保持高度一致。IACS無(wú)人行車系統(tǒng)通過(guò)信息技術(shù)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)高度融合，上下游信息得以貫通，可全程跟蹤物流信息并實(shí)時(shí)反饋給鋼企生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行管理系統(tǒng)，達(dá)到智能管理、自主決策、自動(dòng)執(zhí)行、實(shí)時(shí)跟蹤為一體的信息流與實(shí)物流高度一致。
二是生產(chǎn)安全性提高。由于執(zhí)行IACS無(wú)人行車系統(tǒng)后的行車為無(wú)人化智能調(diào)度，減少了人與設(shè)備之間的交互，因此消除了一定的安全隱患。
三是產(chǎn)品質(zhì)量提升。IACS無(wú)人行車系統(tǒng)采用精準(zhǔn)定位、3D識(shí)別、閉環(huán)防搖等技術(shù)，可避免出現(xiàn)質(zhì)量異材情況，并延長(zhǎng)鋼廠設(shè)備使用壽命。
四是運(yùn)營(yíng)物流效率提高。IACS無(wú)人行車系統(tǒng)采用全局優(yōu)化算法，可實(shí)現(xiàn)快速定位物料，自動(dòng)合理分配庫(kù)位，減少找料盤(pán)庫(kù)的時(shí)間。
五是可解決人力資源難題，并提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。由于無(wú)人行車，行車操作工取消，地面工作人員減少，可幫助鋼廠實(shí)現(xiàn)人力資源的優(yōu)化配置。
六是實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)維。IACS無(wú)人行車系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)行車實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視，并進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，提高了庫(kù)區(qū)自動(dòng)化和信息化管理水平。
此外，施耐德電氣非常重視安全與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)執(zhí)行的每個(gè)項(xiàng)目都要進(jìn)行詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，包括針對(duì)現(xiàn)有安全功能的PI（安全設(shè)備的性能等級(jí)）或SIL（安全設(shè)備的安全完整性等級(jí)）認(rèn)證的評(píng)估。該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是根據(jù)最新的安全指令和統(tǒng)一規(guī)范對(duì)庫(kù)區(qū)進(jìn)行的全面分析，識(shí)別所有流程、流向和狀態(tài)，以有效消除事故風(fēng)險(xiǎn)。如果有任何進(jìn)入堆場(chǎng)的要求，該系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到相關(guān)情況，起重機(jī)會(huì)自動(dòng)停止，直到要求得到確認(rèn)。在手動(dòng)驗(yàn)證之后，操作也可以在自動(dòng)模式下繼續(xù)或保持在手動(dòng)模式下。同時(shí)，對(duì)特定安全區(qū)域的維護(hù)或切割，可以根據(jù)最高的安全級(jí)別進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置和修改。
目前，施耐德電氣IACS無(wú)人行車系統(tǒng)已在寶鋼集團(tuán)中國(guó)上海全自動(dòng)板坯庫(kù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，并被安賽樂(lè)米塔爾推薦為其法國(guó)蒙塔泰爾高密度鋼卷庫(kù)提供幫助。
