【編者的話(huà)】
近年來(lái)，鋼鐵行業(yè)內提出“智能化原料場(chǎng)”概念。各大中型企業(yè)、研究機構針對原料場(chǎng)的堆取料設備無(wú)人作業(yè)、數字化料場(chǎng)和智能控制系統提升做出了不同層面的技術(shù)創(chuàng )新，但是，儲、配、供整體統籌理念的革新仍然不足；原料場(chǎng)智能化系統未形成層級分明、功能清晰的整體框架；均量低儲增效實(shí)施方法缺失，物流精準管控難以實(shí)現；缺少智能決策指導的流程組網(wǎng)全時(shí)自動(dòng)運行；料場(chǎng)堆取料機受制于遠程手動(dòng)或半自動(dòng)作業(yè)瓶頸；實(shí)際控制水平和管理水平普遍不穩定，行業(yè)內技術(shù)水平參差不齊。
針對這些難點(diǎn)和問(wèn)題，近期，中冶京誠開(kāi)始對綠色原料場(chǎng)數智化管控系統關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行立項研發(fā)并取得成效，一鍵式實(shí)現了原料場(chǎng)安全、有序智能生產(chǎn)、高效組網(wǎng)運行、大數據專(zhuān)家庫管理、設備運維規范化、事故處理智慧化等核心功能，解決了鋼鐵企業(yè)原料場(chǎng)面臨的各類(lèi)問(wèn)題，使企業(yè)原料場(chǎng)的運行方式及管理模式得到轉變。
京文
在“冶金原料場(chǎng)綠色數智管控關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應用”項目建設伊始，中冶京誠研發(fā)團隊充分調研了行業(yè)內智能化原料場(chǎng)已實(shí)施項目的現狀和用戶(hù)訴求，采用從運行分析、問(wèn)題查找、缺陷研究到功能提升的研究思路，對原料場(chǎng)的傳統工藝作業(yè)模式進(jìn)行創(chuàng )新，改變設備維護運行模式，并充分運用現代物流領(lǐng)域新技術(shù)、數字化信息化領(lǐng)域新突破和多種頂端檢測、計算和模擬手段，以原料場(chǎng)數字化、無(wú)人化和高度智能化為著(zhù)眼點(diǎn)，實(shí)現了原料場(chǎng)智能視覺(jué)感知、智能組網(wǎng)控制、智能預測—推演管理的新突破。
其研究方案及技術(shù)路線(xiàn)如圖所示。
四大創(chuàng )新性成果助技術(shù)走向成熟
該項目從以下4個(gè)方面著(zhù)手開(kāi)展研究，并建設綠色原料場(chǎng)數據化管控系統。
一是該項目面向散狀物料原料場(chǎng)首次以低量均儲和高效運行為目標。建立智能控制、智能作業(yè)、智能管理三層互融的原料場(chǎng)管控體系，通過(guò)增加堆取料機的智能作業(yè)、流程設備的智能控制和料場(chǎng)全部生產(chǎn)過(guò)程的智能管理，每年節約鋼鐵企業(yè)物流成本10%以上。
二是該項目首次開(kāi)發(fā)了多維度多功能的原料場(chǎng)大數據專(zhuān)家庫和基于A(yíng)I（人工智能）算法的動(dòng)態(tài)庫存規劃模型。從廠(chǎng)外信息、原料用戶(hù)信息、原料場(chǎng)內部信息等維度構建多功能的大數據專(zhuān)家庫（包括輸送專(zhuān)家庫、計量專(zhuān)家庫、儲量專(zhuān)家庫、加倉專(zhuān)家庫等），并采用基于A(yíng)I算法的動(dòng)態(tài)“均衡少儲”庫存規劃模型分配全品類(lèi)原料占地，降低料場(chǎng)安全儲料總規模，用計量群與時(shí)效庫存實(shí)時(shí)互證保障精準度，用實(shí)體料堆庫存數字化孿生仿真展示原料儲存現狀，保障原料安全儲備量不超過(guò)5%，減少存儲原料10%~20%。
三是該項目首次開(kāi)發(fā)了數字孿生場(chǎng)景下全時(shí)無(wú)人作業(yè)管控模型和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)流程組網(wǎng)輸送系統。以智能時(shí)序菜單引導作業(yè)，數字孿生過(guò)程仿真和時(shí)效庫存全景仿真輔助生產(chǎn)管理，實(shí)現料場(chǎng)作業(yè)全流程無(wú)人化、智能化，流程空耗比減少至3%～8%，輸送能力提高10%以上。
四是該項目首創(chuàng )堆取料機安全高效作業(yè)和同步精準跟蹤料堆實(shí)體變量的“雙效作業(yè)”工作模式。在統一坐標網(wǎng)和同一模型引導下，完成料堆模型網(wǎng)格化分解、作業(yè)軌跡規劃、作業(yè)邊界閉環(huán)監視、作業(yè)量跟蹤、實(shí)體料堆定位、料堆變量大數據采集等任務(wù)；在每次作業(yè)中保障堆取料機安全高效作業(yè)和精準收集料堆實(shí)體數據的雙效管控系統，提高堆取料機作業(yè)率10%以上。
應用情況佳 降本效果好
該項目開(kāi)發(fā)了冶金綠色原料場(chǎng)數智管控關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了原料場(chǎng)儲存、配料、輸送的精準管控，使原料場(chǎng)的運行控制方式和管理模式得到重大轉變。該成果已獲專(zhuān)利授權16項，獲軟件著(zhù)作權授權16項，發(fā)表相關(guān)論文4篇，形成國家標準1項，團體標準1項。近3年，該項目累計簽訂合同額2.43億元。截至2022年12月份，首鋼京唐公司已應用該項目的整套研究成果，江陰興澄特鋼、凌源鋼鐵已應用該項目的部分成果；另外，該項目部分成果也應用于山東臨沂優(yōu)特鋼、江蘇聯(lián)峰鋼鐵在建項目，并將應用于馬來(lái)西亞?wèn)|鋼的原料場(chǎng)項目。
其中，首鋼京唐數智化原料場(chǎng)應用該項目整套創(chuàng )新成果后，整個(gè)原料場(chǎng)有379臺輸送設備，可組合1028條生產(chǎn)作業(yè)流程實(shí)現全時(shí)智能管控，較改造前提高運輸能力10%～20%，降低運行能耗10%以上，延長(cháng)設備使用年限10%以上，減少原料采購占用資金10%～15%。按照每年產(chǎn)出1000萬(wàn)噸鋼計算，該項目每年可為該公司節約運行成本3060萬(wàn)元；每年節約流動(dòng)資金1.25億元。目前，首鋼京唐數智化原料場(chǎng)先后迎接多個(gè)地市級政府部門(mén)、相關(guān)鋼鐵企業(yè)考察60余次，得到好評，為數智化原料場(chǎng)的技術(shù)推廣應用帶來(lái)了積極示范效果。
