中國冶金報 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
宗卞
寫(xiě)在前面的話(huà)
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，經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展，目前已基本實(shí)現自動(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(chē)系統在助力鋼廠(chǎng)庫區運行更安全、可靠、高效上發(fā)揮的作用。
庫區作為鋼鐵生產(chǎn)流程中物流銜接和生產(chǎn)節奏控制的重要樞紐，是鋼廠(chǎng)無(wú)人化和智能化建設的基礎，而行車(chē)則是庫區最重要的執行單元。在傳統行車(chē)吊運工作中，一臺行車(chē)如果要完成一次鋼卷吊運，需要機組操作室通過(guò)對講機和吊運計劃單傳遞吊運信息，并需要行車(chē)工操控行車(chē)、庫位工找準庫位。流程不僅繁復，還存在人員需求量大、信息丟失、危險系數高等不足，且傳統行車(chē)運行維護還在數據信息、庫區安全、質(zhì)量管理、運營(yíng)效率、設備運維等方面尚存難題。
對此，作為無(wú)人行車(chē)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(chē)系統。
該系統通過(guò)將行車(chē)自動(dòng)化控制系統和庫區管理系統（WMS）有機整合起來(lái)，與鋼企的MES（制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執行管理系統）、ERP（企業(yè)資源計劃）等生產(chǎn)管理系統對接，自動(dòng)生成作業(yè)任務(wù)，根據人工智能規劃算法實(shí)現行車(chē)智能調度、跺位合理分配、危險區域自動(dòng)避讓及路徑優(yōu)化等功能，自主完成入庫、出庫和倒庫等工作。
1個(gè)基礎平臺+4大核心系統
施耐德電氣IACS無(wú)人行車(chē)系統工作原理可以概括為1個(gè)基礎平臺和4大核心系統。
1個(gè)基礎平臺是指基于施耐德電氣EcoStruxure?物聯(lián)網(wǎng)架構，通過(guò)互聯(lián)互通的產(chǎn)品、敏捷穩定的邊緣控制系統，以及豐富強大的應用、分析與服務(wù)，高度融合信息技術(shù)（IT）與運營(yíng)技術(shù)（OT）系統，提高庫區自動(dòng)化、信息化、智能化管理水平，并提高庫區運營(yíng)效率。
4大核心系統是指庫區管理系統（WMS）、行車(chē)自動(dòng)化控制系統（SCAS）、地面控制系統（GSC）、行車(chē)監控及預測性維護系統（EHE）。
WMS主要負責庫區內產(chǎn)品的存儲管理，實(shí)現產(chǎn)品的可追溯，并對生產(chǎn)計劃進(jìn)行管理，用數字化管理和自動(dòng)生成報表來(lái)替代現有的人工管理和紙質(zhì)化工作方式，優(yōu)化生產(chǎn)流程和管理規則，合理分配庫區存儲分布，確保庫區內的行車(chē)和地面設備安全、高效協(xié)作。該系統面向鋼鐵產(chǎn)品的倉庫管理，可以實(shí)現整個(gè)生產(chǎn)周期中每種鋼鐵產(chǎn)品的實(shí)時(shí)跟蹤，包括庫區作業(yè)，以及路線(xiàn)規劃和儲存優(yōu)化之間的協(xié)調。
SCAS承擔物料吊運工作，同時(shí)兼顧設備運行的安全性。為了實(shí)現無(wú)人化行車(chē)的高效運行，SCAS的設計充分考慮了機械因素、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，包括地面設備的協(xié)動(dòng)系統和地面安全管理系統。地面設備協(xié)動(dòng)系統負責與地面設備的通信，行車(chē)控制系統根據地面設備的實(shí)時(shí)狀態(tài)來(lái)確定行車(chē)的運行狀態(tài)及任務(wù)執行。
EHE可實(shí)時(shí)反饋行車(chē)的作業(yè)狀態(tài)，并記錄歷史運行曲線(xiàn)，可動(dòng)態(tài)視頻回放，幫助鋼企掌握行車(chē)在發(fā)生故障時(shí)的運行信息。相較于簡(jiǎn)單的靜態(tài)數據，動(dòng)態(tài)視頻回放的方式更加直觀(guān)，更容易幫助維護人員分析故障，減少停機時(shí)間。此外，EcoStruxure?起重專(zhuān)家通過(guò)數據分析和預測性維護，可幫助鋼企實(shí)現庫區智能運維，大大降低運營(yíng)維護成本。
總的來(lái)看，在車(chē)間經(jīng)過(guò)智能改造后，只需要編制好生產(chǎn)計劃、轉庫駁運計劃，IACS無(wú)人行車(chē)系統就能自動(dòng)分配任務(wù)，設定行車(chē)行駛路線(xiàn)完成吊運作業(yè)，并可以24小時(shí)不間斷運行，提高吊運作業(yè)的標準化和連續運行作業(yè)效率，降低因人為因素造成的停機時(shí)間、往返路程、搜尋時(shí)間和倒庫次數，同時(shí)減少地面工作人員安全隱患。
解決鋼企行車(chē)運行維護六大難題
施耐德電氣IACS無(wú)人行車(chē)系統擁有12項創(chuàng )新性關(guān)鍵技術(shù)，包括實(shí)時(shí)掃描與3D識別技術(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(chē)路徑優(yōu)化技術(shù)、運行中禁吊區避讓技術(shù)、多行車(chē)協(xié)作防撞技術(shù)、板坯防回轉堆放技術(shù)、動(dòng)態(tài)庫區資源分配技術(shù)、AI智能調度技術(shù)、WMS仿真分析技術(shù)、TMS車(chē)輛管理技術(shù)、EHE預測性維護技術(shù)，來(lái)確保庫區運行的高效率性、高安全性和高可靠性。
其中，WMS仿真分析技術(shù)可以基于庫區實(shí)況進(jìn)行虛擬仿真分析，包括驗證庫區設計和計劃分配的合理性，縮短系統的上線(xiàn)時(shí)間；驗證過(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(chē)系統可以解決鋼企行車(chē)運行維護六大難題。
一是信息流與實(shí)物流保持高度一致。IACS無(wú)人行車(chē)系統通過(guò)信息技術(shù)與運營(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)程執行管理系統，達到智能管理、自主決策、自動(dòng)執行、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。由于執行IACS無(wú)人行車(chē)系統后的行車(chē)為無(wú)人化智能調度，減少了人與設備之間的交互，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(chē)系統采用精準定位、3D識別、閉環(huán)防搖等技術(shù)，可避免出現質(zhì)量異材情況，并延長(cháng)鋼廠(chǎng)設備使用壽命。
四是運營(yíng)物流效率提高。IACS無(wú)人行車(chē)系統采用全局優(yōu)化算法，可實(shí)現快速定位物料，自動(dòng)合理分配庫位，減少找料盤(pán)庫的時(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(chē)，行車(chē)操作工取消，地面工作人員減少，可幫助鋼廠(chǎng)實(shí)現人力資源的優(yōu)化配置。
六是實(shí)現智能化運維。IACS無(wú)人行車(chē)系統可實(shí)現行車(chē)實(shí)時(shí)狀態(tài)監視，并進(jìn)行預測性維護，提高了庫區自動(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)險評估，對執行的每個(gè)項目都要進(jìn)行詳細的風(fēng)險評估，包括針對現有安全功能的PI（安全設備的性能等級）或SIL（安全設備的安全完整性等級）認證的評估。該風(fēng)險評估是根據最新的安全指令和統一規范對庫區進(jìn)行的全面分析，識別所有流程、流向和狀態(tài)，以有效消除事故風(fēng)險。如果有任何進(jìn)入堆場(chǎng)的要求，該系統會(huì )檢測到相關(guān)情況，起重機會(huì )自動(dòng)停止，直到要求得到確認。在手動(dòng)驗證之后，操作也可以在自動(dòng)模式下繼續或保持在手動(dòng)模式下。同時(shí)，對特定安全區域的維護或切割，可以根據最高的安全級別進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置和修改。
目前，施耐德電氣IACS無(wú)人行車(chē)系統已在寶鋼集團中國上海全自動(dòng)板坯庫實(shí)現應用，并被安賽樂(lè )米塔爾推薦為其法國蒙塔泰爾高密度鋼卷庫提供幫助。
