【編者的話】
近年來，鋼鐵行業(yè)內(nèi)提出“智能化原料場”概念。各大中型企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)針對原料場的堆取料設(shè)備無人作業(yè)、數(shù)字化料場和智能控制系統(tǒng)提升做出了不同層面的技術(shù)創(chuàng)新，但是，儲、配、供整體統(tǒng)籌理念的革新仍然不足；原料場智能化系統(tǒng)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(zhǔn)管控難以實(shí)現(xiàn)；缺少智能決策指導(dǎo)的流程組網(wǎng)全時(shí)自動運(yùn)行；料場堆取料機(jī)受制于遠(yuǎn)程手動或半自動作業(yè)瓶頸；實(shí)際控制水平和管理水平普遍不穩(wěn)定，行業(yè)內(nèi)技術(shù)水平參差不齊。
針對這些難點(diǎn)和問題，近期，中冶京誠開始對綠色原料場數(shù)智化管控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行立項(xiàng)研發(fā)并取得成效，一鍵式實(shí)現(xiàn)了原料場安全、有序智能生產(chǎn)、高效組網(wǎng)運(yùn)行、大數(shù)據(jù)專家?guī)旃芾?、設(shè)備運(yùn)維規(guī)范化、事故處理智慧化等核心功能，解決了鋼鐵企業(yè)原料場面臨的各類問題，使企業(yè)原料場的運(yùn)行方式及管理模式得到轉(zhuǎn)變。
京文
在“冶金原料場綠色數(shù)智管控關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目建設(shè)伊始，中冶京誠研發(fā)團(tuán)隊(duì)充分調(diào)研了行業(yè)內(nèi)智能化原料場已實(shí)施項(xiàng)目的現(xiàn)狀和用戶訴求，采用從運(yùn)行分析、問題查找、缺陷研究到功能提升的研究思路，對原料場的傳統(tǒng)工藝作業(yè)模式進(jìn)行創(chuàng)新，改變設(shè)備維護(hù)運(yùn)行模式，并充分運(yùn)用現(xiàn)代物流領(lǐng)域新技術(shù)、數(shù)字化信息化領(lǐng)域新突破和多種頂端檢測、計(jì)算和模擬手段，以原料場數(shù)字化、無人化和高度智能化為著眼點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了原料場智能視覺感知、智能組網(wǎng)控制、智能預(yù)測—推演管理的新突破。
其研究方案及技術(shù)路線如圖所示。
四大創(chuàng)新性成果助技術(shù)走向成熟
該項(xiàng)目從以下4個(gè)方面著手開展研究，并建設(shè)綠色原料場數(shù)據(jù)化管控系統(tǒng)。
一是該項(xiàng)目面向散狀物料原料場首次以低量均儲和高效運(yùn)行為目標(biāo)。建立智能控制、智能作業(yè)、智能管理三層互融的原料場管控體系，通過增加堆取料機(jī)的智能作業(yè)、流程設(shè)備的智能控制和料場全部生產(chǎn)過程的智能管理，每年節(jié)約鋼鐵企業(yè)物流成本10%以上。
二是該項(xiàng)目首次開發(fā)了多維度多功能的原料場大數(shù)據(jù)專家?guī)旌突贏I（人工智能）算法的動態(tài)庫存規(guī)劃模型。從廠外信息、原料用戶信息、原料場內(nèi)部信息等維度構(gòu)建多功能的大數(shù)據(jù)專家?guī)欤òㄝ斔蛯＜規(guī)?、?jì)量專家?guī)?、儲量專家?guī)?、加倉專家?guī)斓龋?，并采用基于AI算法的動態(tài)“均衡少儲”庫存規(guī)劃模型分配全品類原料占地，降低料場安全儲料總規(guī)模，用計(jì)量群與時(shí)效庫存實(shí)時(shí)互證保障精準(zhǔn)度，用實(shí)體料堆庫存數(shù)字化孿生仿真展示原料儲存現(xiàn)狀，保障原料安全儲備量不超過5%，減少存儲原料10%~20%。
三是該項(xiàng)目首次開發(fā)了數(shù)字孿生場景下全時(shí)無人作業(yè)管控模型和實(shí)時(shí)動態(tài)流程組網(wǎng)輸送系統(tǒng)。以智能時(shí)序菜單引導(dǎo)作業(yè)，數(shù)字孿生過程仿真和時(shí)效庫存全景仿真輔助生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)料場作業(yè)全流程無人化、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(xiàng)目首創(chuàng)堆取料機(jī)安全高效作業(yè)和同步精準(zhǔn)跟蹤料堆實(shí)體變量的“雙效作業(yè)”工作模式。在統(tǒng)一坐標(biāo)網(wǎng)和同一模型引導(dǎo)下，完成料堆模型網(wǎng)格化分解、作業(yè)軌跡規(guī)劃、作業(yè)邊界閉環(huán)監(jiān)視、作業(yè)量跟蹤、實(shí)體料堆定位、料堆變量大數(shù)據(jù)采集等任務(wù)；在每次作業(yè)中保障堆取料機(jī)安全高效作業(yè)和精準(zhǔn)收集料堆實(shí)體數(shù)據(jù)的雙效管控系統(tǒng)，提高堆取料機(jī)作業(yè)率10%以上。
應(yīng)用情況佳 降本效果好
該項(xiàng)目開發(fā)了冶金綠色原料場數(shù)智管控關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了原料場儲存、配料、輸送的精準(zhǔn)管控，使原料場的運(yùn)行控制方式和管理模式得到重大轉(zhuǎn)變。該成果已獲專利授權(quán)16項(xiàng)，獲軟件著作權(quán)授權(quán)16項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)論文4篇，形成國家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。近3年，該項(xiàng)目累計(jì)簽訂合同額2.43億元。截至2022年12月份，首鋼京唐公司已應(yīng)用該項(xiàng)目的整套研究成果，江陰興澄特鋼、凌源鋼鐵已應(yīng)用該項(xiàng)目的部分成果；另外，該項(xiàng)目部分成果也應(yīng)用于山東臨沂優(yōu)特鋼、江蘇聯(lián)峰鋼鐵在建項(xiàng)目，并將應(yīng)用于馬來西亞東鋼的原料場項(xiàng)目。
其中，首鋼京唐數(shù)智化原料場應(yīng)用該項(xiàng)目整套創(chuàng)新成果后，整個(gè)原料場有379臺輸送設(shè)備，可組合1028條生產(chǎn)作業(yè)流程實(shí)現(xiàn)全時(shí)智能管控，較改造前提高運(yùn)輸能力10%～20%，降低運(yùn)行能耗10%以上，延長設(shè)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1000萬噸鋼計(jì)算，該項(xiàng)目每年可為該公司節(jié)約運(yùn)行成本3060萬元；每年節(jié)約流動資金1.25億元。目前，首鋼京唐數(shù)智化原料場先后迎接多個(gè)地市級政府部門、相關(guān)鋼鐵企業(yè)考察60余次，得到好評，為數(shù)智化原料場的技術(shù)推廣應(yīng)用帶來了積極示范效果。
