【編者的話】
近年來，鋼鐵行業(yè)內提出“智能化原料場”概念。各大中型企業(yè)、研究機構針對原料場的堆取料設備無人作業(yè)、數字化料場和智能控制系統(tǒng)提升做出了不同層面的技術創(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；均量低儲增效實施方法缺失，物流精準管控難以實現(xiàn)；缺少智能決策指導的流程組網全時自動運行；料場堆取料機受制于遠程手動或半自動作業(yè)瓶頸；實際控制水平和管理水平普遍不穩(wěn)定，行業(yè)內技術水平參差不齊。
針對這些難點和問題，近期，中冶京誠開始對綠色原料場數智化管控系統(tǒng)關鍵技術進行立項研發(fā)并取得成效，一鍵式實現(xiàn)了原料場安全、有序智能生產、高效組網運行、大數據專家?guī)旃芾?、設備運維規(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)原料場的運行方式及管理模式得到轉變。
京文
在“冶金原料場綠色數智管控關鍵技術的研發(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)內智能化原料場已實施項目的現(xiàn)狀和用戶訴求，采用從運行分析、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)模式進行創(chuàng)新，改變設備維護運行模式，并充分運用現(xiàn)代物流領域新技術、數字化信息化領域新突破和多種頂端檢測、計算和模擬手段，以原料場數字化、無人化和高度智能化為著眼點，實現(xiàn)了原料場智能視覺感知、智能組網控制、智能預測—推演管理的新突破。
其研究方案及技術路線如圖所示。
四大創(chuàng)新性成果助技術走向成熟
該項目從以下4個方面著手開展研究，并建設綠色原料場數據化管控系統(tǒng)。
一是該項目面向散狀物料原料場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管控體系，通過增加堆取料機的智能作業(yè)、流程設備的智能控制和料場全部生產過程的智能管理，每年節(jié)約鋼鐵企業(yè)物流成本10%以上。
二是該項目首次開發(fā)了多維度多功能的原料場大數據專家?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、原料場內部信息等維度構建多功能的大數據專家?guī)欤òㄝ斔蛯＜規(guī)?、計量專家?guī)?、儲量專家?guī)臁⒓觽}專家?guī)斓龋⒉捎没贏I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，用計量群與時效庫存實時互證保障精準度，用實體料堆庫存數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%。
三是該項目首次開發(fā)了數字孿生場景下全時無人作業(yè)管控模型和實時動態(tài)流程組網輸送系統(tǒng)。以智能時序菜單引導作業(yè)，數字孿生過程仿真和時效庫存全景仿真輔助生產管理，實現(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體變量的“雙效作業(yè)”工作模式。在統(tǒng)一坐標網和同一模型引導下，完成料堆模型網格化分解、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、實體料堆定位、料堆變量大數據采集等任務；在每次作業(yè)中保障堆取料機安全高效作業(yè)和精準收集料堆實體數據的雙效管控系統(tǒng)，提高堆取料機作業(yè)率10%以上。
應用情況佳 降本效果好
該項目開發(fā)了冶金綠色原料場數智管控關鍵技術，實現(xiàn)了原料場儲存、配料、輸送的精準管控，使原料場的運行控制方式和管理模式得到重大轉變。該成果已獲專利授權16項，獲軟件著作權授權16項，發(fā)表相關論文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，并將應用于馬來西亞東鋼的原料場項目。
其中，首鋼京唐數智化原料場應用該項目整套創(chuàng)新成果后，整個原料場有379臺輸送設備，可組合1028條生產作業(yè)流程實現(xiàn)全時智能管控，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%。按照每年產出1000萬噸鋼計算，該項目每年可為該公司節(jié)約運行成本3060萬元；每年節(jié)約流動資金1.25億元。目前，首鋼京唐數智化原料場先后迎接多個地市級政府部門、相關鋼鐵企業(yè)考察60余次，得到好評，為數智化原料場的技術推廣應用帶來了積極示范效果。
