圖為晉南鋼鐵正在運(yùn)行的鐵水罐車。
丁衛(wèi)國 荀志偉
在鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)中，鐵水罐扮演著至關(guān)重要的角色，它承載著高溫液態(tài)鐵水，穿梭于煉鐵與煉鋼工序之間，是連接高爐和轉(zhuǎn)爐這兩大關(guān)鍵設(shè)備的“運(yùn)輸使者”。晉南鋼鐵深知其重要性，但以往傳統(tǒng)的鐵水罐調(diào)度方式存在諸多難題，這也成為了企業(yè)尋求變革、研發(fā)鐵水罐智能調(diào)度系統(tǒng)的起點(diǎn)。
過去，晉南鋼鐵和眾多鋼鐵企業(yè)一樣，在鐵水罐軌道運(yùn)輸調(diào)度方面，多采用機(jī)車牽引配合人工調(diào)度的方式，手工進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，人工維護(hù)管理鐵水罐和運(yùn)輸設(shè)備，人力成本居高不下。并且，在人工計(jì)量時(shí)，難以對(duì)鐵水的重量、溫度、成分等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面跟蹤記錄，全憑經(jīng)驗(yàn)把控生產(chǎn)過程，精細(xì)化管理更是無從談起，這就導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和及時(shí)性都難以保證。
更為嚴(yán)重的是安全問題，人工無法對(duì)鐵水包全面測(cè)溫，不僅浪費(fèi)耐熱材料，而且一旦出現(xiàn)疏忽，有可能出現(xiàn)鐵水溢出等危險(xiǎn)情況。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)人員繁雜時(shí)，人員監(jiān)管容易被忽視，生產(chǎn)安全時(shí)刻面臨威脅。這讓企業(yè)深刻意識(shí)到傳統(tǒng)調(diào)度方式必須改變了。
面對(duì)這些痛點(diǎn)，晉南鋼鐵決心開啟鐵水罐智能調(diào)度系統(tǒng)的研發(fā)之旅。
在研發(fā)過程中，晉南鋼鐵確定了清晰明確的總體建設(shè)目標(biāo)，那就是實(shí)現(xiàn)鐵水從高爐到轉(zhuǎn)爐整個(gè)生產(chǎn)過程的全自動(dòng)化、智能化管理。利用5G+MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）的大帶寬、低時(shí)延無線網(wǎng)絡(luò)，降低人工參與度，提高生產(chǎn)效率，達(dá)成降本增效的效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程精細(xì)化管理，讓生產(chǎn)計(jì)劃可執(zhí)行、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可追溯，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化與信息化深度融合。
為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)了實(shí)施方案：先是給每個(gè)鐵水罐貼上兩個(gè)耐高溫RFID（射頻識(shí)別技術(shù)）標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽有著唯一與鐵水罐號(hào)一致的ID號(hào)，用于精準(zhǔn)識(shí)別和身份認(rèn)證；在軌道的接鐵水入口處、檢化驗(yàn)平臺(tái)下都裝有2個(gè)RFID讀寫器，通過射頻自動(dòng)識(shí)別標(biāo)簽獲取罐號(hào)；罐蓋狀態(tài)監(jiān)控也沒落下，每臺(tái)過跨車安裝4個(gè)限位開關(guān)，檢測(cè)罐蓋開合是否到位，并借助5G技術(shù)把信息傳至罐車跟蹤系統(tǒng)畫面。
不僅如此，利用5G+MEC的低時(shí)延特性，鐵水罐車實(shí)現(xiàn)了接鐵水、合蓋、行走、揭蓋等過程全部自動(dòng)化，現(xiàn)場(chǎng)無需人員操作監(jiān)視，這可是一大創(chuàng)舉。每臺(tái)過跨車還安裝行程編碼器，每條軌道安裝校零開關(guān)，行程編碼器與車輪傳動(dòng)軸連接，獲取距離信息后通過5G實(shí)現(xiàn)位置實(shí)時(shí)跟蹤。在產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)方面，通過讀取軌道衡地磅數(shù)據(jù)記錄軌道衡產(chǎn)量，讀取天車實(shí)時(shí)稱重?cái)?shù)據(jù)取穩(wěn)態(tài)平均值來記錄天車產(chǎn)量數(shù)據(jù)。
同時(shí)，為保障通信的穩(wěn)定可靠，采用了無線AP（中繼器）和5G兩套無線通信系統(tǒng)，兩條路徑互為保護(hù)。聯(lián)通5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)、工業(yè)AP客戶端等設(shè)備協(xié)同配合，將鐵水車上各類數(shù)據(jù)傳送給集控室，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控。
經(jīng)過不懈努力，晉南鋼鐵鐵水罐智能調(diào)度系統(tǒng)成功上線運(yùn)行，也隨之產(chǎn)生了顯著的效益。
在生產(chǎn)效率方面，以往現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度每班需要多人，如今每班只需一人就可以輕松應(yīng)對(duì)，大大減少了人力投入。所有鐵水產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)告別了手工方式，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量、溫度、成分等數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、匯總、傳輸，為生產(chǎn)決策提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的依據(jù)。比如，以前統(tǒng)計(jì)一爐鐵水的數(shù)據(jù)可能需要花費(fèi)半小時(shí)甚至更久，現(xiàn)在短短幾分鐘就能精準(zhǔn)獲取并傳輸?shù)较嚓P(guān)系統(tǒng)，讓生產(chǎn)節(jié)奏明顯加快。
從安全角度來看，該系統(tǒng)的智能防撞功能發(fā)揮了大作用。鐵水罐在煉鋼廠吊裝時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行行為跟蹤，一旦有碰撞周邊建筑物等潛在危險(xiǎn)，就會(huì)及時(shí)發(fā)出安全預(yù)警，安全系數(shù)大幅提升。以前工人們總是擔(dān)心吊裝過程中出現(xiàn)意外碰撞，現(xiàn)在心里踏實(shí)多了。
在精細(xì)化管理上，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取鐵水罐位置及狀態(tài)，包括罐蓋位置等，在系統(tǒng)畫面上還能直觀顯示行車記錄、車輛速度、在途的鐵水信息以及預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)過程的可視化管理。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水罐的全生命周期管理，維護(hù)保養(yǎng)信息、維修信息、使用次數(shù)等都一目了然，方便企業(yè)更好地安排鐵水罐的使用和維護(hù)計(jì)劃。
更值得一提的是，該系統(tǒng)軟硬件符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可靠性極高，哪怕二級(jí)系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)、重啟等情況，也絲毫不會(huì)影響生產(chǎn)。其完備的安全保障體系，確保了系統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)據(jù)以及與其他系統(tǒng)對(duì)接的安全性，有力地支持了業(yè)務(wù)發(fā)展，服務(wù)器、系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)平均無故障時(shí)間（MTBF）長于365天，真正做到了穩(wěn)定可靠、持續(xù)運(yùn)行。
因其優(yōu)異的應(yīng)用效果，晉南鋼鐵鐵水罐智能調(diào)度系統(tǒng)入選工信部“2021年移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用優(yōu)秀案例”名單，是山西省唯一入選項(xiàng)目。
【編·語】
在晉南鋼鐵于2020年開啟鐵水罐智能調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)的時(shí)候，行業(yè)內(nèi)成功的模式和應(yīng)用較少，所以在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，晉南鋼鐵做了大量基礎(chǔ)性和開創(chuàng)性的工作。結(jié)合鋼鐵行業(yè)的特點(diǎn)，晉南鋼鐵進(jìn)行了大量的實(shí)際調(diào)研、測(cè)試和設(shè)備選型工作，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。其最大的亮點(diǎn)是在沒有可借鑒經(jīng)驗(yàn)的前提下，較早應(yīng)用了5G技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量、溫度、成分?jǐn)?shù)據(jù)自動(dòng)采集、匯總、傳輸，為生產(chǎn)決策提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的依據(jù)。
該調(diào)度系統(tǒng)的成功研發(fā)與應(yīng)用，是鋼鐵行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的一個(gè)生動(dòng)案例，不僅讓晉南鋼鐵在降本增效、安全生產(chǎn)等方面邁出了堅(jiān)實(shí)步伐，也為整個(gè)鋼鐵行業(yè)探索智能化調(diào)度提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，有望實(shí)現(xiàn)在鋼鐵行業(yè)復(fù)制推廣。
《中國冶金報(bào)》（2024年12月03日 04版四版）
