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宗卞
寫在前面的話
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(chǔ)，經(jīng)過近年來的發(fā)展，目前已基本實現(xiàn)自動化全流程控制。如今，“十四五”大幕開啟，正處于自動化向智能化轉(zhuǎn)變關(guān)鍵時期的鋼鐵行業(yè)該如何加快推進兩化融合，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無人行車系統(tǒng)在助力鋼廠庫區(qū)運行更安全、可靠、高效上發(fā)揮的作用。
庫區(qū)作為鋼鐵生產(chǎn)流程中物流銜接和生產(chǎn)節(jié)奏控制的重要樞紐，是鋼廠無人化和智能化建設(shè)的基礎(chǔ)，而行車則是庫區(qū)最重要的執(zhí)行單元。在傳統(tǒng)行車吊運工作中，一臺行車如果要完成一次鋼卷吊運，需要機組操作室通過對講機和吊運計劃單傳遞吊運信息，并需要行車工操控行車、庫位工找準庫位。流程不僅繁復(fù)，還存在人員需求量大、信息丟失、危險系數(shù)高等不足，且傳統(tǒng)行車運行維護還在數(shù)據(jù)信息、庫區(qū)安全、質(zhì)量管理、運營效率、設(shè)備運維等方面尚存難題。
對此，作為無人行車市場發(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無人行車系統(tǒng)。
該系統(tǒng)通過將行車自動化控制系統(tǒng)和庫區(qū)管理系統(tǒng)（WMS）有機整合起來，與鋼企的MES（制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)）、ERP（企業(yè)資源計劃）等生產(chǎn)管理系統(tǒng)對接，自動生成作業(yè)任務(wù)，根據(jù)人工智能規(guī)劃算法實現(xiàn)行車智能調(diào)度、跺位合理分配、危險區(qū)域自動避讓及路徑優(yōu)化等功能，自主完成入庫、出庫和倒庫等工作。
1個基礎(chǔ)平臺+4大核心系統(tǒng)
施耐德電氣IACS無人行車系統(tǒng)工作原理可以概括為1個基礎(chǔ)平臺和4大核心系統(tǒng)。
1個基礎(chǔ)平臺是指基于施耐德電氣EcoStruxure?物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，通過互聯(lián)互通的產(chǎn)品、敏捷穩(wěn)定的邊緣控制系統(tǒng)，以及豐富強大的應(yīng)用、分析與服務(wù)，高度融合信息技術(shù)（IT）與運營技術(shù)（OT）系統(tǒng)，提高庫區(qū)自動化、信息化、智能化管理水平，并提高庫區(qū)運營效率。
4大核心系統(tǒng)是指庫區(qū)管理系統(tǒng)（WMS）、行車自動化控制系統(tǒng)（SCAS）、地面控制系統(tǒng)（GSC）、行車監(jiān)控及預(yù)測性維護系統(tǒng)（EHE）。
WMS主要負責(zé)庫區(qū)內(nèi)產(chǎn)品的存儲管理，實現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯，并對生產(chǎn)計劃進行管理，用數(shù)字化管理和自動生成報表來替代現(xiàn)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(guī)則，合理分配庫區(qū)存儲分布，確保庫區(qū)內(nèi)的行車和地面設(shè)備安全、高效協(xié)作。該系統(tǒng)面向鋼鐵產(chǎn)品的倉庫管理，可以實現(xiàn)整個生產(chǎn)周期中每種鋼鐵產(chǎn)品的實時跟蹤，包括庫區(qū)作業(yè)，以及路線規(guī)劃和儲存優(yōu)化之間的協(xié)調(diào)。
SCAS承擔(dān)物料吊運工作，同時兼顧設(shè)備運行的安全性。為了實現(xiàn)無人化行車的高效運行，SCAS的設(shè)計充分考慮了機械因素、手自動切換因素，并采用了先進的算法以確保工作靈活性。
GSC主要分為兩部分，包括地面設(shè)備的協(xié)動系統(tǒng)和地面安全管理系統(tǒng)。地面設(shè)備協(xié)動系統(tǒng)負責(zé)與地面設(shè)備的通信，行車控制系統(tǒng)根據(jù)地面設(shè)備的實時狀態(tài)來確定行車的運行狀態(tài)及任務(wù)執(zhí)行。
EHE可實時反饋行車的作業(yè)狀態(tài)，并記錄歷史運行曲線，可動態(tài)視頻回放，幫助鋼企掌握行車在發(fā)生故障時的運行信息。相較于簡單的靜態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)視頻回放的方式更加直觀，更容易幫助維護人員分析故障，減少停機時間。此外，EcoStruxure?起重專家通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測性維護，可幫助鋼企實現(xiàn)庫區(qū)智能運維，大大降低運營維護成本。
總的來看，在車間經(jīng)過智能改造后，只需要編制好生產(chǎn)計劃、轉(zhuǎn)庫駁運計劃，IACS無人行車系統(tǒng)就能自動分配任務(wù)，設(shè)定行車行駛路線完成吊運作業(yè)，并可以24小時不間斷運行，提高吊運作業(yè)的標準化和連續(xù)運行作業(yè)效率，降低因人為因素造成的停機時間、往返路程、搜尋時間和倒庫次數(shù)，同時減少地面工作人員安全隱患。
解決鋼企行車運行維護六大難題
施耐德電氣IACS無人行車系統(tǒng)擁有12項創(chuàng)新性關(guān)鍵技術(shù)，包括實時掃描與3D識別技術(shù)、動態(tài)三軸聯(lián)動技術(shù)、閉環(huán)防搖控制技術(shù)、行車路徑優(yōu)化技術(shù)、運行中禁吊區(qū)避讓技術(shù)、多行車協(xié)作防撞技術(shù)、板坯防回轉(zhuǎn)堆放技術(shù)、動態(tài)庫區(qū)資源分配技術(shù)、AI智能調(diào)度技術(shù)、WMS仿真分析技術(shù)、TMS車輛管理技術(shù)、EHE預(yù)測性維護技術(shù)，來確保庫區(qū)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(qū)實況進行虛擬仿真分析，包括驗證庫區(qū)設(shè)計和計劃分配的合理性，縮短系統(tǒng)的上線時間；驗證過程控制與指令的一致性，為決策人員提供合理的改進建議；分析改善系統(tǒng)瓶頸，開始生產(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無人行車系統(tǒng)可以解決鋼企行車運行維護六大難題。
一是信息流與實物流保持高度一致。IACS無人行車系統(tǒng)通過信息技術(shù)與運營技術(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時反饋給鋼企生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)，達到智能管理、自主決策、自動執(zhí)行、實時跟蹤為一體的信息流與實物流高度一致。
二是生產(chǎn)安全性提高。由于執(zhí)行IACS無人行車系統(tǒng)后的行車為無人化智能調(diào)度，減少了人與設(shè)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無人行車系統(tǒng)采用精準定位、3D識別、閉環(huán)防搖等技術(shù)，可避免出現(xiàn)質(zhì)量異材情況，并延長鋼廠設(shè)備使用壽命。
四是運營物流效率提高。IACS無人行車系統(tǒng)采用全局優(yōu)化算法，可實現(xiàn)快速定位物料，自動合理分配庫位，減少找料盤庫的時間。
五是可解決人力資源難題，并提高勞動生產(chǎn)率。由于無人行車，行車操作工取消，地面工作人員減少，可幫助鋼廠實現(xiàn)人力資源的優(yōu)化配置。
六是實現(xiàn)智能化運維。IACS無人行車系統(tǒng)可實現(xiàn)行車實時狀態(tài)監(jiān)視，并進行預(yù)測性維護，提高了庫區(qū)自動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(zhí)行的每個項目都要進行詳細的風(fēng)險評估，包括針對現(xiàn)有安全功能的PI（安全設(shè)備的性能等級）或SIL（安全設(shè)備的安全完整性等級）認證的評估。該風(fēng)險評估是根據(jù)最新的安全指令和統(tǒng)一規(guī)范對庫區(qū)進行的全面分析，識別所有流程、流向和狀態(tài)，以有效消除事故風(fēng)險。如果有任何進入堆場的要求，該系統(tǒng)會檢測到相關(guān)情況，起重機會自動停止，直到要求得到確認。在手動驗證之后，操作也可以在自動模式下繼續(xù)或保持在手動模式下。同時，對特定安全區(qū)域的維護或切割，可以根據(jù)最高的安全級別進行動態(tài)配置和修改。
目前，施耐德電氣IACS無人行車系統(tǒng)已在寶鋼集團中國上海全自動板坯庫實現(xiàn)應(yīng)用，并被安賽樂米塔爾推薦為其法國蒙塔泰爾高密度鋼卷庫提供幫助。
