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金沙娱樂城优特钢智能制造技术创新与实践

发表时间:2020/3/5     阅读次数:223


随着中国制造2025 国家战略规划的制定和实施,中国正实现由制造大国向制造强国的转变,智能制造已经成为新时期我国经济发展面临的重大课题。制造业数字化、网络化、智能化是新一轮工业革命的核心技术,是中国制造2025的制高点、突破口和主攻方向。

长期以来,优特钢生产企业由于其钢种种类多,订单批量小,实现智能化的生产组织和生产调度难度更大。2020年,金沙娱樂城旗下北京京诚鼎宇管理系统有限公司结合优特钢企业的生产特点、管理需求,采用最新的智能制造系统体系架构对国内某龙头特钢企业钢轧事业部信息化系统进行整体构建与升级。

本次智能制造系统的实施范围从炼钢车间的废钢配料开始,覆盖电炉、LF、RH、连铸、铸坯库、加热炉、轧线和精整,主要系统目标如下:

(1) 实现依据订单的动态排产和智能调度管理;

(2) 建立全流程质量管控和质量分析大数据平台,有效的稳定和提高产品质量,实现快速的质量问题分析追溯和在线质量预警;

(3) 在产线的关键岗位集成智能控制技术和机器人技术,实现无人化生产,降低人工劳动强度。

 

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图1 智能化系统整体架构


本次智能制造系统的建设,不仅是信息化系统层面的提升,通过充分结合工业互联网、大数据及人工智能等先进技术的同时,有效集成VD智能AI破空判断、电极自动接长设备、取样机器人、铸坯贴标机器人、样棒存取桁架机器人等各类智能化设备,进一步减轻工人劳动强度,提高作业效率与安全,同时确保生产信息的完整和准确性,提升生产质量的可追溯性。通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术,实现设计过程、制造过程的智能化,从而达成信息技术和智能技术与生产过程的深度融合与集成。

本次智能制造系统建设基于以下几个特点进行开展:

1. 智能化网络与云平台

通过建立互联互通整体网络,实现全流程生产数据自动收集,利用实时数据库对所有生产过程、设备、能源数据进行采集,并结合大数据存储平台为过程预警、数据挖掘、质量追溯功能提供高效、可扩展的数据平台。通过采集存储长周期的历史数据为智能AI、设备分析诊断提供数据基础。

利用虚拟化技术和云平台技术对硬件资源进行实时、灵活的管理和扩展,减少资源浪费;实现操作系统部署模板化,提高部署效率高,利用系统快照技术使得数据的安全性更有保障。

同时利用无线终端、条码打印设备、移动手持终端、无线网络覆盖等技术实现智能库管理,对原有分散的坯库、精整区域的生产信息进行跟踪与采集,利用新一代的智能装备及移动应用技术,提高数据自采率,降低劳动成本,释放人力资源。

2. 智能化管控中心

建设钢轧事业部智能管控中心,实现对炼钢、轧钢分厂生产、设备、能源等主要业务的集中一体化调度,提高钢轧事业部整体生产调度组织和指挥协调的效率。

 

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图2智能化管控中心效果图


建立智能决策分析系统,对企业的生产计划执行、各工序的质量违规事件、误工原因和时长、设备运行和点巡检等进行动态分析展示,及时发现各种质量问题和故障隐患,动态掌控各车间的生产情况。

智能决策分析系统基于三维数字化平台打造虚拟的数字孪生工厂,实现主要产线和设备的全生命周期管理,以数字化为核心,实现设计信息、运维信息的整体集成,提高故障响应和处理能力,提高运维效率。

看板系统通过提炼多业务多层级的关键统计指标,采用图形化的方式向各级管理者展示关键KPI指标,实现生产调度、能源调度、设备运维等多种业务结合的一体化管理模式。

 

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图3数字化工厂与决策看板系统


3. 智能过程控制系统

建立过程控制系统对生产过程进行跟踪指导控制,针对轧钢车间高速轧制的生产特点,利用实时数据库进行生产过程全数据的毫秒级采集,在大数据平台中利用大规模统计与搜索引擎融合技术实现亚秒级在线分析。

通过对生产过程关键工艺参数进行在线实时分析判断,通过冷热数据分级存储,毫秒级实时关键字检索及历史分析的高评结果信息为业务人员提供工艺操作的实时指导,对影响产品质量结果的异常操作进行预警,并结合质量分析结果对当前工艺过程进行评价。

 

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图4 轧线在线跟踪系统


建立整套实时在线的监控、预警、指导、评价体系,融合二级专家模型技术和大数据人工智能算法的优点,为实现炼钢、轧钢终点温度、终点成分、终点性能的全面高精度智能化预测奠定基础。

4. 智能生产管理系统

智能生产管理系统实现从订单、排产、质量、作业、成本到库存发货等生产全流程智能化管理。智能化排产快速分解销售订单,预测订单交货期、跟踪订单全流程,确定最优的生产工艺和路线,采用数学模型与智能优化算法,平衡钢、轧各生产环节的综合能力,实现多工序、多钢种的复杂工序排产计划。

全流程质量管控和质量设计,可满足国家、企业、用户等多重质量标准需要和质量分析管理;通过在线监测技术、全自动检验和实时监控等实现产品质量标准管理、质量设计、检化验数据跟踪、质量过程控制和分析。可依据产品订单、批次、时间段等多个维度,追踪生产过程中每个工序的关键工艺参数的分布情况,以图形化的形式直观展现生产过程及产品的质量检验特性及判定结果。


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图5智能生产管理系统CPK分析


智能化库存管理实现物料入库、倒库、出库的库位跟踪和定位,可通过移动APP和天车无线定位技术实现灵活配置,清晰管理中间产品和成品的库区、库位及物料属性。

精准化的生产成本核算,通过生产全过程动态成本费用归集和分配,实现定额成本、标准成本和计划成本的管理,有效进行成本预测、监控、分析和考核,最终达到生产成本日分析、日结算,实现动态成本管控。

5. 大数据系统

建立大数据分析平台对生产过程数据进行深入分析挖掘,完善产品设计、质量控制、设备维护等知识库的积累。结合其他信息化系统对产品制造过程进行全流程闭环管控,实现全流程质量自动分析、自动追溯,为公司全面监控质量过程,优化质量标准及工艺规范提供支持平台。建立大数据的人工智能算法为工序终点预测、钢轧优化排产、新钢种研发、视频识别等提供全方位的技术支撑服务。

 

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图6大数据系统实时追溯


6. 智能机器人应用

本项目在炼钢、轧钢的生产关键工位通过集成智能机器人设备,实现无人化、智能化管理。包含电极自动接长设备、钢坯智能贴标机器人、样棒存取桁架机器人、取样机器人等。

在炼钢与轧钢衔接区域,利用现代化的数字标签技术及智能机器人进行自动贴标,确保生产信息的完整,提升产品质量的可追溯性,实现炼钢、轧钢对产品的自动识别及坯料库智能管理。

在轧钢车间利用样棒存取桁架机器人改善效验操作流程,大大缩短操作时间,杜绝人员近身操作的安全隐患,同时减少样品磕碰降低损失,产线生产效率大大提升,员工的工作环境和工作强度得到显著改善。


结语

传统钢铁企业信息化系统架构通常包含过程控制管理(二级)系统、生产执行管理(三级)系统,单纯实现了数据采集、计划管理、生产实绩、质量管理、库存管理等功能。

金沙娱樂城公司已经在国内实施了多个优特钢企业的智能生产管理系统,本次智能化整体方案基于集中管控的理念,结合云平台、智能设备、数字化工厂、大数据等先进技术打造新一代的智能管控平台,建立炼钢、轧钢生产统一的应用平台,贯彻“一个中心、一个平台、一个地图”的整体智能制造理念,实现钢铁企业生产调度和质量管控水平的全面提升。


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