黑燈工廠,也叫智能工廠,因車間內(nèi)的機(jī)器可以自動(dòng)運(yùn)作,無需燈光照明而得名。在去產(chǎn)能的大形勢(shì)下,近年來,作為中國傳統(tǒng)制造業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的中國鋼鐵業(yè)積極擁抱智能化浪潮。曾經(jīng),人們對(duì)鋼鐵工業(yè)的印象是“傻大黑粗”;如今,依托先進(jìn)的技術(shù),各大鋼鐵企業(yè)早已擺脫過去的生產(chǎn)方式,實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、無人化、智能化的華麗轉(zhuǎn)型,展現(xiàn)出全新的生產(chǎn)形態(tài)。
一座智能化的鋼鐵工廠是什么樣的?生產(chǎn)過程中又運(yùn)用了哪些高端技術(shù)?從中國最早的鋼鐵工業(yè)基地之一——包頭鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司的智能化系統(tǒng)可以管中窺豹。
自動(dòng)生產(chǎn):工業(yè)機(jī)器人大展身手 貼標(biāo)打包一氣呵成
撈渣斗被浸入池內(nèi),將池內(nèi)的鋅渣撈到鋅槽……走進(jìn)包鋼薄板廠的車間,“工人們”正在生產(chǎn)線上忙碌地工作著。不過,這些工人并不是普通的工人,而是智能化的機(jī)器人。
將機(jī)器人嵌入生產(chǎn)線,代替人去完成高強(qiáng)度、重復(fù)性乃至有危險(xiǎn)性的勞動(dòng),是國內(nèi)鋼鐵行業(yè)邁向智能制造的重要一步。這些自動(dòng)化設(shè)備不僅降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,還提升了工作的準(zhǔn)確度,節(jié)省了許多成本。薄板廠鍍鋅硅鋼部副部長王永告訴記者,廠里使用撈渣機(jī)器人后,出渣率由原先的10%現(xiàn)在降低到了9%,這降低的一個(gè)百分點(diǎn)折算到一年里面,大約就可以節(jié)省60萬元。
目前,包鋼已有多條生產(chǎn)線上崗了工業(yè)機(jī)器人。在煤焦化工分公司,回收區(qū)域硫酸銨自動(dòng)打包生產(chǎn)線高效運(yùn)轉(zhuǎn),整套生產(chǎn)線由碼垛機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人袋式抓具、自動(dòng)上袋機(jī)等組成,從打包到輸送,整個(gè)流程一氣呵成,干凈利落。在金屬制造公司,自動(dòng)貼標(biāo)簽機(jī)器人不僅能為鋼卷貼標(biāo)、掃碼,還能校驗(yàn)鋼卷信息,確認(rèn)無誤后才予以放行。金屬制造公司負(fù)責(zé)智能制造工作的高級(jí)技術(shù)主管趙建告訴記者,以前公司都是人工進(jìn)行鋼卷貼標(biāo),大概有千分之五的出錯(cuò)率。機(jī)器人嵌入生產(chǎn)線后,每臺(tái)機(jī)器人能代替一個(gè)班(約24人)的工人,可提高貼簽效率10%左右,且工序質(zhì)量明顯提高。在煉鋼廠,連鑄機(jī)自動(dòng)加渣系統(tǒng)、“一鍵式”煉鋼模式,讓工廠職工告別了臟與累。煉鋼廠的工作人員張蒙感慨地說:“以前需要人工用鐵鍬從料包中鏟出保護(hù)渣來實(shí)現(xiàn)加渣操作,大家夏天要忍受高溫下的煙熏火烤,冬天要忍受外面的刺骨寒風(fēng),現(xiàn)在臟活累活都有機(jī)器人干了,我們只需操作電腦就行了!
包鋼股份設(shè)備工程部部長郭偉說:“2019年,我們的機(jī)器人項(xiàng)目立項(xiàng)19臺(tái),今年又陸續(xù)部署了端面打磨機(jī)器人、取樣搬運(yùn)機(jī)器人等8種工業(yè)機(jī)器人,在引進(jìn)設(shè)備的同時(shí),我們也在加強(qiáng)自主研發(fā),目前已規(guī)劃了幾臺(tái)要研發(fā)的機(jī)器人。”
智慧礦山:5G網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋 無人設(shè)備協(xié)同運(yùn)作
白云鄂博,中國最大的鐵—氟—稀土綜合礦床所在地。
在包鋼的白云鄂博礦區(qū),每天都能看到幾輛高6.8米,載重170噸的“大塊頭”礦車沿著既定路線,準(zhǔn)確無誤地向指定位置運(yùn)送礦石。你以為,駕駛礦車的一定是經(jīng)驗(yàn)豐富的“老司機(jī)”,但實(shí)際上,這些轉(zhuǎn)彎靈活、遇到阻礙還會(huì)及時(shí)剎車的礦車是無人駕駛車輛。
在礦車明亮的駕駛室內(nèi),本應(yīng)由駕駛員掌控的方向盤現(xiàn)在由電控方向盤代替。油門、制動(dòng),全部為電動(dòng)傳感。靠著先進(jìn)的GPS與視覺感知技術(shù),無人駕駛礦車能夠準(zhǔn)確感知周邊環(huán)境;而強(qiáng)大的5G邊緣計(jì)算能力與核心云計(jì)算能力,讓礦車有了自動(dòng)分級(jí)決策的“大腦”。礦區(qū)工作人員楊楠介紹,這些高科技傍身的礦車不僅可以完全按照編程路線行駛,而且不受惡劣環(huán)境影響,可以說是風(fēng)雨無阻。
作為全國首個(gè)無人駕駛運(yùn)輸運(yùn)營的露天礦山,包鋼白云鄂博礦區(qū)于2018年8月迎來第一臺(tái)無人駕駛礦車的實(shí)地測(cè)驗(yàn)。如今,在不到兩年的時(shí)間內(nèi),已有4臺(tái)無人駕駛礦車在礦區(qū)正式上崗了。
據(jù)楊楠介紹,隨著礦車數(shù)量的增多,礦區(qū)依托5G網(wǎng)絡(luò),搭建了遠(yuǎn)程智能調(diào)度監(jiān)控平臺(tái),建設(shè)了“車車—車網(wǎng)—車地”通信系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)車輛的遠(yuǎn)程操控、自動(dòng)避障、實(shí)時(shí)調(diào)度。同時(shí)構(gòu)建起“露天鐵礦石石方-鐵礦原石運(yùn)輸?shù)V卡無人駕駛作業(yè)集群”,讓礦車可以協(xié)同工作,互相配合,最大程度減少了工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員數(shù)量。
自動(dòng)化的無人礦車,只是白云鄂博智慧礦山項(xiàng)目的一部分。
包鋼(集團(tuán))公司副總經(jīng)理、包鋼股份董事長李德剛表示,智能礦山建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,目前主要包括三大部分!暗谝徊糠质菬o人駕駛。除了礦車,我們還有很多鏟車也是遠(yuǎn)程操控的。包頭冬天很冷,外面氣溫有時(shí)能達(dá)到零下30多攝氏度,無人駕駛和遠(yuǎn)程操控技術(shù)可以減輕工作人員的負(fù)擔(dān)!
第二部分是無人機(jī)測(cè)繪!盁o人機(jī)可以對(duì)礦山的地理情況進(jìn)行測(cè)繪,并將數(shù)據(jù)傳回來,我們通過分析數(shù)據(jù)就能解決每天要采什么地方、采多少等問題。我們還可以依托數(shù)據(jù)建立數(shù)字模型,優(yōu)化采礦過程中的管理!
第三部分是調(diào)度系統(tǒng),這是智能礦山的核心!盎谏厦鎯蓚(gè)系統(tǒng)傳送來的數(shù)據(jù),我們可以監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程并對(duì)整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,找出最佳的控制方法。目前,正在進(jìn)行的建設(shè)項(xiàng)目有生產(chǎn)智能調(diào)度系統(tǒng)、智能礦區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)、電鏟智能管控系統(tǒng)、牙輪鉆機(jī)智能管控系統(tǒng)等。”李德剛說。
記者了解到,對(duì)于整個(gè)礦山系統(tǒng)來說,一個(gè)重要關(guān)鍵詞就是“數(shù)據(jù)”。運(yùn)營中的智慧礦山數(shù)據(jù)傳輸量非常大,必須依靠5G通信網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)。同時(shí),由于5G傳輸速度很快,網(wǎng)絡(luò)時(shí)延小于20毫秒,可以讓礦山的控制變得更快更及時(shí)。
“在智能化管理下,礦區(qū)綜合效益提升10%以上,整體能耗下降5%以上,節(jié)能環(huán)保水平也顯著提升!睏铋f,“隨著我們國家5G技術(shù)的快速發(fā)展,以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè),未來的白云鄂博礦山將會(huì)是一座集安全、綠色、智慧、人文及科學(xué)于一體的礦山!
智能倉庫:各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳 整個(gè)流程自動(dòng)跟蹤
對(duì)于一座智能工廠來說,僅僅在單個(gè)的工序點(diǎn)推進(jìn)智能化是不夠的,還要實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)化、集控化和一鍵化的更高目標(biāo)。
無人化智能倉庫,這是包鋼從工序智能化走向區(qū)域智能化的重要表現(xiàn)。
在金屬制造公司的冷軋智能倉庫,放眼望去,百米廠房內(nèi),只有機(jī)械設(shè)備在有條不紊、盡職盡責(zé)地工作。機(jī)器人把標(biāo)簽貼在鋼卷上,為鋼卷打上二維碼,這些二維碼是鋼卷的“身份證”,是串聯(lián)起庫區(qū)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵信息,只要對(duì)著它“掃一掃”,相關(guān)數(shù)據(jù)就會(huì)實(shí)時(shí)上傳至庫區(qū)管理系統(tǒng),管理人員可以輕松查詢、跟蹤。
帶著“身份證”的鋼卷在傳輸帶上稍作停留,便被有著兩條巨大吊臂的無人行車吊走入庫。金屬制造公司的技術(shù)人員董秉偉告訴記者,這些懸在空中的無人吊機(jī)“手腳靈活”,能夠準(zhǔn)確識(shí)別、吊運(yùn)鋼卷,且不會(huì)對(duì)鋼卷產(chǎn)生損耗。同時(shí),它們的安全性能很高,吊機(jī)運(yùn)行的邊界設(shè)有黃色安全隔離欄,隔離欄上每隔一段距離都有一道安全門,工作人員想要進(jìn)入庫區(qū),必須按下門上的紅色按鈕,獲得管理系統(tǒng)的許可,門才會(huì)打開,確保了無人庫安全有序運(yùn)行。
在庫區(qū)的操作室內(nèi),管理人員面前的電腦屏幕上正顯示著庫區(qū)的三維立體建模,與整個(gè)模型外面的庫區(qū)的實(shí)際運(yùn)作情況別無二致。負(fù)責(zé)整套“智能倉庫”設(shè)計(jì)改造的總工程師石愛文介紹,庫區(qū)之所以能實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)跟蹤和管控,源于它有一個(gè)智慧的“大腦”——庫區(qū)管理系統(tǒng),系統(tǒng)擁有龐大的信息網(wǎng)絡(luò),可以通過行車智能調(diào)度、路徑規(guī)劃、垛位分配等功能,完成五條生產(chǎn)線上所有鋼卷的下線入庫、上線出庫、庫內(nèi)倒垛以及所有行車和地面設(shè)備的無人作業(yè),還可以對(duì)物料進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。
智能倉庫相比傳統(tǒng)倉庫好在哪里?庫區(qū)負(fù)責(zé)人王凈說:“過去,我們的倉儲(chǔ)系統(tǒng)都是人工找位、吊運(yùn)、倒卷,很容易出現(xiàn)紕漏和安全生產(chǎn)事故,比如司機(jī)不當(dāng)?shù)踹\(yùn)會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,物料在流轉(zhuǎn)過程中可能產(chǎn)生不必要的損耗。如今,庫區(qū)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了智能化,不僅作業(yè)時(shí)間縮短了,而且鋼卷吊損率下降了90%,作業(yè)準(zhǔn)確率也大大提升。更重要的是,無人智能庫運(yùn)行后,減少了36名吊車司機(jī)和4名地面人員,目前一個(gè)班只有2個(gè)人負(fù)責(zé)吊車生產(chǎn)系統(tǒng)看護(hù)和應(yīng)急操作,每年可節(jié)省人工成本479萬元!
相關(guān)報(bào)道顯示,目前包括包鋼、寶鋼等在內(nèi)的多家國內(nèi)鋼鐵企業(yè)均已實(shí)現(xiàn)庫區(qū)無人化,一些原先需要開燈作業(yè)的崗位具備了滅燈條件。從少人化進(jìn)而到無人化,從“體力活”到“腦力活”,從工藝智能化到區(qū)域智能化,傳統(tǒng)鋼鐵業(yè)正一步步向“黑燈工廠”邁進(jìn)。(新華社) |