【編者的話】
近年來，鋼鐵行業內提出“智能化原料場”概念。各大中型企業、研究機構針對原料場的堆取料設備無人作業、數字化料場和智能控制系統提升做出了不同層面的技術創新，但是，儲、配、供整體統籌理念的革新仍然不足；原料場智能化系統未形成層級分明、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；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瓶頸；實際控制水平和管理水平普遍不穩定，行業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關鍵技術進行立項研發并取得成效，一鍵式實現了原料場安全、有序智能生產、高效組網運行、大數據專家庫管理、設備運維規范化、事故處理智慧化等核心功能，解決了鋼鐵企業原料場面臨的各類問題，使企業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與應用”項目建設伊始，中冶京誠研發團隊充分調研了行業內智能化原料場已實施項目的現狀和用戶訴求，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，對原料場的傳統工藝作業模式進行創新，改變設備維護運行模式，并充分運用現代物流領域新技術、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。
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、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、流程設備的智能控制和料場全部生產過程的智能管理，每年節約鋼鐵企業物流成本10%以上。
二是該項目首次開發了多維度多功能的原料場大數據專家庫和基于AI（人工智能）算法的動態庫存規劃模型。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庫（包括輸送專家庫、計量專家庫、儲量專家庫、加倉專家庫等），并采用基于AI算法的動態“均衡少儲”庫存規劃模型分配全品類原料占地，降低料場安全儲料總規模，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了數字孿生場景下全時無人作業管控模型和實時動態流程組網輸送系統。以智能時序菜單引導作業，數字孿生過程仿真和時效庫存全景仿真輔助生產管理，實現料場作業全流程無人化、智能化，流程空耗比減少至3%～8%，輸送能力提高10%以上。
四是該項目首創堆取料機安全高效作業和同步精準跟蹤料堆實體變量的“雙效作業”工作模式。在統一坐標網和同一模型引導下，完成料堆模型網格化分解、作業軌跡規劃、作業邊界閉環監視、作業量跟蹤、實體料堆定位、料堆變量大數據采集等任務；在每次作業中保障堆取料機安全高效作業和精準收集料堆實體數據的雙效管控系統，提高堆取料機作業率10%以上。
應用情況佳 降本效果好
該項目開發了冶金綠色原料場數智管控關鍵技術，實現了原料場儲存、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特鋼、江蘇聯峰鋼鐵在建項目，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條生產作業流程實現全時智能管控，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約運行成本3060萬元；每年節約流動資金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。
