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大口徑不銹鋼管
您的位置:網(wǎng)站首頁 > 新聞動態(tài) > 大口徑不銹鋼管 > 正文基于大口徑不銹鋼管企業(yè)高爐生產(chǎn)的大數(shù)據(jù)應用
隨著中國制造2025國家戰(zhàn)略的深入發(fā)展,國家不斷制定落實一系列措施來推動中國制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型升級。同時,大口徑不銹鋼管企業(yè)的智能制造、綠色、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等議題成為討論的焦點。其中重要的手段就是大口徑不銹鋼管企業(yè)深度應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù),通過工業(yè)化和信息化的深度融合,推進企業(yè)智能制造技術(shù)落地應用,加快推動傳統(tǒng)大口徑不銹鋼管企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。利用大數(shù)據(jù)分析,研究模擬高爐“黑箱”內(nèi)部作業(yè)情況,為生產(chǎn)調(diào)度決策提供指導依據(jù),從而提高生產(chǎn)效率,降低能源消耗及生產(chǎn)損耗,以實現(xiàn)降低煉鐵生產(chǎn)成本。文章通過對大數(shù)據(jù)在煉鐵高爐生產(chǎn)過程中的應用設想加以敘述。
煉鐵工序是直面企業(yè)外部復雜多變的原料采購環(huán)境,要消化原料質(zhì)量波動對生產(chǎn)的影響;在生產(chǎn)過程各工序錯綜復雜難以協(xié)同優(yōu)化控制,操作過程仍以人工經(jīng)驗和主觀判斷為主,煉鐵知識難以轉(zhuǎn)化、沉淀、復用,技術(shù)提升過程面對高爐“黑箱”內(nèi)部的物理場難以解析的問題,難以做到爐況的長期穩(wěn)定等。這就導致了整個煉鐵過程基本都是依賴與人而不是智人在管理和控制,生產(chǎn)過程的標準化、智能化體系難以建立,以及行業(yè)企業(yè)內(nèi)各煉鐵廠技術(shù)經(jīng)濟指標參差不齊的問題。
1依托基礎感知器件
現(xiàn)場PLC/DCS->實現(xiàn)智能化物質(zhì)/能量/信息組織管理(通過各工藝單元智能管理系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)控制自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應)->進而實現(xiàn)產(chǎn)線集中監(jiān)控及智能化經(jīng)營服務(通過硬件層面+軟件層面智能化系統(tǒng)整合,實現(xiàn)產(chǎn)線各工藝單元的智能管理,同時基于平臺整合鐵前MES業(yè)務功能實現(xiàn)企業(yè)大數(shù)據(jù)智能分析及智能化經(jīng)營服務)。將數(shù)據(jù)標準進行統(tǒng)一,實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)共享、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資產(chǎn)智能分析以及產(chǎn)線的集中智能監(jiān)控經(jīng)營。
2煉鐵云邊協(xié)同的生產(chǎn)運營管理模式
“云”即指平臺,在數(shù)據(jù)中心的基礎上搭建大數(shù)據(jù)分析平臺對中長期數(shù)據(jù)挖掘分析,實現(xiàn)操作制度的優(yōu)化和長周期的爐況分析、診斷與決策,同時整合鐵前MES業(yè)務功能,打通采購—生產(chǎn)—管理數(shù)據(jù)孤島及業(yè)務孤島!斑叀奔粗父鞴に噯卧闹悄芄芾硐到y(tǒng),在煉鐵各工藝單元的主控制建立運用機理建模和人工智能實現(xiàn)工況診斷的智能管理系統(tǒng),實現(xiàn)“工業(yè)傳感+物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)感知”—“機理模型+知識庫智能診斷”—“大數(shù)據(jù)+機器學習優(yōu)化決策及協(xié)同管理”的煉鐵的智造智管。因此大數(shù)據(jù)在煉鐵高爐生產(chǎn)過程中應用主要包含“云”和“邊”兩個維度(協(xié)同優(yōu)化),旨在推動煉鐵高爐操作技術(shù)、管理水平的提升,進而實現(xiàn)鐵前制造過程的標準化、智能化。
3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺
IaaS、PaaS和SaaS的新型架構(gòu)建立煉鐵大數(shù)據(jù)平臺,采用分布式數(shù)據(jù)處理和任務調(diào)度,經(jīng)濟高效的完成數(shù)據(jù)集成,實現(xiàn)高效率、規(guī)范化數(shù)據(jù)處理流程。平臺技術(shù)架構(gòu)的設計考慮到大口徑不銹鋼管行業(yè)大數(shù)據(jù)應用的時效性、周期性和復雜性,制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和接口規(guī)范,實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的上傳和存儲。結(jié)合數(shù)據(jù)展示分析挖掘的實際需要,選擇內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)、時序數(shù)據(jù)庫、對象數(shù)據(jù)庫以及分布式數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的混搭式數(shù)據(jù)存儲架構(gòu),充分發(fā)揮各類型數(shù)據(jù)庫的特點,從而更好的實現(xiàn)在線監(jiān)測、時序分析、設備報警、大數(shù)據(jù)分析等業(yè)務應用場景。
4建立決策支持的管理信息中心,打造智能領導駕駛艙
專門針對產(chǎn)線生產(chǎn)狀態(tài)、成本、管理情況的總體分析展示,為企業(yè)內(nèi)部領導及相關(guān)高管提供的指標分析型系統(tǒng)。打破數(shù)據(jù)隔離,實現(xiàn)指標分析及決策場景落地。通過詳盡的生產(chǎn)指標、安全指標、成本指標等體系,實時反映煉鐵產(chǎn)線的運行狀態(tài),將采集的數(shù)據(jù)形象化、直觀化、具體化,打造智能領導駕駛艙,同時還可以支持直接下鉆到各工藝單元。
5煉鐵高爐大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)
平臺技術(shù)架構(gòu)要考慮到大口徑不銹鋼管行業(yè)大數(shù)據(jù)應用的時效性、周期性和復雜性,制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和接口規(guī)范。結(jié)合數(shù)據(jù)展示分析挖掘的實際需要,選擇內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)、時序數(shù)據(jù)庫、對象數(shù)據(jù)庫以及分布式數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的混搭式數(shù)據(jù)存儲架構(gòu),充分發(fā)揮各類型數(shù)據(jù)庫的特點,從而更好的實現(xiàn)在線監(jiān)測、時序分析、設備報警、大數(shù)據(jù)分析等業(yè)務應用場景。采用分布式數(shù)據(jù)處理和任務調(diào)度,經(jīng)濟高效的完成數(shù)據(jù)集成,實現(xiàn)高效率、規(guī)范化數(shù)據(jù)處理流程。
5.1數(shù)據(jù)采集治理存儲
數(shù)據(jù)采集部分,支持串口、OPC、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、用戶自定義報文等多種通訊方式與不同設備或第三方系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊,采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準,無縫鏈接大數(shù)據(jù)平臺,實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場多元異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集,對于一級控制系統(tǒng)數(shù)據(jù),提供分布式數(shù)據(jù)緩沖池,支持毫秒級數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)緩存,可配置虛擬點,外掛復雜業(yè)務數(shù)據(jù)處理服務,實現(xiàn)復雜業(yè)務數(shù)據(jù)的加工處理整合。
5.2高爐智能管理系統(tǒng)
系統(tǒng)基于高爐水溫差、爐缸熱電偶、爐頂成像等整體監(jiān)測系統(tǒng),采集高爐一級操作數(shù)據(jù)、軌道衡、檢化驗等系統(tǒng)數(shù)據(jù)建立支撐整個系統(tǒng)高效準確運行數(shù)據(jù)倉庫。運用高爐冶煉機理模型(冶金熱力學、動力學模型、冶金物理化學)、專家推理機及移動互聯(lián)等先進技術(shù)建立了服務于煉鐵廠的安全預警、生產(chǎn)操作優(yōu)化、智能診斷、生產(chǎn)管理、在線監(jiān)測、實時預警等一系列豐富的業(yè)務功能,推動煉鐵生產(chǎn)過程向數(shù)字化、網(wǎng)絡化及智能化轉(zhuǎn)型。
5.3安全生產(chǎn)預警模塊
通過高爐安全生產(chǎn)預警模塊,在統(tǒng)一的坐標系下定制化建立安全預警標準,打通包括冷卻壁熱負荷監(jiān)測、爐缸爐底侵蝕、壁體溫度巡檢、風口檢漏和高爐全景視圖等各安全監(jiān)測模型的數(shù)據(jù)孤島,為操作人員提供整個爐體縱向、徑向的整體化安全監(jiān)測巡檢。
5.4操作冶煉工藝模塊
通過高爐生產(chǎn)操作工藝模塊,結(jié)合包括布料模型、氣流分布、操作爐型、送風制度、爐缸平衡、爐缸活躍性、爐渣粘度、動態(tài)鏡像、平衡計算等對高爐生產(chǎn)具有指導意義的操作模型,可視化監(jiān)控高爐,實現(xiàn)高爐上部調(diào)劑、中部調(diào)劑和下部調(diào)劑全方面的數(shù)字化、模型化。
5.5智能診斷模塊
通過爐況智能診斷模塊,提供包括爐況智能診斷推理機、多維變量爐況預警、爐況變化關(guān)聯(lián)性分析等智能模型實現(xiàn)爐況的自動分析、診斷、預判,給出相應爐況的操作建議并支持下發(fā)一級實現(xiàn)閉環(huán)控制(下發(fā)一級功能需甲方自動化配合實施)的功能通過自學習實現(xiàn)工長操作層面的自感知-自分析-自決策-自執(zhí)行的高爐智能優(yōu)化。
5.6爐況智能診斷推理機
高爐推理機內(nèi)提前錄入完整的高爐爐況識別知識庫以及診斷規(guī)則。爐況知識庫主要分為爐料質(zhì)量、高爐行程類、爐體和爐熱等四大類。高爐行程類又包括空穴、塌料、懸料、管道、料線、煤氣分布類型等子規(guī)則。高爐爐體類包括,爐缸堆積、結(jié)瘤、活躍指數(shù),爐墻侵蝕,渣皮脫落行程等子規(guī)則,爐熱類包括爐熱趨勢判斷和漏水等兩個子類,其中每個子類還包括不同程度的多種現(xiàn)象預報和對應的動作指導。
5.7爐況變化關(guān)聯(lián)性分析
針對高爐實際操作和煉鐵流程來看,主要關(guān)注的是高爐操作和狀態(tài)參數(shù)同其它參數(shù)的關(guān)系,將所有涉及高爐生產(chǎn)的原料數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、經(jīng)濟指標數(shù)據(jù)做相關(guān)性矩陣分析,從大數(shù)據(jù)的角度簡單分析影響各個參數(shù)的因子。選擇高爐操作者關(guān)心的任意兩組數(shù),求得其階段關(guān)聯(lián)系數(shù)的變化,以此來調(diào)整優(yōu)化高爐工長操作,提高高爐操作的穩(wěn)定性和方向性,防止誤判、盲目操作。
5.8多維變量爐況提前預警
首先將現(xiàn)場關(guān)注的、對爐況波動反映比較特征明顯的多維數(shù)據(jù)作為訓練集合,利用PCA算法進行降維處理,將樣本主要部分進行三維凸包處理得到正常爐況時期的凸包包裹范圍,將次要部分進行SPE處理得到正常爐況SPE控制限。將訓練后得到的凸包包裹范圍與SPE控制限樣本應用于現(xiàn)場實時數(shù)據(jù),進行檢測,一旦有超過凸包包裹范圍或者SPE控制限表明有異常爐況。
5.9生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊
通過高爐生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊,提供包括物料編碼、原燃料信息、渣鐵信息、有害元素、燒結(jié)礦質(zhì)量跟蹤等生產(chǎn)過程管理模型;根據(jù)自動讀取的原燃料數(shù)據(jù)實現(xiàn)閉環(huán)配料,同時實現(xiàn)電子報表的定制化生成,完全取代紙質(zhì)報表;此外實現(xiàn)對整個高爐生產(chǎn)過程長短周期的分析自動生成報告,分別在工長、爐長、廠長或?qū)<覍用鎸崿F(xiàn)為綜合判斷調(diào)整爐況提供更加清晰的依據(jù),為專家制定出最優(yōu)的調(diào)整策略及方向。
5.10數(shù)據(jù)資產(chǎn)倉庫模塊
通過高爐數(shù)據(jù)資產(chǎn)倉庫模塊,整合高爐一級PLC系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、三級檢化驗系統(tǒng)和高爐智能管理系統(tǒng)等各系統(tǒng),將實時生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)、上料數(shù)據(jù)、爐頂布料數(shù)據(jù)、入爐原燃料數(shù)據(jù)、熱電偶數(shù)據(jù)、水溫差數(shù)據(jù)、渣鐵成分數(shù)據(jù)、各模型計算結(jié)果數(shù)據(jù)等進行一代爐役的存儲形成數(shù)據(jù)資產(chǎn),并可按周期定期進行平均值、極值、標準差等數(shù)據(jù)統(tǒng)計,保障一代爐役的數(shù)據(jù)追溯。
綜上所述,大數(shù)據(jù)在煉鐵高爐生產(chǎn)中的應用,必須建立在煉鐵各工藝智能單元及基礎硬件監(jiān)測基礎上的,通過對各生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實時采集和監(jiān)測,最終形成智造過程數(shù)據(jù)分析中心和共享中心。同時,運用大數(shù)據(jù)分析工具及技術(shù),實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的分析,為現(xiàn)場專家、廠級領導及技術(shù)科研發(fā)人員綜合判斷生成經(jīng)營管理狀態(tài)、調(diào)整生成工況提供更加清晰的依據(jù)。幫助企業(yè)實現(xiàn)從單一傳統(tǒng)大口徑不銹鋼管制造設備監(jiān)測到基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的整體監(jiān)測、分析和診斷的體系建立;助力從產(chǎn)線數(shù)字化管控到企業(yè)級全局分析再到集團對標決策的整體優(yōu)化,提升生產(chǎn)效率,創(chuàng)新管理模式。
文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司
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