江蘇永鋼5G固廢利用智能轉(zhuǎn)底爐工廠項(xiàng)目
1．案例概述
針對(duì)冶金過程固廢循環(huán)利用，轉(zhuǎn)底爐工廠可以對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的塵泥、污泥等進(jìn)行提純處理，得到可用于煉鋼生產(chǎn)的金屬化球團(tuán)，還原出來的鋅、鉛、硫等可以進(jìn)一步形成產(chǎn)品。
黨的十九大報(bào)告指出，要加快建設(shè)制造強(qiáng)國，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。江蘇永鋼緊抓時(shí)代發(fā)展要求，配合國家發(fā)展戰(zhàn)略，依托5G信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和智能化設(shè)備建設(shè)轉(zhuǎn)底爐智能工廠，實(shí)現(xiàn)各類運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、分析與拋送，通過對(duì)工廠、關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)字建模，融合工藝、質(zhì)量、設(shè)備、物流、成本等多維多源信息，建立三維環(huán)境下的數(shù)據(jù)可視化交互展示與智慧運(yùn)營平臺(tái)，為轉(zhuǎn)底爐的日常生產(chǎn)、調(diào)度、控制等作業(yè)提供全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)服務(wù)。
永鋼在循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用和綠色工廠水平上再上一個(gè)新臺(tái)階。同時(shí)得益于人工智能和工業(yè)生產(chǎn)的全面結(jié)合，智能工廠成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐DRI生產(chǎn)流程精細(xì)化、生產(chǎn)操作自動(dòng)化和生產(chǎn)效率高效化的運(yùn)行，量化管控轉(zhuǎn)底爐工藝參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)控制，有益于實(shí)現(xiàn)安全、綠色、高效、低能耗的生產(chǎn)全流程，降低人員培訓(xùn)成本，推廣轉(zhuǎn)底爐工藝促進(jìn)綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
2．應(yīng)用場(chǎng)景
場(chǎng)景1：5G智能裝備，無人行車提升安全性
來源：中國電信股份有限公司蘇州分公司
圖 102 VR巡檢
提供5G+VR導(dǎo)覽、5G+VR巡檢、無人行車等多應(yīng)用輔助用戶遠(yuǎn)程協(xié)作。員工身在中控室，通過VR模擬車間的真實(shí)環(huán)境導(dǎo)覽與漫游廠區(qū)；設(shè)置一名“虛擬員工”，通過制定巡檢路線，實(shí)現(xiàn)一鍵開啟智能巡檢，代替真人在現(xiàn)場(chǎng)巡檢，通過這名“虛擬員工”的視角，在制定好的路線中查看相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)；操作人員只需在后臺(tái)指定目標(biāo)區(qū)域并給出行車運(yùn)行指令，由行車自動(dòng)完成上料、卸料工作。5G+VR導(dǎo)覽、5G+VR巡檢、無人行車等多應(yīng)用解決了用戶遠(yuǎn)程協(xié)作的需求，有效降低了廠區(qū)監(jiān)管以及運(yùn)行成本。
場(chǎng)景2：5G設(shè)備管理，設(shè)備全生命周期管理
采集設(shè)備信息，實(shí)現(xiàn)檢修記錄、驗(yàn)收記錄、關(guān)鍵設(shè)備功能精度可追溯和故障的閉環(huán)管理，確保轉(zhuǎn)底爐設(shè)施設(shè)備的高效、穩(wěn)定運(yùn)行；采集原輔料信息，確保物料的質(zhì)量是有保障并可追溯的；采集工藝規(guī)程、生產(chǎn)控制參數(shù)、工序質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行固化，建立計(jì)算模型，關(guān)鍵來料情況調(diào)整工藝控制，確保能夠適應(yīng)物料的變化和滿足生產(chǎn)需求；采集設(shè)施設(shè)備參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量控制數(shù)據(jù)確保產(chǎn)品質(zhì)量。所有的數(shù)據(jù)都將匯集至大數(shù)據(jù)平臺(tái)，經(jīng)過系統(tǒng)分析后下達(dá)操作指令，大幅減少生產(chǎn)過程中的人工干預(yù)，提高生產(chǎn)過程可控性，提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)過程的損耗。
圖形化的展示界面實(shí)現(xiàn)對(duì)廠區(qū)設(shè)備的整體智能化管控，為轉(zhuǎn)底爐工廠的日常運(yùn)行、調(diào)度、控制等作業(yè)提供可視化的數(shù)據(jù)服務(wù)，降低運(yùn)營成本。此外，實(shí)時(shí)采集的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息與運(yùn)維參數(shù)信息，可以通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練建設(shè)轉(zhuǎn)底爐數(shù)學(xué)模型，不僅可以結(jié)合模型算法實(shí)現(xiàn)預(yù)防性的設(shè)備診斷、預(yù)警與維修，還可以量化管控轉(zhuǎn)底爐工藝參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)流程。
場(chǎng)景3：5G能耗管理智能化
圖 103 能源管理運(yùn)營云平臺(tái)
圖 104 生產(chǎn)可視化平臺(tái)
結(jié)合5G技術(shù)，構(gòu)建工廠專屬的能源管理并接入永鋼能源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用智能工廠內(nèi)部的能耗數(shù)據(jù)采集和管理，支撐永鋼公司級(jí)的能源調(diào)度和管理要求，通過公司級(jí)的能耗管理向下層層追溯，可以做到工序、班組、產(chǎn)品的能源精細(xì)化管理，大幅減少能源浪費(fèi)。
表 4 冶金塵泥處理量25萬噸的轉(zhuǎn)底爐工廠能耗對(duì)比表
能耗 | 智能轉(zhuǎn)底爐工廠 | 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)底爐工廠 |
耗電（kw·h(kWh)） | 1056794 | 1997484 |
焦?fàn)t煤氣（m3） | — | 532196 |
高爐煤氣（m3） | 4989103 | — |
轉(zhuǎn)爐煤氣（m3） | 7542801 | 8112951 |
氮?dú)猓?/span>m3） | 2563168 | 1351333 |
工業(yè)清水（噸） | 6617 | 5911 |
除鹽水（噸） | 10339 | 12601 |
人力資源（人/班） | 10 | 30 |
工序能耗（kgce/噸） | ≤190.907 | ≤220.98 |
場(chǎng)景4：物流跟蹤追溯
通過集成5G、RFID電子標(biāo)簽、移動(dòng)應(yīng)用等數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原輔料從發(fā)出到接收的全流程跟蹤與管控，同時(shí)原輔料的質(zhì)量信息、重量、物流信息、成本信息隨原輔料同步傳輸。通過APP可以快速查詢到設(shè)施設(shè)備的基礎(chǔ)信息（數(shù)字化交付的數(shù)據(jù)），從設(shè)施設(shè)備的采購、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、檢修、到最終報(bào)廢，實(shí)現(xiàn)全生命周期管理工裝APP管理，隨時(shí)隨地能夠通過移動(dòng)終端掃描設(shè)備二維碼進(jìn)行查詢。通過RIFD物流跟蹤追溯系統(tǒng)降低了人力成本消耗。
場(chǎng)景5：5G安全環(huán)保，保證生命健康
圖 105 智能可視安全帽
圖 106 定位監(jiān)測(cè)手環(huán)
圖 107 人員定位及可視化系統(tǒng)
固廢利用智能工廠配備高精度人員定位管理系統(tǒng)，結(jié)合移動(dòng)定位技術(shù)和5G通信技術(shù)，為員工配置智能定位手環(huán)，隨時(shí)檢測(cè)人員活動(dòng)范圍并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人員健康狀態(tài)，以防員工危險(xiǎn)區(qū)域發(fā)生意外。解決人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)狀態(tài)無法實(shí)時(shí)監(jiān)管的問題，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐廠區(qū)人員管控?zé)o死角，確保人員的生命安全有保障，降低管理成本。
3．案例總結(jié)
生產(chǎn)精益化、透明化、數(shù)字化水平顯著提升。應(yīng)用RFID、二維碼等方式對(duì)生產(chǎn)資源進(jìn)行自動(dòng)、半自動(dòng)識(shí)別，運(yùn)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)各層級(jí)資源之間的信息交互，工廠的自動(dòng)化信息、數(shù)據(jù)采集率達(dá)到95%。建有的MES、質(zhì)量管理、設(shè)備管理等系統(tǒng)已覆蓋工廠生產(chǎn)制造全過程。研發(fā)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控的故障預(yù)測(cè)、微檢修、VR檢修、人員定位健康監(jiān)控等系統(tǒng)則可以有效對(duì)人和物的安全進(jìn)行分析、評(píng)估、預(yù)防、規(guī)避，大幅提高安全生產(chǎn)水平。
表 5 冶金塵泥處理量25萬噸的固廢利用智能工廠成效
智能轉(zhuǎn)底爐工廠 | 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)底爐工廠 | ||
生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率（%） | ≥98% | ≤72% | |
DRI球團(tuán) | 粉化率（%） | ＜20% | ＞25 |
金屬化率（%） | 70 | 65 | |
員工總數(shù)（人） | 40 | 129 | |
（含原料）成本（元/噸） | 1456.88 | 952.41 | |
每月收益（元/噸） | 1385.14 | 1132.27 | |
粉塵濃度（mg/Nm3） | ＜5 | ＜10 | |
SO2（mg/Nm3） | ＜30 | ＜50 | |
NOx（mg/Nm3） | ＜150 | ＜200 | |
綜合生產(chǎn)績(jī)效全面提升，行業(yè)內(nèi)具有示范意義。項(xiàng)目綜合應(yīng)用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，形成了5G+模式的全連接能力，為傳統(tǒng)工業(yè)制造賦能，為“綠色制造、智能制造”目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)的支撐。建成后的智能轉(zhuǎn)底爐工廠，轉(zhuǎn)底爐工廠的信息化、智能化水平、作業(yè)率、作業(yè)人員配置率、能耗水平以及產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)等各項(xiàng)運(yùn)行績(jī)效指標(biāo)均大幅改善，對(duì)行業(yè)發(fā)展具有積極意義，項(xiàng)目先后獲評(píng)“智能標(biāo)桿工廠”，江蘇省級(jí)智能車間，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供新動(dòng)能、作出新貢獻(xiàn)。
表 6 固廢利用智能工廠績(jī)效指標(biāo)優(yōu)化情況
指標(biāo)名稱 | 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)底爐工廠實(shí)績(jī) | 智能轉(zhuǎn)底爐工廠實(shí)績(jī) | 優(yōu)化情況 |
生產(chǎn)效率（%） | 72% | 98% | 提高36.1% |
運(yùn)營成本（元/噸） | 1456.88 | 952.41 | 降低34.6% |
產(chǎn)品不良品率（%） | 3.4% | 1.8% | 降低47.1% |
能源利用率（%） | 52% | 68% | 降低23.5% |
圖 108 固廢利用智能工廠智能標(biāo)桿工廠榮譽(yù)證書
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