寫在前面的話
鋼鐵行業(yè)的兩化融合一直走在工業(yè)領域前列，具有較好的信息化基礎，經過近年來的發(fā)展，目前已基本實現自動化全流程控制。如今，“十四五”大幕開啟，正處于自動化向智能化轉變關鍵時期的鋼鐵行業(yè)該如何加快推進兩化融合，助力行業(yè)高質量發(fā)展？
為此，本期特別介紹施耐德電氣IACS無人行車系統在助力鋼廠庫區(qū)運行更安全、可靠、高效上發(fā)揮的作用。
庫區(qū)作為鋼鐵生產流程中物流銜接和生產節(jié)奏控制的重要樞紐，是鋼廠無人化和智能化建設的基礎，而行車則是庫區(qū)最重要的執(zhí)行單元。在傳統行車吊運工作中，一臺行車如果要完成一次鋼卷吊運，需要機組操作室通過對講機和吊運計劃單傳遞吊運信息，并需要行車工操控行車、庫位工找準庫位。流程不僅繁復，還存在人員需求量大、信息丟失、危險系數高等不足，且傳統行車運行維護還在數據信息、庫區(qū)安全、質量管理、運營效率、設備運維等方面尚存難題。
對此，作為無人行車市場發(fā)展的先行者和引領者，施耐德電氣利用融合創(chuàng)新技術研發(fā)了IACS無人行車系統。
該系統通過將行車自動化控制系統和庫區(qū)管理系統（WMS）有機整合起來，與鋼企的MES（制造企業(yè)生產過程執(zhí)行管理系統）、ERP（企業(yè)資源計劃）等生產管理系統對接，自動生成作業(yè)任務，根據人工智能規(guī)劃算法實現行車智能調度、跺位合理分配、危險區(qū)域自動避讓及路徑優(yōu)化等功能，自主完成入庫、出庫和倒庫等工作。
1個基礎平臺+4大核心系統
施耐德電氣IACS無人行車系統工作原理可以概括為1個基礎平臺和4大核心系統。
1個基礎平臺是指基于施耐德電氣EcoStruxure?物聯網架構，通過互聯互通的產品、敏捷穩(wěn)定的邊緣控制系統，以及豐富強大的應用、分析與服務，高度融合信息技術（IT）與運營技術（OT）系統，提高庫區(qū)自動化、信息化、智能化管理水平，并提高庫區(qū)運營效率。
4大核心系統是指庫區(qū)管理系統（WMS）、行車自動化控制系統（SCAS）、地面控制系統（GSC）、行車監(jiān)控及預測性維護系統（EHE）。
WMS主要負責庫區(qū)內產品的存儲管理，實現產品的可追溯，并對生產計劃進行管理，用數字化管理和自動生成報表來替代現有的人工管理和紙質化工作方式，優(yōu)化生產流程和管理規(guī)則，合理分配庫區(qū)存儲分布，確保庫區(qū)內的行車和地面設備安全、高效協作。該系統面向鋼鐵產品的倉庫管理，可以實現整個生產周期中每種鋼鐵產品的實時跟蹤，包括庫區(qū)作業(yè)，以及路線規(guī)劃和儲存優(yōu)化之間的協調。
SCAS承擔物料吊運工作，同時兼顧設備運行的安全性。為了實現無人化行車的高效運行，SCAS的設計充分考慮了機械因素、手自動切換因素，并采用了先進的算法以確保工作靈活性。
GSC主要分為兩部分，包括地面設備的協動系統和地面安全管理系統。地面設備協動系統負責與地面設備的通信，行車控制系統根據地面設備的實時狀態(tài)來確定行車的運行狀態(tài)及任務執(zhí)行。
EHE可實時反饋行車的作業(yè)狀態(tài)，并記錄歷史運行曲線，可動態(tài)視頻回放，幫助鋼企掌握行車在發(fā)生故障時的運行信息。相較于簡單的靜態(tài)數據，動態(tài)視頻回放的方式更加直觀，更容易幫助維護人員分析故障，減少停機時間。此外，EcoStruxure?起重專家通過數據分析和預測性維護，可幫助鋼企實現庫區(qū)智能運維，大大降低運營維護成本。
總的來看，在車間經過智能改造后，只需要編制好生產計劃、轉庫駁運計劃，IACS無人行車系統就能自動分配任務，設定行車行駛路線完成吊運作業(yè)，并可以24小時不間斷運行，提高吊運作業(yè)的標準化和連續(xù)運行作業(yè)效率，降低因人為因素造成的停機時間、往返路程、搜尋時間和倒庫次數，同時減少地面工作人員安全隱患。
解決鋼企行車運行維護六大難題
施耐德電氣IACS無人行車系統擁有12項創(chuàng)新性關鍵技術，包括實時掃描與3D識別技術、動態(tài)三軸聯動技術、閉環(huán)防搖控制技術、行車路徑優(yōu)化技術、運行中禁吊區(qū)避讓技術、多行車協作防撞技術、板坯防回轉堆放技術、動態(tài)庫區(qū)資源分配技術、AI智能調度技術、WMS仿真分析技術、TMS車輛管理技術、EHE預測性維護技術，來確保庫區(qū)運行的高效率性、高安全性和高可靠性。
其中，WMS仿真分析技術可以基于庫區(qū)實況進行虛擬仿真分析，包括驗證庫區(qū)設計和計劃分配的合理性，縮短系統的上線時間；驗證過程控制與指令的一致性，為決策人員提供合理的改進建議；分析改善系統瓶頸，開始生產之前即可確保獲得最高的作業(yè)效率。
基于此，施耐德電氣IACS無人行車系統可以解決鋼企行車運行維護六大難題。
一是信息流與實物流保持高度一致。IACS無人行車系統通過信息技術與運營技術高度融合，上下游信息得以貫通，可全程跟蹤物流信息并實時反饋給鋼企生產過程執(zhí)行管理系統，達到智能管理、自主決策、自動執(zhí)行、實時跟蹤為一體的信息流與實物流高度一致。
二是生產安全性提高。由于執(zhí)行IACS無人行車系統后的行車為無人化智能調度，減少了人與設備之間的交互，因此消除了一定的安全隱患。
三是產品質量提升。IACS無人行車系統采用精準定位、3D識別、閉環(huán)防搖等技術，可避免出現質量異材情況，并延長鋼廠設備使用壽命。
四是運營物流效率提高。IACS無人行車系統采用全局優(yōu)化算法，可實現快速定位物料，自動合理分配庫位，減少找料盤庫的時間。
五是可解決人力資源難題，并提高勞動生產率。由于無人行車，行車操作工取消，地面工作人員減少，可幫助鋼廠實現人力資源的優(yōu)化配置。
六是實現智能化運維。IACS無人行車系統可實現行車實時狀態(tài)監(jiān)視，并進行預測性維護，提高了庫區(qū)自動化和信息化管理水平。
此外，施耐德電氣非常重視安全與風險評估，對執(zhí)行的每個項目都要進行詳細的風險評估，包括針對現有安全功能的PI（安全設備的性能等級）或SIL（安全設備的安全完整性等級）認證的評估。該風險評估是根據最新的安全指令和統一規(guī)范對庫區(qū)進行的全面分析，識別所有流程、流向和狀態(tài)，以有效消除事故風險。如果有任何進入堆場的要求，該系統會檢測到相關情況，起重機會自動停止，直到要求得到確認。在手動驗證之后，操作也可以在自動模式下繼續(xù)或保持在手動模式下。同時，對特定安全區(qū)域的維護或切割，可以根據最高的安全級別進行動態(tài)配置和修改。
目前，施耐德電氣IACS無人行車系統已在寶鋼集團中國上海全自動板坯庫實現應用，并被安賽樂米塔爾推薦為其法國蒙塔泰爾高密度鋼卷庫提供幫助。（宗卞）
