安钢构建“四位一体”管控模式、推进智能机器人制造的实践

近年来,我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。为了适应新时代的要求,安钢坚持 “创新驱动、品质领先、提质增效、转型发展”总体战略,努力推进精益化标准化管理和过程控制智能化,支撑高端制造,提高产品质量稳定性。通过自主研发,安钢已建立了质检“四位一体”管控模式,并掌握了智能机器人替代人工岗位的关键技术,为发展智能制造迈出坚实步伐。

1 安钢质检“四位一体”管控模式

1.1 系统概述

对能源、制造业领域需要大量采购大宗原燃料的企业而言,外进大宗原燃料的取样、制样、检测和化验是企业质量检测处工作职能的重要组成部分,覆盖范围涵盖进厂煤、矿、合金和辅料等十几个品种、近百种物料。原燃料成本是企业生产经营成本的主要组成部分,大多数企业都存在如下情况:1)取样过程中存在人为作弊风险;取样工作环境恶劣,效率低下;存在信息孤岛,数据不能实时共享。2)制样岗位及人员分散,工作效率低;加密系统效率低、缺少全过程监管监控;现场环境恶劣,样品易污染。3)样品流转过程中,送样车辆不能远程监控,存在途中换样风险,且不易进行追溯和调查。4)实验室现有检验模式缺少信息化技术手段支撑,检测结果无法自动采集,实验数据需要人工计算或手工填写并上传信息化系统;在检测过程中具有主观经验支配性,可能会对检验结果产生影响;无法实现数据实时采集和业务全程监控。5)样品的存储和调用由人为控制,缺乏信息化管理,在存放位置、调用和放回过程存在人为因素影响,不能追根溯源。6)原燃料质检过程中的取样、送样、制样和检/化验环节没有形成闭环,任何一个环节出现问题,都可能影响质检数据结果。

为有效解决上述问题,安钢集团对进厂煤和矿原有取样、送样、制样和检/化验业务进行改造升级,建设进厂原燃料全流程自动化检验系统,将原来相对分散的业务流程进行有机整合,形成“四位一体”全流程闭环管理,提高取样和检验效率,从而大幅提升质量管理水平和工作效率,有效避免了人为干预和作弊现象的发生,为满足铁前生产需求,降本增效,扭亏为盈夯实基础。

1.2 远程取样控制系统

1)智能取样消息转发系统,完成取样现场与集中取样中心的消息通讯。消息转发服务收到取样申请后,将任务随机分配到取样大厅某个取样员,达到现场司机永远不知道哪个取样员取样,远程取样大厅中的取样员也永远不知道下次要对哪个取样点做业务的效果,有效提升系统防作弊能力。

2)智能取样系统,完成视频图像车厢的定位(画框)、取样点的随机分配、皮带与刮板的联动控制、视频信息、语音信息的处理,以及与各信息化平台的交互、快灰分析信息的查询等。

3)自动控制系统,与现场智能采集系统接口,通过可编程逻辑控制器(PLC)对取样机进行有效控制,实现取样大厅远程对现场设备进行精确控制,并能够接受实时反馈结果,完成设备启动、急停和恢复功能。改造缩分机PLC控制程序,对缩分机进行有效控制。

4)对快灰分析仪、封包机和喷码机进行联动,对样本进行后续处理,改变人工干预方式。

5)与各信息化平台建立数据桥梁,将取样过程数据与信息化系统,智能物流系统数据共享,利用信息化手段规范和提升质检流程监管水平。

1.3 制样中心及样品流转管理系统

1)送样远程监控系统,包括单兵系统和送样车的监控。利用3G无线通讯技术,实现送样员从送样处到制样中心全流程的监控,监控人员可以在制样中心实时监控送样每个环节,并且能够远程控制送样车辆车门的开关,做到送样流程透明化,避免人为因素的干扰。

2)智能门禁系统,利用指纹识别技术对进出制样中心的人员进行管理,不相关人员不能进入,实现了送制样人员和其他人员的环境隔离。

3)制样中心管理软件。主要功能有:样品信息的增删改查、保留样的存储管理、制样人员的随机派工、样品的编码、人员考勤、权限管理等。

4)制样中心。将制样由分散管理变为集中管理,提高劳动效率,便于统一规范管理,同时也减少廉洁风险的发生。

1.4 实验室信息管理系统

实验室信息管理系统(LIMS)利用网络技术和数据库技术,将独立分散的各个设备汇聚在一起,对样品的检测数据进行实时采集并存储在统一的数据库中,提供检测数据的实时查询和历史查询。根据质检委托要求对样品检测数据进行数据分析和挖掘。

1)数据实时采集和状态实时显示。将各个设备检测数据通过数据接口采集到配套电脑,在软件上显示数值或者图谱。进行检测项目时,对设备的检测结果进行实时采集(需要厂家提供通讯协议和数据文件格式),并通过网络存储至数据库中。

2)信息检测校验和结果自动生成。手工检测模式下,需要将检测结果输入系统;自动检测模式下,最终检测结果自动录入到LIMS,无需手动干预;若检测出得到的是中间检测结果,LIMS提供自动生成功能,即根据预先设定的计算方法得出最后的检测结果,无需人工二次计算。

3)数据严格审核,方便过程追溯。样品所有检测完成后,由检测员提交数据,主管人员对数据结果进行严格审核。如果认为检测结果存在问题,可以通过系统追溯整个检验流程中的每一个关键环节,对发现的错误进行校正。如果结果严格符合标准,则打印质检报告,对质检委托单位进行反馈。

4)强大的权限管理。系统设有操作人员、审核人员、管理人员三种权限,分别具有不同的查询控制权限,没有对应权限则无法执行相关操作。其中:操作人员只有当前检测岗位仪表的查看、录入、修改等权限;审核人员具有审核数据权限和所有设备数据采集的查询功能,但没有采集界面的修改录入功能;管理人员除了具有审核人员的全部的功能,还具有添加修改用户权限的功能。权限管理配置方便,可以根据需要由系统管理人员进行相应的增加、删除、修改。同时,权限的分配增强了数据的安全性,每个人只分管自己负责的工作,无法对其他人员进行干预,减少了中间过程中人为干扰的影响。

2 安钢智能机器人替代人工岗位的实践

以钢铁冶金为主体产业的安钢集团目前还是属于劳动密集型行业,尽管高度自动化的生产线越来越普及,但在各个连续作业线之间依然存在众多的人工环节,这些岗位往往处于高温、高噪音和强辐射的环境下,同时伴随着各种安全隐患,解决这些自动化盲点正是工业机器人应用发展趋势之一。经过不断的技术攻关,安钢集团已经掌握智能工业机器人集成技术,并已开始在各个生产线上进行实践。

2.1 机器人在全自动金属拉伸实验上的应用

金属拉伸实验是钢铁成品质量检测中的关键环节,传统操作中,无论是棒材还是板材都需要人员参与整个实验过程。安钢集团对其所属物理实验室的一台200吨拉力机进行了自动化改造,实现了包括机器人上下料与视觉引伸计在内的全流程自动化。该应用采用标准六轴工业机器人替代原有实验人员的上下料动作,把拉力试验机、样件测量与输送台架、工业机器人几台独立设备融入一体,测量数据直接上传到公司质检信息化系统。在节省劳动力同时,最大限度保证了实验数据的可信度。

2.2 冷轧镀锌线锌锅液面机器人清渣应用

整个系统由系统集成控制柜、六轴机械臂、扒捞渣专用工具、工具支架、人员侵入监测与报警装置和废渣框收集框几部分组成。

在带钢来料方面的锌锅一侧安装一台标准六轴机械臂,机械臂安装在一条南北走向的轨道上。机械臂具备扒渣与捞渣两种工作模式,捞渣时使用类似“漏勺”的捞渣工具,主要功能是对进入其工作范围内的氧化渣按照程序设定顺序进行打捞,每执行一次打捞后即把废渣丢入傍边的废渣框内。在需要扒渣时(把锌锅南北两个边缘的废渣带入捞渣工作区域之内)即更换为专用扒渣工具。在锌锅南北两侧配备两套扒渣工具,不用时摆放于专用支架上,需要更换时采用气动快速插头进行更换。

2.3 机器人在成品钢卷表面贴标上的应用

六轴机器人替代原来的操作人员,是贴标系统的执行机构,钢卷在运输链上静止不动时贴标。标签打印机安装在机器人旁边,并有防护罩。贴标装置用于吸取、粘贴滚压标签。

视觉系统用于检测采集钢卷的位置及形状信息,一是确定钢卷的精确位置姿态,二是识别钢卷的内外径具体尺寸,保证贴标的正确性,三是识别带头位置,根据识别的结果,精确控制机器人的贴标动作。

安全护栏内侧被设定为机器人有效运动范围,非特殊情况安全护栏内禁止人员活动。

2.4 机器人在连铸保护渣添加过程中的应用

整个系统由系统集成控制柜、六轴机械臂、螺旋输送杆、螺旋提升杆、人员侵入监测与报警装置和保护渣存储箱等部分组成。

如图1所示,在结晶器一侧安装一台标准六轴机械臂,机械臂安装在一条扩展轨道上,该导轨的作用是保证机械臂有效工作区域能够覆盖整个结晶器液面,同时在人员需要手动操作和检修时,能够把机械臂退回到安全区域。机械臂末端安装一套螺旋输送杆,该装置上设有进、出口各一个,由料仓而来的保护渣在螺旋的推动下,经出口流入结晶器液面,从而实现自动添渣的目的。保护渣储存在料仓内,由提升装置提升到一定高度后,依靠自身重力由链接软管流入螺旋输送杆的入口。

本文摘选自本报2018年第30期A04部分内容,若要详细了解更多相关行业和技术信息,请关注本报纸质报纸每期A版和B版内容,或者登陆本报手机APP客户端,或者本报网站新址:电子报阅读全文。转载请注明出处。

微信品牌推广电话

《世界金属导报》手机报正式上线:长按下面图片,选择识别图中二维码,出现白屏,点击右上角功能按钮,选择“在浏览器中打开”完成下载,安装客户端。

《世界金属导报》

邮发代号:1-241

国内统一刊号:CN11-4676/F

全年定价:288元/年

全国各地邮局订阅

投稿信箱:

您可能还会对下面的文章感兴趣: