钢铁行业的两化融合一直走在工业领域前列，具备比较好的信息化基础，经过近年来的发展，目前已基本实现自动化全流程控制。如今，“十四五”大幕开启，正处于自动化向智能化转变关键时期的钢铁行业该如何快速推进两化融合，助力行业高水平发展？为此，本期特别介绍施耐德电气IACS无人行车系统在助力钢厂库区运行更安全、可靠、高效上发挥的作用。库区作为钢铁生产流程中物流衔接和生产节奏控制的重要枢纽，是钢厂无人化和智能化建设的基础，而行车则是库区最重要的执行单元。在传统行车吊运工作中，一台行车如果要完成一次钢卷吊运，需要机组操作室通过对讲机和吊运计划单传递吊运信息，并需要行车工操控行车、库位工找准库位。流程不仅繁复，还存在人员需求量大、信息丢失、危险系数高等不足，且传统行车运行维护还在数据信息、库区安全、质量管理、运营效率、设备运维等方面尚存难题。对此，作为无人行车市场发展的先行者和引领者，施耐德电气利用融合创新技术研发了IACS无人行车系统。该系统通过将行车自动化控制管理系统和库区管理系统（WMS）有机整合起来，与钢企的MES（制造公司制作过程执行管理系统）、ERP（企业资源计划）等生产管理系统对接，自动生成作业任务，根据人工智能规划算法实现行车智能调度、跺位合理分配、危险区域自动避让及路径优化等功能，自主完成入库、出库和倒库等工作。施耐德电气IACS无人行车系统工作原理可以概括为1个基础平台和4大核心系统。1个基础平台是指基于施耐德电气EcoStruxure™物联网架构，通过互联互通的产品、敏捷稳定的边缘控制系统，以及丰富强大的应用、分析与服务，高度融合信息技术（IT）与运营技术（OT）系统，提高库区自动化、信息化、智能化管理水平，并提高库区运营效率。4大核心系统是指库区管理系统（WMS）、行车自动化控制系统（SCAS）、地面控制系统（GSC）、行车监控及预测性维护系统（EHE）。WMS主要负责库区内产品的存储管理，实现产品的可追溯，并对生产计划进行管理，用数字化管理和自动生成报表来替代现有的人工管理和纸质化工作方式，优化生产流程和管理规则，合理分配库区存储分布，确保库区内的行车和地面设备安全、高效协作。该系统面向钢铁产品的仓库管理，可以实现整个生产周期中每种钢铁产品的实时跟踪，包括库区作业，以及路线规划和储存优化之间的协调。SCAS承担物料吊运工作，同时兼顾设备运行的安全性。为了实现无人化行车的高效运行，SCAS的设计充分考虑了机械因素、手自动切换因素，并采用了先进的算法以确保工作灵活性。GSC主要分为两部分，包括地面设备的协动系统和地面安全管理系统。地面设备协动系统负责与地面设备的通信，行车控制系统根据地面设备的实时状态来确定行车的运行状态及任务执行。EHE可实时反馈行车的作业状态，并记录历史运行曲线，可动态视频回放，帮助钢企掌握行车在发生故障时的运行信息。相较于简单的静态数据，动态视频回放的方式更加直观，更容易帮助维护人员分析故障，减少停机时间。此外，EcoStruxure™起重专家通过数据分析和预测性维护，可帮助钢企实现库区智能运维，大大降低运营维护成本。总的来看，在车间经过智能改造后，只需要编制好生产计划、转库驳运计划，IACS无人行车系统就能自动分配任务，设定行车行驶路线小时不间断运行，提高吊运作业的标准化和连续运行作业效率，降低因人为因素造成的停机时间、往返路程、搜寻时间和倒库次数，同时减少地面工作人员安全隐患。施耐德电气IACS无人行车系统拥有12项创新性关键技术，包括实时扫描与3D识别技术、动态三轴联动技术、闭环防摇控制技术、行车路径优化技术、运行中禁吊区避让技术、多行车协作防撞技术、板坯防回转堆放技术、动态库区资源分配技术、AI智能调度技术、WMS仿真分析技术、TMS车辆管理技术、EHE预测性维护技术，来确保库区运行的高效率性、高安全性和高可靠性。其中，WMS仿真分析技术可以基于库区实况进行虚拟仿真分析，包括验证库区设计和计划分配的合理性，缩短系统的上线时间；验证过程控制与指令的一致性，为决策人员提供合理的改进建议；分析改善系统瓶颈，开始生产之前即可确保获得最高的作业效率。基于此，施耐德电气IACS无人行车系统可以解决钢企行车运行维护六大难题。一是信息流与实物流保持高度一致。IACS无人行车系统通过信息技术与运营技术高度融合，上下游信息得以贯通，可全程跟踪物流信息并实时反馈给钢企生产的全部过程执行管理系统，达到智能管理、自主决策、自动执行、实时跟踪为一体的信息流与实物流高度一致。二是生产安全性提高。由于执行IACS无人行车系统后的行车为无人化智能调度，减少了人与设备之间的交互，因此消除了一定的安全隐患。三是产品质量提升。IACS无人行车系统采用精准定位、3D识别、闭环防摇等技术，可避免出现质量异材情况，并延长钢厂设备使用寿命。四是运营物流效率提高。IACS无人行车系统采用全局优化算法，可实现快速定位物料，自动合理分配库位，减少找料盘库的时间。五是可解决人力资源难题，并提高劳动生产率。由于无人行车，行车操作工取消，地面工作人员减少，可帮助钢厂实现人力资源的优化配置。六是实现智能化运维。IACS无人行车系统可实现行车实时状态监视，并进行预测性维护，提高了库区自动化和信息化管理上的水准。此外，施耐德电气非常重视安全与风险评估，对执行的每个项目都要进行详细的风险评估，包括针对现有安全功能的PI（安全设备的性能等级）或SIL（安全设备的安全完整性等级）认证的评估。该风险评估是根据最新的安全指令和统一规范对库区进行的全面分析，识别所有流程、流向和状态，以有效消除事故风险。如果有任何进入堆场的要求，该系统会检测到相关情况，起重机会自动停止，直到要求得到确认。在手动验证之后，操作也可以在自动模式下继续或保持在手动模式下。同时，对特定安全区域的维护或切割，能够准确的通过最高的安全级别进行动态配置和修改。目前，施耐德电气IACS无人行车系统已在宝钢集团中国上海全自动板坯库实现应用，并被安赛乐米塔尔推荐为其法国蒙塔泰尔高密度钢卷库提供帮助。
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