前言
鋼鐵企業的倉儲物流包括大宗原燃料、設備 備件、材料、廢鋼鐵、合金、耐材等冶金用物資 的驗收、倉儲、運輸、供給和保產業務,因此倉 儲物流是鋼鐵企業全流程的生產源頭,是鋼鐵企 業生產工序的重要組成部分。
如今,在環保節能減排和高本微利的市場競 爭壓力下,鋼鐵行業正積極應用大數據、信息化 和智能化技術將倉儲物流向“綠色儲運、智能驅 動”的方向推動發展[1],為了提高勞動生產率、 降低安全風險,部分鋼鐵企業已經開始將自動化、 智能化技術和工業機器人應用到倉儲物流生產運 行中,用智能化設備代替人工作業,但是在進行 智能化項目建設的同時,也出現了一些不注重基 礎,對信息化管理認識不高,工程與生產、管理 脫節的現象,本文通過對提高勞動生產率和提高 信息化生產管理的闡述,提出鋼鐵企業倉儲物流 的智能化發展方向。
2.提高勞動生產率
2.1智能化數字原料場建設
原料場是鋼鐵企業倉儲物流的核心組成部 分,智能化數字原料場建設的目的就是實現科學 管理、作業順暢、穩定供料、減少人為因素和降 低安全風險。智能化數字原料場主要由“生產作 業流程信息化管理”“倉儲信息化管理”“智能 混勻配料系統”組成。
作業生產流程信息化管理
生產作業流程信息化管理是采用圖論最佳路 徑算法,自動檢索起點設備和終點設備間所有可 用流程,在接收生產系統下達的卸料、取樣、供料、 返料等生產計劃后,綜合考慮各設備屬性、運轉 成本、設備維修計劃等信息,智能決策出節能、 便捷的最優動態流程并通過PLC系統下達操作指 令,同時實時跟蹤計劃執行情況并返回計劃對應 的相關作業實績,保證前后工序信息流的通暢對 接,保證原料的及時卸料、取樣、供料和返料, 有效提高了生產作業計劃下達的準確性和生產管 理效率,降低生產管理成本。
倉儲信息化管理
倉儲信息化管理由“料堆信息庫管理” “倉 群信息庫管理”“作業流程跟蹤”“作業實績報 表管理”組成。倉儲信息化管理可實現料場自動 盤庫以及料場生產計劃預測功能,可為原料采購 提供實時真實的信息,有效降低庫存成本。
⑴料堆信息庫管理是應用成像技術,將系統 采集的料堆圖像數據創建料堆數據模型,并實時 獲取料堆動態變化信息,實現對料堆的自動盤庫, 同時還可通過仿真運行統計將不同時間段內不同 料堆的最大庫存、最小庫存以及平均庫存及時上 傳生產系統,做到料堆信息及時維護、安全庫存 預警以及自動盤庫作業等。
⑵倉群信息庫管理可實時顯示原料場區域內 各個料倉的倉容、倉位信息、加倉管理、加倉優 先級作業計劃、移動卸料設備的作業指令等,并 通過與其他工序生產系統的通訊,實時掌握煉鋼、 煉鐵、燒結、焦化等原料用戶的料倉料位信息, 按用戶料倉的料位信息、原料信息、使用量信息, 實時更新原料用戶的倉儲群數據。
⑶作業流程跟蹤是通過基礎控制流程將流程 的作業實績發送給數字料場,在某個流程開始運 行的時刻,數字料場自動跟蹤執行的流程,在數 據庫中創建這個流程的基本信息(如物料跟蹤信 息)并且直到流程運行結束,整個流程完整的運 行信息記錄在數據庫中。
(4)作業實績報表管理記錄和反映了原燃料消耗、 生產過程、生產指標、技術經濟和產品質量等情況, 收集并生成主要生產數據和過程參數的各種報表。 2.1.3智能混勻配料系統
智能混勻配料系統可基與不同種類的原料成 分以及混勻礦目標成分,借助配料模型計算,對 系統下達混勻配比作業指令,同時通過實時對混 勻礦的成分分析按專家規則進行歸類處理,保證 混勻礦綜合成分穩定。除此,智能混勻配料系統 還具備原料評價和核算功能,通過獲取在庫原料 的化驗成分,實現在成分、成本等多目標的前提 條件下進行自主選優配料。智能混勻配料系統可 提供綜合成分穩定的混勻礦,對提高產品質量和 降低成本起到關鍵作用。
2.2帶式輸送機系統無人化操作
帶式輸送機系統無人化操作主要是以完善的 基礎自動化系統實現自動化控制,以精確的全方位檢測設備、穩定的自動執行機構實現智能化過 程控制,以工藝模型、人工智能、專家知識庫做 為決策指導進行優化生產,實現系統全流程的自 動化、智能化無人操作,有效降低人工成本,提 高勞動生產率,改善員工工作環境,減輕勞動強度, 保證安全生產。帶式輸送機系統無人化操作由“堆 取料機全自動無人駕駛”“帶式輸送機運輸系統 無人操作”“帶式輸送機系統自動化控制”組成[2]。
堆取料機全自動無人駕駛
堆取料機全自動無人駕駛是通過設置視頻監 控、三維掃描儀、防碰撞掃描儀、雷達料位計、 運行定位設施、數據客戶端、編碼器等實現運行 過程數據檢測,通過設置圖像和數據處理服務器 可實時進行料堆三維成像建模,通過計算、智能 控制、數據存儲、防碰撞演算等實現在作業過程 中的準確、安全、節能、可靠的自動堆、取料作業。
帶式輸送機運輸系統無人操作
帶式輸送機運輸系統無人操作是指通過配置 完善的保護裝置和相應的視頻監控系統,同時應 用視頻影像分析技術,完成對輸送機運行故障的 檢測和監控 ( 包括輸送機跑偏、打滑、膠帶撕裂、 料流檢測、漏斗溜管堵料等),通過配置合理的 儀表設施完成對電動機、軸承、減速機等重要零 部件的運行狀況監測(包括運行溫度、振動等)。 各運行狀態和故障信息以數據形式上傳至大系 統,通過系統分析智能決策,為操作人員提供遠 程故障排查及基本故障處理的依據。
帶式輸送機系統自動化控制
對于配有多臺堆取料機和帶式輸送機的帶式 輸送機系統,主要是采用PLC系統進行自動化控 制,包括設備間的連鎖控制,作業指令接收,讀 取各設備位置坐標、稱量數據、運行狀況、故障 信息等,同時向各設備發送堆料位置、作業流程、 堆取作業任務(包括物料種類和運輸量)、開始 作業、暫停作業、停止作業等信息。
2.3備品備件智能倉儲
備品備件智能倉儲包括采用智能化設備實現 庫內無人操作的黑庫管理模式,以及應用大數據 和物聯網技術實現的倉儲智能化管理。
智能倉儲黑庫管理
智能倉儲黑庫管理是指應用相應的傳感器技 術、RFID技術、云計算、網絡通信等關鍵物聯 網技術,并根據不同的生產工藝有針對性的配置 倉儲智能化設備實現倉儲內無人操作,有效實現 減員增效、減少人為因素干擾,降低安全風險。 倉儲智能化設備主要包括自動機械堆垛機、AGV 小車、智能無人駕駛叉車、智能無人操作起重機 等。
倉儲智能化管理
倉儲智能化管理通過將進出庫的實時數據進 行上傳,實現自動化盤庫,有效降低管理成本。 通過建立生產用重要設備和重要零部件信息數據 庫(包括生產運行狀況和故障率等信息),建立 設備生命周期管理系統,以此依據編制科學的備 品備件采購計劃,有效降低庫存成本。通過建立 倉儲內備品備件信息數據庫(包括采購時間和質 保期等信息),利用物聯網技術與供應商進行信 息化資源協同融合作業,允許供應商在不影響企 業正常生產的前提下可將倉儲備品備件用于其他 企業周轉利用,當備品備件正式用于企業生產時, 才與供應商進行設備供貨結算,既不影響供應商 銷售產品,又可有效降低備品備件采購成本和損 耗成本。
2.4智能物流
智能物流是指應用大數據、電子商務、物聯 網等信息化技術將企業庫存、生產計劃、采購計 劃和供應商運輸計劃深度融合,使進貨,出貨、 物流實現智能化訂單管理,以優化生產管理流程, 提高決策效率為目標縮短供應鏈環節間的距離, 使廠內外物流真正成為企業生產工序與物料供應 商之間協同作業的橋梁,在實現一部分庫存在路 上,有效縮短庫存周轉天數,降低庫存成本的同 時,也可減低物流成本 [3]。
對于廠內汽車物流管理,可應用“一卡通”“車號自動識別”“身份證識別”“二維碼”等信息 化技術,實現廠內物流全程智能化管理。系統依據 車輛裝料信息,自主判斷卸料區域工況和設備就緒 情況,自主決定能否接受該車卸料,并提供相應的 處理程序。針對排隊進場汽車,實現智能停車管理 和裝卸調度,提高廠內汽車物流系統運作效率。
2.5大宗原燃料智能化管理
大宗原燃料智能化管理包括物料的重量管理 和物料的質量管理[4]。控制成本是鋼鐵企業的生 存關鍵,目前鋼鐵企業普遍面臨低價原料質量不 穩定和重量失真狀況,這不僅給企業帶來了成本 壓力,也給各生產工序的質量控制帶來了較大困 難,解決這些難題的主要方法是:
⑴通過建立物料監控控制模型實現大宗原燃 料的智能化管理;
(2)通過設置完善的檢測儀表及監控裝置,實現 對物料重量和質量驗收過程中的準確監測和控制;
⑶通過擴大工業機器人等智能化生產設備的 應用規模,在物料質量制取及檢測過程中盡可能 的提高裝備的自動化水平,可提高勞動生產率, 降低勞動強度,躲避物料質量驗收過程中的人為 因素干擾,提高風險控制能力,使物料質量數據 更趨于真實性。
2.6智能點檢和設備維護系統
應用信息化技術使設備和零部件的運行實現 數字化,同時建立設備自動化維檢平臺,促進設 備的信息化管理。通過安裝在設備上的傳感器數 據,對設備的運行狀態進行實時監控和智能分析, 同時向設備本體控制系統傳送運行日志和故障記 錄,按要求向管理系統提供設備故障報警清單 [5]。 設備的信息化管理可提前發現設備異常狀況,減 小非計劃性檢修,可按需按時進行設備維護和點 檢,減少非必要的人工維護成本,可規范巡檢管 理,提高設備故障處理能力。
應用智能檢測技術、大數據和自學習系統建 立設備維護管理體系和設備故障延誤管理機制, 實現設備和零部件具備狀態自診斷、故障自恢復、 維護過程自動化、運行系統免維護等設備生命周 期管理,確保設備良好運行、降低設備故障率、 最大限度減少設備故障時間、提高生產效率。
節能降耗,降低安全風險
通過設置完善的檢測儀表,將采集的壓力、 流量、溫度、用電量、水質、設備運行狀態等信 息進行歸納、分析和整理,實現對壓縮空氣、采 暖熱網、生活水、工業用水、電力等能源的監測 和控制,同時利用自動化、信息化、和智能化集 成技術建設能源管控中心,實現能源介質的集中 監控和平衡輸配,促進企業節能減排,綠色生產。
料堆揚塵是原料場的主要污染源,設置完善 的粉塵排放檢測儀表設施,同時與相應的降塵設施 (水、除塵系統)實現連鎖控制,即可減少揚塵, 也可有效降低能源消耗,達到環保節能的目標。
對于禁入區域,通過設置攝像監控系統,同 時應用視頻數據分析技術,判斷人員入侵,實現對 違規進入禁區人員進行及時控制,降低安全風險。
創建智能高效的生產管理機構
建設高效綠色的智能化企業,智能化生產和 信息化管理缺一不可。為了保證企業信息化管理 系統的良性健康發展,企業在建設信息化管理系 統時,必須以安全生產為主導,同時在信息系統 建設過程中的每個節點,包括建設、運行、升級 等各節點,企業都需依據自身情況,確立相應的 管理原則、運作體系和運行維護制度。智能高效 信息化生產管理機構一般由“順暢的生產流程”“標 準化的操作模式”“科學專業的組織機構”組成。 4.1協調的生產流程
鋼鐵企業倉儲物流是整個生產流程的源頭, 俗話說“原料場的成功就是煉鐵廠的成功,廢鋼 料場的成功就是煉鋼廠的成功”。實現鋼鐵企業 全流程的正常生產,必須保證上道工序能按正確的生產計劃保質保量的為下道工序提供原料,因 此順暢的生產流程是企業正常生產的保證。
在夯實自動化的基礎上,充分利用云計算、大 數據、虛擬化等信息技術,深挖數據資源,將智能 化、信息化與生產管理深度融合,對訂單接收、按 單排產、生產執行、質量自動設計與判定、產品出 入庫和發運、物料跟蹤進行全過程生產流程管理, 創建協調的生產流程可實現一體化生產管理和全過 程質量控制,提高生產效率,降低突發事件發生率。 4.2標準化操作
圍繞倉儲物流生產全過程的各個環節,包括 從原料采購、物流管理、裝料卸料、發料順序、 原料的質量監控等全部實施標準化操作,通過嚴 格控制每個環節的生產時間控制物料供給,減少 廠內二次裝料短倒,實現高效有序的流程化生產。 對各生產環節的生產狀況需通過生產大數據進行 定期匯總和分析,包括標準化操作狀況、設備可 靠性、預防性維護、生產工序無故障運行等,并 及時修訂操作標準。
4.3科學專業的組織機構
智能化應用的目的就是減員增效、降低安全 風險,那么企業減員是否真正增效,企業員工的 工作尊嚴是否能隨著企業的效益和生產率的提高 而提高,是企業管理面臨的挑戰。
科學專業的組織機構需要以優化用工結構, 合理分配人力資源為原則進行規劃,若真正實現 “減員增效、降低安全風險”,科學專業的組織 機構需擁有簡潔的指揮機構、配備充足的裝備隊 伍和健康的績效考核機制。
⑴簡潔的指揮機構可通過信息化管理的高效 應用,有效降低管理成本和人工成本。
⑵配備充足的裝備隊伍,需配置完善的適應 企業智能化設備的配備,同時選擇的人員需具備 技術改造、挖掘核心裝備潛力、以及備件制作的 能力,保證設備“零故障”,配備充足的裝備隊 伍對生產正常高效運行起到決定性的作用。
⑶健康的績效考核制度可以帶給每個員工發 展的希望,最大程度發揮團隊整體潛能,是擁有 好的工作團隊和團隊精神的重要保證。健康的績 效考核機制可應用大數據和信息化技術進行網絡 化管理,實現績效考核公平、透明。將員工的綜 合素質、工作量、工作質量作為大數據的數據源, 將績效考試制度作為系統數據分析技術的依據, 系統可實時準確的對各員工信息數據進行分析, 同時進行準確的人力資源優化,促進管理者及時 與員工進行激勵溝通和正確衡量,相應的增加了 員工的滿意度和工作尊嚴,同時最大程度的發揮 了員工的主動能動性和最大價值。
關于數據源的說明:
健康的績效考核制度主要因素包括員工綜合素 質、工作量和負面效應。員工的綜合素質是進行企 業專業化分工的前提,減員增效不是簡單的減少員 工數量,而是利用專業化分工、科學的選擇員工、 合理的利用人力資源。工作量是準確考核員工績效 的依據,同時也是減少工作物流成本和溝通成本的 保證。負面效應的信息采集是指對員工按操作標準 進行工作時出現的新問題分類和頻率,負面效應可 引起員工躲避和抵觸工作,從而降低工作效率,因 此負面效應的信息采集可幫助企業提高自身防疫能 力,防止不滿情緒削弱員工積極性。
5結束語
目前,鋼鐵行業內解決企業倉儲物流的智能化、 信息化方案較多,在選擇智能化、信息化建設方案 時,企業必須依據自身情況進行合理選擇及個性化 定制 ,這就要求企業必須選擇一批既熟悉智能化和 信息化技術,又熟知自身企業生產現狀的復合型人 才做為自己的信息化團隊成員進行培養,只有這樣 才能確保智能化、信息化建設的方案符合企業自身, 同時也可以確保企業智能化、信息化系統的持續改 進和發展。培養自己的信息化團隊是企業建設智能 化、信息化系統能否獲得成功的關鍵因素之一。