智能型采樣機(jī)系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用前景

張春偉

1.引言

從系統(tǒng)論與產(chǎn)品線發(fā)展與管理的觀點(diǎn)來(lái)看，單一的產(chǎn)品總會(huì)朝著產(chǎn)品的寬度與深度，以及系統(tǒng)的方向發(fā)展，技術(shù)也是朝著技術(shù)系統(tǒng)的方向進(jìn)化。根據(jù)技術(shù)系統(tǒng)的科學(xué)進(jìn)化法則，經(jīng)過(guò)實(shí)踐與技術(shù)研究表明，智能化是采樣機(jī)產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)化的主旋律。

對(duì)于智能化，較權(quán)威的定義是指由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對(duì)某一個(gè)方面應(yīng)用的智能集合。由此可以看出，智能化通常要結(jié)合某方面的應(yīng)用。

從應(yīng)用智能化角度看，智能化采樣機(jī)系統(tǒng)可以分為基礎(chǔ)級(jí)、增強(qiáng)級(jí)、專業(yè)級(jí)、全能級(jí)這幾個(gè)階段：

基礎(chǔ)級(jí)的智能化采樣機(jī)系統(tǒng)是指能夠軟件自動(dòng)隨機(jī)采樣，在便捷方便地應(yīng)用PLC以及專用操作系統(tǒng)來(lái)控制設(shè)備運(yùn)行并監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。增強(qiáng)級(jí)的智能化采樣機(jī)系統(tǒng)是指具有智能采樣功能最大限度地進(jìn)行采樣，具有采樣后自動(dòng)包裝并加密編碼功能，杜絕采樣過(guò)程中的人為因素，完全滿足樣品保密要求。專業(yè)級(jí)的智能化采樣機(jī)系統(tǒng)是指進(jìn)一步擴(kuò)展智能化范圍，實(shí)現(xiàn)采、制、化系統(tǒng)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)傳輸智能化全程保密管理、遠(yuǎn)程控制等功能特點(diǎn)。全能級(jí)的的智能化采樣輸運(yùn)應(yīng)用系統(tǒng)（數(shù)字化料場(chǎng)系統(tǒng)）是指進(jìn)一步整合各類散裝物料輸運(yùn)、采制化、應(yīng)用等裝備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全自動(dòng)人性化操控系統(tǒng)操作與配置，自主運(yùn)行無(wú)人值守，遠(yuǎn)程運(yùn)行自動(dòng)監(jiān)控，自動(dòng)維護(hù)保養(yǎng)，與企業(yè)網(wǎng)無(wú)縫聯(lián)接，真正實(shí)現(xiàn)一站式無(wú)人全能型智能化散裝物料系統(tǒng)。

2.研發(fā)智能化采樣機(jī)系統(tǒng)是發(fā)展的需要

采樣機(jī)系統(tǒng)的智能化是發(fā)展的需要，是市場(chǎng)和用戶增加效益的需要，更是企業(yè)控制成本的需要。在鋼廠、火電廠、焦化廠等行業(yè)，原燃料管理一直是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要組成部分。以鋼企為例，鋼鐵焦化等廠的鐵礦石、焦炭等原燃料占整個(gè)生產(chǎn)成本的60%以上，如何控制原燃料成本是企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)效益的關(guān)鍵。采樣機(jī)系統(tǒng)在控制成本方面的作用主要體現(xiàn)在：

一是智能化采樣機(jī)能夠保證采樣的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和代表性，避免了采樣代表性不夠?qū)е碌某杀驹黾?。因?yàn)椴蓸哟硇源嬖谙到y(tǒng)性的缺陷，如車廂底部不能采樣，邊緣不能采樣。這樣的系統(tǒng)性缺陷容易被某些原料商利用，滲入次質(zhì)原料或假原料。

二是智能化采樣機(jī)具備采、制、化系統(tǒng)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)傳輸智能化，能避免在采制化過(guò)程中人為將樣品掉包等因素的滲假，導(dǎo)致檢測(cè)判定不準(zhǔn)確，增加成本。

另外，在實(shí)際使用中智能化采樣機(jī)的優(yōu)勢(shì)更為明顯：

（1）減輕操作難度，提高操作效率，降低用人成本。操作效率與難度主要在于取樣、打包、控制環(huán)節(jié)。原始取樣大多數(shù)的人工環(huán)境惡劣，用機(jī)械取樣，再到自動(dòng)化打包、遠(yuǎn)程控制全自動(dòng)運(yùn)作，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和人工管理成本。

（2）提高系統(tǒng)管理效益。當(dāng)產(chǎn)品自動(dòng)化智能化達(dá)到某個(gè)程度，必然要跳出產(chǎn)品系統(tǒng)本身，智能化采樣機(jī)系統(tǒng)就適應(yīng)了這種要求，延伸的原燃料管理系統(tǒng)將與企業(yè)ERP系統(tǒng)緊密相聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理效益的最優(yōu)化。

（3）增強(qiáng)企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。十八大后，市場(chǎng)化程度的加劇，對(duì)企業(yè)運(yùn)營(yíng)提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在效率、成本、服務(wù)、質(zhì)量等方面。智能化采樣機(jī)系統(tǒng)將進(jìn)一步發(fā)展與企業(yè)管理系統(tǒng)融合，并加強(qiáng)自身的自運(yùn)行、自維護(hù)能力，持續(xù)高效，達(dá)到保證原燃料品質(zhì)，提升燃料管理應(yīng)用效率，增收創(chuàng)效。

3.采樣機(jī)發(fā)展與智能化的探索

多年與各鋼廠、大電廠、設(shè)計(jì)院等用戶交流過(guò)程中，萬(wàn)通科工的智能化發(fā)展也不是一帆風(fēng)順，對(duì)智能化的認(rèn)識(shí)和技術(shù)發(fā)展也經(jīng)過(guò)逐步被認(rèn)識(shí)、被重視，并成為主流的發(fā)展歷程。

20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)引進(jìn)了國(guó)外的采樣機(jī)技術(shù)，并最早在電企使用。由于國(guó)外原燃料管理流程與我國(guó)國(guó)情的巨大差異，進(jìn)口采樣機(jī)存在水分適應(yīng)性低、復(fù)雜物料適應(yīng)性差、保密性低、受人為因素干擾程度高等缺陷，無(wú)法正常運(yùn)行，其檢驗(yàn)結(jié)果并不能客觀公正地反映原燃料的真實(shí)品質(zhì)。然而這種情況在電企經(jīng)營(yíng)壓力小，忙于擴(kuò)充發(fā)電量的大背景下沒(méi)有得到充分的重視。

20世紀(jì)90年代末，隨著市場(chǎng)對(duì)人工采樣以及進(jìn)口采樣機(jī)效果差異不滿增加，國(guó)內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)了最早的機(jī)械化采樣機(jī)。萬(wàn)通科工也恰好在那個(gè)時(shí)候開(kāi)始自己研發(fā)，是國(guó)內(nèi)第一批進(jìn)行采樣機(jī)系統(tǒng)研發(fā)的企業(yè)。當(dāng)時(shí)的機(jī)械化隨機(jī)布點(diǎn)采樣技術(shù)在一定程度上提高了樣品的代表性（現(xiàn)已經(jīng)在很多企業(yè)推廣使用），一定程度上緩解了人工采樣帶來(lái)的缺陷，但在使用過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)機(jī)械化采樣機(jī)存在的不足，如采樣范圍受限，對(duì)于深度、邊緣處會(huì)因?yàn)榭刂凭鹊膯?wèn)題而不能采樣，收集的樣品需要人工標(biāo)識(shí)，采樣收集的樣品保密性差，人為干擾因素多等問(wèn)題。使某些原煤供應(yīng)中間有商可乘之機(jī)，給鋼企或電企的管理無(wú)形中增加不少難度。如何確保采樣的公平、公正，從而在根本上杜絕人為因素的干預(yù)，提升系統(tǒng)效率，這就是智能化采樣機(jī)發(fā)展的緣起，從一開(kāi)始，智能化的發(fā)展就與用戶的管理與效益的提升密不可分，它是控制成本的利器。

2001年萬(wàn)通科工開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)機(jī)械采樣機(jī)，2007年，成功開(kāi)發(fā)研制出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)智能化概念的汽車采樣機(jī)，嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)解決了全斷面采樣桿采樣深度最深和車廂兩邊的安全距離最小的難題，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了自動(dòng)車廂畫框軟件。2009年，萬(wàn)通科工在漣鋼項(xiàng)目上中標(biāo)，從而拉開(kāi)了智能型采樣機(jī)系統(tǒng)在鋼企應(yīng)用的序幕。在多年研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)第一臺(tái)開(kāi)發(fā)的技術(shù)上，一舉推出了采樣樣品自動(dòng)打包系統(tǒng)、燃料監(jiān)管平臺(tái)軟件管理的智能化全新方案，使采樣機(jī)真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)行和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸，大大提高了運(yùn)行效率，做到了公平客觀。由此萬(wàn)通科工也率先成為行業(yè)內(nèi)第一家采樣機(jī)裝備和軟件系統(tǒng)集成商，成為行業(yè)智能化采樣機(jī)的新標(biāo)桿。2011年后，萬(wàn)通科工不斷研究與開(kāi)發(fā)不同物料的采樣技術(shù)，并與智能化系統(tǒng)緊密融合，以解決不同行業(yè)、不同散裝物料的采制化以及輸運(yùn)管理需求。

4.智能化的重要技術(shù)突破

（1）自動(dòng)采樣打包系統(tǒng)的突破

自動(dòng)采樣打包系統(tǒng)即自動(dòng)包裝、無(wú)人值守，自動(dòng)編碼。RFIC讀寫卡技術(shù)，加密傳輸?？蓪?shí)現(xiàn)采制化全過(guò)程的高保密自動(dòng)化。萬(wàn)通科工開(kāi)發(fā)的智能化采樣機(jī)的自動(dòng)打包機(jī)具有自動(dòng)供袋、上袋、灌裝、折邊封口和送包等功能，自動(dòng)完成樣品的裝袋和折邊封口工作。其核心控制部分采用可編程控制器及MT506M觸摸屏，可與采樣機(jī)的主控系統(tǒng)連接通訊，使該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和人機(jī)界面可操作性達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。包裝機(jī)可以設(shè)定最小空袋數(shù)，具備斷線和缺線的自動(dòng)報(bào)警提示功能。通過(guò)視頻系統(tǒng)能真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，在包裝過(guò)程中杜絕任何人員進(jìn)入包裝室，實(shí)現(xiàn)了采制化全過(guò)程的高保密性管理。

萬(wàn)通科工智能化采樣機(jī)的自動(dòng)采樣包裝系統(tǒng)將RFIC讀寫卡技術(shù)創(chuàng)造性地應(yīng)用于樣品包裝袋的編碼保密標(biāo)識(shí)上。RFIC讀寫卡技術(shù)的最大特點(diǎn)是將樣品的識(shí)別信息由程序加密算法自動(dòng)加密編碼后寫入RFIC卡，由于雙盲保證，操作人員檢驗(yàn)人員都不能知道編碼所包含的識(shí)別信息不能更改信息，徹底杜絕了操作人為因素的干預(yù)，完全滿足樣品編碼的全過(guò)程保密性要求。而且編碼可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行加密傳輸，適應(yīng)MFS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)保密管理的要求。同時(shí)，RFIC卡可以重復(fù)使用，大大降低了使用成本。

（2）自主研發(fā)進(jìn)廠原燃料監(jiān)管系統(tǒng)（MFS軟件系統(tǒng)）

MFS軟件系統(tǒng)即保密性強(qiáng)、安全性好、可維護(hù)性、易操作，可實(shí)現(xiàn)采制樣的遠(yuǎn)程控制。萬(wàn)通科工自主研發(fā)的MFS軟件系統(tǒng)（也稱“進(jìn)廠原燃料監(jiān)管系統(tǒng)”）是專門為進(jìn)廠原燃料的采樣、制樣和化驗(yàn)三個(gè)環(huán)節(jié)的保密管理而設(shè)計(jì)的一款專用管理系統(tǒng)軟件，能完美地實(shí)現(xiàn)采制樣的遠(yuǎn)程控制，是智能化采樣機(jī)功能的延伸和擴(kuò)展。作為一款專用管理軟件，MFS系統(tǒng)具有保密性強(qiáng)、安全性好、可維護(hù)性、可操作性等特點(diǎn)。

MFS系統(tǒng)綜合利用射頻、條碼、嵌入式設(shè)備、圖像識(shí)別、視頻、PLC、GSM短信、無(wú)線網(wǎng)路和有線網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化信息技術(shù)，對(duì)原燃料的稱重、采樣、制樣、化驗(yàn)、管理、結(jié)算等業(yè)務(wù)進(jìn)行獨(dú)立統(tǒng)一的保密管理。MFS系統(tǒng)最大程度地提高原燃料采制樣和質(zhì)檢的商業(yè)敏感信息的保密性，保護(hù)工作人員不受外界因素干擾，是原燃料監(jiān)管的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)。MFS系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用結(jié)束了原燃料采制樣化行業(yè)人工管理的傳統(tǒng)質(zhì)檢管理模式的時(shí)代，提高企業(yè)的現(xiàn)代化專業(yè)管理水平。自動(dòng)化程度高，監(jiān)管力度大，從而為企業(yè)和供應(yīng)商提供客觀公正的質(zhì)檢數(shù)據(jù)，能更有效地維護(hù)供需雙方的合法利益。

5.智能化是未來(lái)市場(chǎng)的主力軍

隨著國(guó)家提出企業(yè)創(chuàng)新升級(jí)轉(zhuǎn)型，快速提升工業(yè)裝備智能化、數(shù)字化技術(shù)的開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，散裝物料系統(tǒng)裝備與數(shù)字化料場(chǎng)系統(tǒng)結(jié)合的智能化進(jìn)程將大大加快。相對(duì)于其他普通采樣機(jī)，智能化采樣機(jī)系統(tǒng)將為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

目前，國(guó)內(nèi)約有400多家鋼鐵企業(yè)，按平均每家鋼廠3臺(tái)智能化采樣機(jī)計(jì)算，鋼廠即需智能采樣機(jī)1200臺(tái)。萬(wàn)通科工智能化采樣機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字化料場(chǎng)系統(tǒng)等，將會(huì)為用戶創(chuàng)造出更大的價(jià)值。從2007年的第一代到2009年的提升后的第二代，萬(wàn)通科工智能化采樣機(jī)經(jīng)過(guò)2年多時(shí)間的跟蹤服務(wù)完善，目前又在本鋼、濟(jì)鋼等多家企業(yè)投入使用，為用戶創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，受到了用戶的好評(píng)。

創(chuàng)新永無(wú)止境，進(jìn)步持續(xù)不斷。智能化采樣機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展依然有著長(zhǎng)足的進(jìn)步空間。比如：新型化驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展、新型采樣技術(shù)方案的研究，與企業(yè)庫(kù)存管理管理、工藝控制系統(tǒng)的高度集成，與原料商系統(tǒng)的集成與數(shù)據(jù)共享，與企業(yè)財(cái)務(wù)供應(yīng)鏈等系統(tǒng)的對(duì)接，成本控制體系優(yōu)化方案的研究等等。本著挖掘并滿足用戶需求的方向，萬(wàn)通科工真誠(chéng)希望能與國(guó)內(nèi)外同行一起共同研究開(kāi)發(fā)，以推進(jìn)我國(guó)工業(yè)設(shè)備智能化的進(jìn)程。