現(xiàn)代煉鋼車間數(shù)字化系統(tǒng)的運(yùn)用和實(shí)踐

龔明健，張生存，趙國偉

（共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川750021）

隨著國家制造2025戰(zhàn)略的提出和推動(dòng)，各行各業(yè)都在向數(shù)字化、智能化方向轉(zhuǎn)變，共享集團(tuán)在十年前就開始著手進(jìn)行數(shù)字化系統(tǒng)的建設(shè)，引進(jìn)了大量的程序研發(fā)人員，經(jīng)過這十年的研發(fā)，共享集團(tuán)已基本完成了數(shù)字化建設(shè)，形成了以SAP系統(tǒng)為核心，人力資源、虛擬制造、焊接系統(tǒng)、熔煉系統(tǒng)等自主開發(fā)系統(tǒng)為輔助的數(shù)字化運(yùn)行系統(tǒng)集群。在數(shù)據(jù)收集、過程監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、成本監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)管控、人員培訓(xùn)等方面，為企業(yè)的生產(chǎn)管理、質(zhì)量改進(jìn)、成本改善、安全防范、效率提升及人才培養(yǎng)等領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)支持及服務(wù)。本文主要介紹共享集團(tuán)下屬公司共享鑄鋼有限公司（KSF）的煉鋼車間熔煉數(shù)字化系統(tǒng)。

1 熔煉系統(tǒng)的組成部分

圖1 KSF熔煉控制系統(tǒng)主界面

KSF熔煉系統(tǒng)主要有六部分組成（如圖1），包括系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)參數(shù)、數(shù)據(jù)信息、熔煉過程、澆注管理、統(tǒng)計(jì)分析，它是KSF煉鋼車間重要的工作平臺(tái)，能夠監(jiān)控冶煉時(shí)的安全、質(zhì)量、成本、過程參數(shù)等數(shù)據(jù)，并能提供自動(dòng)分析功能，為各項(xiàng)改進(jìn)提供依據(jù)，而它的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫（比如產(chǎn)品信息、成分、原輔材料等）又是從SAP、Lims等系統(tǒng)中調(diào)用的，即熔煉系統(tǒng)不是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，它和公司的系統(tǒng)是互通的，這能做到數(shù)據(jù)出處的唯一性、準(zhǔn)確性，避免數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，同時(shí)能節(jié)約系統(tǒng)的占用空間和儲(chǔ)存。下面分別來介紹這六個(gè)部分的內(nèi)容。

2 KSF熔煉系統(tǒng)詳細(xì)介紹

2.1 系統(tǒng)管理

圖2 系統(tǒng)管理板塊

圖3 基礎(chǔ)參數(shù)板塊

系統(tǒng)管理主要包括四個(gè)方面（如圖2）：用戶管理、更改密碼、備份數(shù)據(jù)和恢復(fù)數(shù)據(jù)。用戶管理板塊可以添加和刪除人員，并對(duì)人員進(jìn)行詳細(xì)的分類，分為系統(tǒng)管理人員、管理人員、一般人員、1、2型人員等，不同類型的人員有不同的權(quán)限，這有利于系統(tǒng)的運(yùn)行和管理。更改密碼模塊可以對(duì)自己的密碼進(jìn)行修改，以使各個(gè)人員在系統(tǒng)的權(quán)限得到有效的維護(hù)，確保系統(tǒng)的有效運(yùn)行。備份數(shù)據(jù)板塊，主要作用是用戶可以對(duì)非常重要的數(shù)據(jù)實(shí)施備份，如此可以避免數(shù)據(jù)丟失?；謴?fù)數(shù)據(jù)板塊的作用是對(duì)用戶不小心刪除了的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用存儲(chǔ)與服務(wù)器上大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復(fù)。

2.2 基礎(chǔ)參數(shù)

基礎(chǔ)參數(shù)板塊主要包含四個(gè)板塊（如圖3）：鋼牌號(hào)、原輔材料實(shí)際成分、返回料實(shí)際成分、開爐前檢查表。

鋼牌號(hào)是引用Lims系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。Lims系統(tǒng)是我公司檢測(cè)中心的核心系統(tǒng)，關(guān)于客戶的成分、性能的相關(guān)數(shù)據(jù)全部出之于這個(gè)系統(tǒng)，故在冶煉前就調(diào)用這個(gè)系統(tǒng)的成分信息，冶煉時(shí)這個(gè)成分信息能夠?qū)崟r(shí)的顯示在系統(tǒng)中，并且系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的判斷，一旦超標(biāo)會(huì)及時(shí)的提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員。

原輔材料實(shí)際成分板塊中冶煉所用的原輔材料的實(shí)際成分均能顯示，它也是調(diào)用Lims系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，目前KSF的所用原輔材料均在檢測(cè)中心復(fù)檢，復(fù)檢的檢測(cè)結(jié)果會(huì)錄入到Lims系統(tǒng)中，這個(gè)板塊就是調(diào)用了Lims系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果，如此現(xiàn)場(chǎng)操作人員就能清晰的知道所加合金是否合格，具體含量是多少，殘余元素是否超標(biāo)等情況（每批次合金含量都不一樣）。

返回料實(shí)際成分板塊主要運(yùn)用于每個(gè)返回料的實(shí)際成分，主要作用是讓現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)人員能準(zhǔn)確掌握每個(gè)返回料的成分，避免加錯(cuò)料，使鋼液成分超標(biāo)，造成成本的浪費(fèi)。

冶煉前檢查表板塊是熔煉系統(tǒng)非常重要的板塊，也是監(jiān)控安全非常重要的措施，每天冶煉前安全管理人員下達(dá)冶煉前的檢查表計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)每一個(gè)檢查計(jì)劃要進(jìn)行仔細(xì)的填寫，填寫完畢（如發(fā)現(xiàn)問題，要整改完畢）系統(tǒng)等全部變綠后，系統(tǒng)方可允許送電，否則操作人員無法送電（此系統(tǒng)和操控臺(tái)連鎖），如此能有效的避免各項(xiàng)設(shè)備帶病作業(yè)，提高作業(yè)安全性。

2.3 數(shù)據(jù)信息

數(shù)據(jù)信息模塊主要包括冶煉過程參數(shù)、關(guān)鍵過程參數(shù)、生產(chǎn)計(jì)劃信息、變壓器、電抗器報(bào)警記錄等四個(gè)板塊（如圖4）。冶煉過程參數(shù)和關(guān)鍵過程參數(shù)板塊主要是對(duì)冶煉的關(guān)鍵過程參數(shù)進(jìn)行編輯和監(jiān)控，生產(chǎn)計(jì)劃信息跟蹤周、月的生產(chǎn)計(jì)劃信息，這個(gè)信息是直接從生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)MES中調(diào)用。變壓器、電抗器報(bào)警記錄主要監(jiān)控送電系統(tǒng)的異常，為設(shè)備維護(hù)和送電人員提供統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)支持。

2.4 熔煉過程

圖4 數(shù)據(jù)信息板塊

熔煉過程板塊是該系統(tǒng)的核心，包括了冶煉的整個(gè)流程，共計(jì)11個(gè)模塊（如圖5）：冶煉前檢查表的計(jì)劃編制：用于下達(dá)開爐前的檢查計(jì)劃；冶煉前檢查：用于實(shí)際冶煉前對(duì)各設(shè)備檢查情況的填寫；計(jì)劃編制：用于熔煉工程師編制下達(dá)計(jì)劃；備料：編制計(jì)劃后進(jìn)行備料計(jì)劃的編制；備料審核：備料計(jì)劃編制后，主管進(jìn)行備料審核；現(xiàn)場(chǎng)工人按照審核后的備料計(jì)劃進(jìn)行備料，然后進(jìn)行EAF爐過程控制（或者M(jìn)F爐過程控制）、LF、VOD過程控制；冶煉完畢澆注后，填寫澆注過程控制；產(chǎn)品澆注過程記錄表，用于記錄實(shí)際產(chǎn)品的澆注過程中的情況。在這11個(gè)模塊中，EAF、LF、MF、VOD和澆注過程控制又是核心中的核心，能監(jiān)控冶煉過程，按照工藝關(guān)鍵參數(shù)提示和監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)人員的操作，比如溫度、成分、氧活性、重量等，以此能夠非常有效的提升冶煉的質(zhì)量，同時(shí)能監(jiān)控成本和安全，提高工作效率。冶煉完畢后還能夠自動(dòng)生成過程記錄，可追溯性強(qiáng)。

2.5 澆注管理

圖5 熔煉過程板塊

澆注管理板塊（如圖6）相當(dāng)于澆注記錄匯總表，里面記錄了所有鑄件的詳細(xì)澆注信息，我們能夠通過查詢的方式追溯澆注過程，方便快捷，改變了傳統(tǒng)的紙質(zhì)版澆注記錄，查詢以往的澆注信息費(fèi)力費(fèi)事，效率低下的現(xiàn)狀[1]。

2.6 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析板塊如圖7所示，該板塊能夠自動(dòng)的統(tǒng)計(jì)分析每一爐的每一個(gè)關(guān)鍵過程參數(shù)，幫助技術(shù)人員分析冶煉水平、查找事故原因，對(duì)技術(shù)人員提出改進(jìn)意見有非常重要的作用，同時(shí)能夠統(tǒng)計(jì)每一爐的原輔材料使用情況，對(duì)企業(yè)的成本分析和控制有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

圖6 澆注管理板塊

圖7 統(tǒng)計(jì)分析板塊

3 結(jié)論

（1）KSF現(xiàn)在已形成了以SAP系統(tǒng)為主，其他系統(tǒng)為補(bǔ)充的數(shù)字化系統(tǒng)集成企業(yè)。

（2）KSF熔煉系統(tǒng)包括六個(gè)模塊，其中EAF、LF、MF、VOD、澆注過程控制板塊是該系統(tǒng)的核心，它能指導(dǎo)和監(jiān)控?zé)掍撊藛T的操作，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、控制成本、提高效率等方面有非常重要的作用。

（3）KSF熔煉系統(tǒng)還能對(duì)其冶煉過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)技術(shù)人員提出改進(jìn)措施有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

（4）KSF熔煉系統(tǒng)涉及到冶煉的安全、質(zhì)量、成本、效率等各方面，能夠全面解決煉鋼車間的各項(xiàng)問題，是煉鋼車間必不可少的數(shù)字化系統(tǒng)。