淺析庫區(qū)無人自動化行車系統(tǒng)操作終端監(jiān)控畫面設計優(yōu)化

文/蔡杰 劉剛

淺析庫區(qū)無人自動化行車系統(tǒng)操作終端監(jiān)控畫面設計優(yōu)化

文/蔡杰 劉剛

無人自動化行車系統(tǒng)概述(UACS )

根據(jù)《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》規(guī)定，以鋼鐵工業(yè)結(jié)構調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級為主攻方向，提高鋼鐵工業(yè)自主創(chuàng)新能力。加快應用新技術、新工藝、新裝備，對企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)設施、裝備、生產(chǎn)工藝條件進行改造，不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程，升級企業(yè)技術裝備，提高資源綜合利用水平，增強新產(chǎn)品開發(fā)能力，加快產(chǎn)品升級換代，加強安全生產(chǎn)保障。2017年6月，中國和德國簽訂了《〈中國制造2025〉創(chuàng)新中心合作協(xié)議》，加強《中國制造2025》和德國“工業(yè)4.0”在智能制造領域的技術合作和人才培養(yǎng)合作。近幾年，寶鋼領先國內(nèi)鋼鐵業(yè)，啟動了行車無人化庫區(qū)改造等智慧制造工作，標志著寶鋼智能化制造正式啟動。

行車作為鋼鐵企業(yè)庫區(qū)內(nèi)最重要的物流吊運設備，根據(jù)自動化、信息化技術的應用程度和作業(yè)方式的發(fā)展可劃分為三個階段：

第一階段為操作、指揮配合階段；第二階段為MES階段，即生產(chǎn)制造執(zhí)行管理階段；第三階段為無人自動化行車階段，即UACS系統(tǒng)（unmanned automatic crane system）。

充分提升MES系統(tǒng)在庫區(qū)的信息傳輸、物料跟蹤、物流管控等方面的應用水平，實現(xiàn)物料入庫、出庫、信息錄入、行車吊運等庫區(qū)作業(yè)的自動化，可以優(yōu)化庫區(qū)的崗位配置，大幅減少操作人員的作業(yè)內(nèi)容和勞動負荷，優(yōu)化熱軋生產(chǎn)組織和業(yè)務流程，實現(xiàn)勞動效率的提升。

以2030單元C02庫區(qū)無人全自動行車系統(tǒng)結(jié)構(UACS)為例，無人自動化行車系統(tǒng)由無人行車系統(tǒng)、裝卸車子系統(tǒng)、地面庫區(qū)子系統(tǒng)[倉庫管理系統(tǒng)WMS（warehouse management system）；人機交互界面（HMI，human machine interface）]、安全子系統(tǒng)組成。并與生產(chǎn)機組的2030區(qū)域的L3系統(tǒng)，C101機組L2系統(tǒng)，C102機組L2系統(tǒng)，C602機組L2系統(tǒng)，C101機組L1系統(tǒng)，C102機組L1系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信。行車操縱方式分為全自動操作方式；司機室操作方式；遠程遙控操作方式。

▲ 圖一

由圖一可以看出，無人自動化行車系統(tǒng)（無人化）是由四部分組成，其中無人行車系統(tǒng)由行車PLC控制裝置（大車、小車、主、副卷裝置、駕駛室裝置、吊具）、位置檢測裝置等通過通信裝置與地面系統(tǒng)連接。

無人自動化行車系統(tǒng)主要指安裝在行車上，用于無人行車運行檢測、吊具防搖控制的設備。包括大車定位裝置、小車定位裝置、吊具電子防搖裝置、車載終端、狀態(tài)顯示屏等設備。（圖二）

地面系統(tǒng)組成：地上局子系統(tǒng)的設備主要包括服務器、操作終端（無人化監(jiān)控畫面）、打印機、平臺軟件、手持終端、網(wǎng)絡設備等。

▲ 圖二

裝卸子系統(tǒng)組成；裝卸車子系統(tǒng)主要負責掃描入庫車輛上的物料，生成相應的入庫物料吊起物理位置，掃描出庫車輛的鞍座信息或識別司機指定的落關位置，并將上述信息反饋回系統(tǒng)服務器。

安全子系統(tǒng)組成：安全管理與警示系統(tǒng)主要用于封閉區(qū)域的安全管理、地面人行通道的安全管理、車輛通道安全管理、地面設備連鎖。庫區(qū)安全管理與警示系統(tǒng)采用主從站配置方式，包括庫區(qū)封閉門禁系統(tǒng)，通道監(jiān)控、異常許可和報警裝置等。

現(xiàn)有無人化庫區(qū)（操作終端）監(jiān)控畫面簡介

無人化自動化行車系統(tǒng)操作終端基本組成：無人化庫區(qū)監(jiān)控是地面系統(tǒng)的主要組成部分，分為無人化作業(yè)計劃、無人化信息、無人化信息統(tǒng)計、無人化作業(yè)等四個部分，每個部分分為不同的內(nèi)容，庫區(qū)操作人員根據(jù)畫面的監(jiān)控內(nèi)容和生產(chǎn)信息動態(tài)跟蹤、調(diào)整、協(xié)調(diào)、記錄、處置相關信息，確保安全順行，意義重大，由于無人化庫區(qū)作業(yè)面大和信息量大，所以高效能、直觀和分等級處置的要求對操作工來說特別重要。

無人化系統(tǒng)操作終端作業(yè)管理功能介紹：它分為11項內(nèi)容，即行車工作狀態(tài)畫面；過跨小車工作狀態(tài)畫面；車輛工作狀態(tài)畫面；入口鞍座信息畫面；PACK STATE畫面；行車故障/恢復查詢畫面；庫位信息查詢畫面；Temporary Yard（臨時包裝）畫面；Packing Coil in Yard（鋼卷包裝區(qū)）畫面；Vhiecle Avoid System（避讓）畫面。

無人化系統(tǒng)操作終端信息管理：它分為行車作業(yè)結(jié)果分析（卷單位）畫面；駕駛員操作歷史畫面；行車作業(yè)故障卷查詢畫面；異常原因及預防畫面；PLC故障信息畫面；TC查詢畫面；報警信息查詢畫面；長期查詢畫面。

無人化統(tǒng)計分析管理：它分為行車作業(yè)分析畫面；操作統(tǒng)計分析畫面；PLC日報統(tǒng)計畫面；PLC報錯信息畫面；作業(yè)執(zhí)行時間分析畫面；行車等待時間畫面。

無人化系統(tǒng)操作終端作業(yè)計劃管理：它分為行車作業(yè)計劃查詢畫面；行車作業(yè)指令管理畫面；行車作業(yè)指令優(yōu)先級調(diào)整畫面；手工生成作業(yè)指令畫面；Weight Coil Job畫面；CAR NO REGISTER畫面；TWO FLOOR畫面。

對無人化庫區(qū)操作終端監(jiān)控畫面優(yōu)化的幾點思考

2014年冷軋1730無人化行車啟動改造工作，經(jīng)歷了三年多時間，其間對無人化的試點工作身有感觸，特別是對初期設計的系統(tǒng)有一定認知。2015年熱軋1580板坯庫行車無人化庫區(qū)改造持續(xù)到現(xiàn)在，其系統(tǒng)在1730無人化的基礎上有所優(yōu)化和側(cè)重。冷軋2030單元C02庫無人化改造今年計劃8月進行施工，目前對該系統(tǒng)設計正在進行討論之中，作為負責操作部分的管理，經(jīng)過對現(xiàn)場的使用了解和設備性能的掌握，結(jié)合各個區(qū)域的生產(chǎn)要求不同和未來管理需要，對無人化庫區(qū)操作終端（監(jiān)控畫面）優(yōu)化有幾點思考：

思考一：無人化庫區(qū)操作終端在自動化庫區(qū)基礎上有了本質(zhì)的不同，具備一定的信息管理功能。但是，無人化系統(tǒng)的統(tǒng)計功能還可以進一步優(yōu)化，比如：無人化系統(tǒng)操作終端信息管理對機組異常卷信息影響無人化運行的異常數(shù)據(jù)沒有可追溯性。如（圖三）也沒有統(tǒng)計分析的運用。

思考二：無人化庫區(qū)操作終端拆包裝區(qū)域未能體現(xiàn)庫區(qū)鞍座狀態(tài)，比如鞍座是否有物料（鋼卷），該鋼卷是異常卷還是計劃卷等。

思考三：無人化庫區(qū)操作終端未能體現(xiàn)通道倒閘狀態(tài)；如果地面車輛或人員通行，會發(fā)生安全事件。

思考四：無人化庫區(qū)操作終端除了行車外，未能顯示其他設備的傳感器數(shù)據(jù)，這樣對監(jiān)控管理或者后期的故障排查不利，會浪費許多故障排查時間。

▲ 圖三

思考五：無人化庫區(qū)操作終端行車作業(yè)結(jié)果分析中行車各步驟耗時部分，對吊卷和放卷兩個步驟需要再細分。把吊卷分成夾緊、升起，把放卷分成松開和升起。這樣便于作業(yè)效率提升，滿足現(xiàn)場機組生產(chǎn)條件。（C102軋機速度是冷軋機組最快的，50秒就可以生產(chǎn)一個鋼卷30噸左右鋼卷）

思考六：無人化庫區(qū)操作終端系統(tǒng)故障沒有分類，按照設計，分為四個子系統(tǒng)，但是故障統(tǒng)計卻沒有區(qū)分，容易造成故障排查思路不清。

思考七：故障信息統(tǒng)計功能不全面，且缺少故障排查手順，行車自動化程序設計完全可以做到故障點的信息采集工作，便于提高故障排除效率。

寶鋼無人化行車自動化系統(tǒng)升級改造是未來幾年的發(fā)展方向，也是寶鋼打造裝備制造技術升級、智慧制造工廠、提升勞動效率的重要手段。通過這次深入學習，了解了無人化自動系統(tǒng)的主要功能和各區(qū)域無人化改造的差異性，為后續(xù)的工作奠定了一定的基礎。

（作者就職于中冶寶鋼技術行分公司）