廢鋼智能判級生產管控系統的開發與應用

EXPLORATIONANDAPPLICATIONOFSCRAPSTEEL GRADING

Li Bowen

Zhangxuan Technology Control Center of Hegang Group. Xuanhua O751Oo， China）

Abstract：In September 2O2O，China proposed the \"dual carbon\" strategy，aiming to peak carbon dioxide emissions before 2030andachievecarbon neutrality before 2O6O.Scrap steel is theonly renewable resource thatcan replace iron oresteelmaking，isenvironmentalyfriendly，andcanberecycledmultiple times.Withtheaccelerationof industrial transformation and upgrading，the consumption of scrap steel in steel smelting has also rapidly increased.Under the guidance of the \"dualcarbon\" goal，Hegang Xuangang has transformedand upgraded tobuild anew preheating melting furnace forscrapsteel， which requires theexternal collction of scrap steel. Inorderto ensure product quality，reduce production costs，improve production eficiency，control costs，and cooperate with new process equipment， Xuangang's control center，basedon the functional requirements of the factory，reasonablyplans network coverage，configures hardware quantities，designs software functions，and develops an intelligent scrap grading production management system.

Key words： scrap steel; grading; control system

0前言

熔融爐的廢鋼來源復雜、種類繁多、料型不一，廢鋼定級作業環境也較為惡劣，原有定級主要靠質檢員肉眼識別，質檢員勞動強度大、作業風險高，人為因素導致判級結果距離標準化差距較大，且難以量化。因廢鋼質量優劣直接關系到鋼鐵冶煉品種、質量和冶煉周期，進而影響鋼廠效益，因此，急需開發一套廢鋼智能生產管控系統，實現對廢鋼等級的智能識別與判定。基于宣鋼公司已有的物流系統、ERP系統、MES系統，有效利用原生產數據與智能判級系統進行銜接，采購訂單、計量數據等均可實現交互，同時滿足集團供應鏈等平臺的數據對接要求。利用宣鋼現有局域網，從網絡架構、綜合布線、線路冗余等方面綜合考慮L2級網絡、0A辦公網絡、工業數據采集網等，統一設計、統一施工、統一投入使用。

1總體思路

廢鋼智能判級及生產管控系統主要包含硬件系統、軟件系統、車輛物流管理系統數據匹配、ERP系統銜接、廢鋼判定與識別檢驗主控中心。廢鋼料型智能識別和物料信息匹配，通過現場攝像頭對廢鋼車輛卸料過程進行實時拍照、逐層密集采樣和圖片處理，將采集到的各層圖片輸入判級系統，采用深度學習算法和智能識別技術，對卸車過程進行單層判級和最終整車判級，基于實時識別到的不達標廢鋼和雜質、異物，計算出整車扣重的預估值，同時對密閉容器、油污等拒收品進行報警，解決廢鋼料型摻雜、混裝等問題，規避人為作弊漏洞。系統可有效提高驗質卸車效率，提升物流周轉能力，杜絕人工驗質的主觀性、隨機性，減少廢鋼判級的人工成本，提升生產管理水平。

2技術方案

2.1 網絡架構與硬件

廢鋼加工中心建成后，充分利用宣鋼現有局域網，從網絡架構、綜合布線、線路冗余等方面綜合考慮L2級網絡，OA辦公網絡以及工業數據采集網等。L1、L2級、L3級網絡全部聯通，避免出現數據孤島。網絡采用星型結構，從數據中心敷設光纜，分別到廢鋼各工序就地控制室、熔融爐廢鋼跨廢鋼判級、熔融爐調度中心等，還連接到各能源站所，實現能源數據的采集。工業數據采集網絡采用環形網絡布局，新建主節點設置為原有工業網絡的匯聚層節點，區域內分別設置接入層節點，其中匯聚層與接入層光纜就近接人，個別路徑偏遠節點采用星形結構接入。機柜內預留數采網關及RTU、，供電從控制系統UPS接引，采用工業交換機設備保證系統穩定運行。

硬件包括搭建廢鋼智能判級冗余服務器，進行數據存儲分析；架設高清晰光學防抖攝像機，安裝支架上可上下左右調節，以滿足現場位置變動需求，用于車輛內料型識別和磁盤吊裝時料型識別；安裝人機交互系統顯示屏，實現遠程大廳和廢鋼現場的人機交互。

2.2與ERP系統銜接

與已有的宣鋼物流系統數據、ERP系統均能與智能判級系統進行銜接，需要重新開發功能接口，與采購系統、計量系統、集團供應鏈平臺實現對接。需要配置六個模塊功能：MM、SD、FI、PP、CO、QM，實現廢鋼加工中心的生產管理、采購庫存、成本會計、財務會計、物流管理、質量管理等業務功能。MES系統下開發物流轉儲、計量、質量管理、以及與各系統直接接口程序的開發。實現廢鋼加工中心物料進廠、判級、入庫、投料、出廠、計量、結算等業務功能。

2.3與物流系統銜接

廢鋼智能生產管控系統采集車輛物流管理系統中的車輛信息、檢斤信息數據與廢鋼識別判級系統中的料型數據進行銜接匹配

2.3.1進廠管理

拉運廢鋼車輛進廠時，依據電子車牌權限、車輛排放標準等信息，通過系統判定進廠權限。開發如下功能：車輛基礎信息管理、電子車牌管理、車禁管理系統等。

2.3.2 采購管理

廢鋼采購進廠業務流程包括預報、進廠、毛重、卸車、回皮、出廠、結算等環節。

1）預報：每日廢鋼進廠需由采購部門提前確定供戶、物料、訂單等情況，并發送庫存管理部門，由其在系統中進行總量預報，確定訂單、進廠時間、進廠站點、卸貨地點等信息。供貨商則根據總量預報，錄入單車信息預報，預報信息包括車號、出廠重量、廢鋼種類等信息。預報信息主要用于現場制卡使用。功能開發涉及：總量預報管理系統、車輛預報管理系統。

2）進廠：車輛掃描電子車牌進廠，形成車輛進廠記錄，記錄信息包括車牌號、進廠時間、進廠站點等信息。同時，依據車輛預報信息制IC卡，將預報信息寫入IC卡中，通過IC卡攜帶、傳遞車輛業務信息。功能開發涉及：門禁管理系統、IC卡管理系統。

3）點車：停車場配置門禁系統（進出口），車輛需排隊進入廢鋼加工車間，停車場配備顯示大屏及廣播叫號系統，加工車間內卸車工位空出后，綜合智能管控大廳的生產調度管理臺進行廣播叫號，并在大屏進行顯示，車輛按要求進入工位卸車。功能開發涉及：點車排隊管理系統。

4）毛重：在毛重磅房前增加放射性元素檢測系統，用于檢測外采廢鋼中的放射性元素。如放射性檢測不合格直接出廠。車輛憑電子車牌、IC卡在遠程計量系統過毛重，過毛重時，判斷進廠環節是否操作，無誤后方可計量。同時在毛重磅房處設置廢鋼等級初判系統，用于車輛拉運廢鋼等級初次判定和核對供應商提供的信息是否準確。功能開發涉及：遠程計量系統，廢鋼輻射監測系統，廢鋼等級初判系統。

5）卸車：車輛過完毛重，在現場進行卸車確認。現場廢鋼堆場與破碎線對應，卸車時按廢鋼種類指定對應卸車地點卸車。卸車環節與廢鋼料場門禁系統對接；卸車驗質方式可采用自動驗質方式、人工驗質方式及人工與自動相結合三種方式；驗質后的數據、物料比例等與檢斤記錄進行關聯，以一定規則參與結算。功能開發涉及：廢鋼料廠/廢鋼庫大門門禁管理系統、卸車智能驗料確認管理。

6）回皮：卸車完成后，車輛憑電子車牌、IC卡在遠程計量系統過回皮，回皮時，判斷卸車環節是否操作，無誤后方可計量。功能開發涉及到：遠程計量系統。

7出廠：車輛回皮后，到大門處，由保衛處查驗、確認后，打印磅單出廠。功能開發涉及到：門禁管理系統。

8）廢鋼定級管理：根據自動驗質系統驗質后的數據、物料比例等與檢斤記錄關聯，并根據結算規則進行上傳數據的計算。

9）數據上傳、結算：業務人員核對每日廢鋼計量數據、無誤后上傳ERP系統進行結算。

2.4智能驗質數據匹配

廢鋼識別判級軟件實現采購廢鋼的數據采集、圖形識別對比、判定結果上傳、判定過程追溯

2.4.1 崗前準備

大廳監控人員登錄系統軟件，人員與賬號同步統一。

2.4.2 驗質過程

司機刷卡后，系統自動對卸車位進行確認，卸車過程自動進行廢鋼判級及扣雜；對管狀物、密封物、爆炸物、超長件等進行自動報警。

2.4.3 大廳監控

卸車過程對認為可能存在嫌疑的廢鋼拉動球機云臺近距離查看，用對講通知現場質檢人員確認，已上垛的協調機具倒運至地面進行確認

2.4.4 現場確認

現場質檢員對大廳通知的各種情況逐項、逐個進行人工確認，通過目視、盒尺測量等方式確認是否有故意摻假行為，并將確認結果通過對講反饋大廳監控人員。

2.4.5 結果錄入

大廳監控人員對現場已確認的不合格廢鋼等錄入金額性扣罰及扣重加罰，要求確保無輸入性錯誤。

2.4.6 拍照取證

卸車過程拉動球機云臺對涉及扣罰金額的廢鋼（超長件、密封物、危險品、異物等）及扣雜情況進行拍照；卸車結束后拉動球機云臺對涉及部分退貨的車輛進行拍照，照片能涵蓋車內所有待退貨出門的物料。

2.4.7 結果上傳

系統綜合自動驗質結果及大廳人工確認的扣罰項，匯總為最終驗質結果，上傳至結算系統。

3結語

廢鋼加工中心智能生產管控系統投入使用后，實現機器替代人廢鋼智能判級的預期目標。操作人員在主控中心通過客戶端電腦或拼接屏進行界面監視，崗位人員通過布置在現場的音響和話筒實現遠程指揮和實時溝通。可有效提高驗質卸車效率，提升物流周轉能力，減少廢鋼判級的人工成本，提升整體管理水平。

參考文獻

[1]袁勝祥.我國廢鋼鐵資源利用現狀及發展趨勢分析[J].城市建設理論研究（電子版），2022：146-148.