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打造“拳頭產品”,叫響“首礦智造”——首鋼集團有限公司礦業公司自動化、信息化產品研發應用記

作者:李夢瀅 日期:2019-01-16 10:50:15

“智能采礦”是所有采礦人的夢想,而開展自動化、信息化建設,并推進兩化深度融合,是實現智能礦山建設的核心。瞄準這一核心,首鋼集團有限公司礦業公司(以下簡稱“首礦”),依托下屬的北京速力科技有限公司(以下簡稱“速力公司”),長期致力于國內外冶金、有色、煤炭等礦山行業的自動化、信息化系統的研發與應用,以先進的自動化技術、信息化技術和通信技術集成為主要研發方向,目前已獲得發明專利 4 項、軟件著作權 30 余項。露天轉地下高效轉型建設大型數字化地下金屬礦山的研究與實踐成果曾獲國家科學技術進步二等獎。

近幾年,速力公司將礦業公司多年來的自動化、信息化及數字化礦山技術與生產管理實踐相結合,以打造智能礦山為目標,為國內外多家冶金采礦、選礦、球團、燒結、地采等用戶提供了全方位的自動化和信息化解決方案,打造了獨具自身特色的拳頭產品。

一、露天開采智能化建設

為實現數字化礦山,早在2002年,首礦就開始研發“首鋼水廠鐵礦礦車自動調度及管理系統” (被列入國家“十五”科技攻關項目),聯合清華大學、北京科技大學和航天部共同研究開發。這就是日后獲得全面推廣的 GPS 礦車智能調度系統。

在這之前,水廠鐵礦采場生產組織方式可以形象的描述為“生產隊長派活”。 采場一切生產作業計劃全部由作業長負責。在作業條件發生變化時,作業長下達的臨時調整指令不能及時傳達給電鏟和礦車司機,且這些指令更多是憑經驗和局部情況作出的,不能合理安排礦車流向和車流密度。因此經常出現“鏟等車”或“車等鏟”的現象,設備生產能力得不到充分發揮,影響生產效率。

GPS 礦車智能調度系統的研發,是以全球衛星定位技術、無線網絡通訊技術、核心調度模型技術及礦山軟件工程技術等手段,對采場主要生產設位置及工作狀態實時監控,根據生產計劃情況和不斷變化的現場情況,實現對采礦設備的實時自動調度,達到優化生產組織、提高產量、降低油耗、安全有效的目的。2004年,“大型深凹露天礦高效運輸系統及強化開采技術研究”獲得了中國冶金礦山科學技術特等獎。2006年,GPS 礦車智能調度系統通過了國家科學技術委員會的科學技術成果鑒定,并憑借扎實的技術功底和優良的系統性能,于2011年取得了計算機軟件著作權。

隨著產品逐漸成熟,速力公司開始向外部市場推廣。

鞍鋼大孤山鐵礦是速力公司實施的第一個外部市場 GPS 調車項目,施工時正值大雪天,采場邊坡陡峭,施工人員爬上爬下,整天都呆在采場,參與施工的職工在厚厚的積雪中腳都凍僵了,連鞋子什么時候走丟了都不知道。 正是首礦人的這種執拗勁,一步步打開了外部市場,幫助越來越多的礦山企業實現了露天礦的可視化、數字化、智能化、實時化管理,為智能化礦山建設奠定了重要基礎。

目前,速力公司的GPS礦車智能調度系統在國內外市場的應用已超 1000 臺套,先后入駐了鞍鋼、河鋼、馬鋼、太鋼、唐鋼、神華、華能、紫金集團、海螺水泥集團等 20 多個國內外大型礦山。

速力公司研發團隊并不滿足,根據不同的客戶環境、車輛類型、路況等情況,不斷創新,對硬件和軟件進行升級換代,目前已完成了基于“北斗”系統的產品研制,還派生出適用于電鏟、牙輪鉆、油罐車、灑水車、平路機的智能調度終端產品,拓展了格林納斯定位系統、WIFI 通訊系統、防碰撞、燃油智能管理、自稱重等多項新技術,產品性能不斷提升,可以為冶金、煤炭、有色、水泥等眾多行業提供智能礦山建設的基礎服務,為科學、均衡采礦注入動力。

二、地下開采智能化建設

對于礦山自動化,速力公司堅持在進行自動化規劃、解決生產與工藝中存在問題的同時,對流程中存在的問題進行解析。近幾年,速力公司自動化項目的市場影響力不斷擴大,尤其在地下開采領域取得長足進步。

資源接替是礦山企業的必經之路,許多礦山都面臨露天轉地下開采的難題。速力公司依托杏山鐵礦———首鋼第一家地采礦山建設,在以往礦山自動化項目的基礎上,率先在杏山鐵礦自主研發地采自動化控制系統,為礦山企業露采轉地采提供技術支撐。為此,成立了地采自動化創新工作室,由全國百姓學習之星馬著擔任負責人。

為了使設計能夠站在一個較高的起點上,首礦通過對國內外礦山地采自動化生產現狀進行分析研究,消化吸收先進經驗,用了一年時間設計了 23 套682 張圖紙,最終形成了符合生產實際的自動化方案。又經過 8 個月的攻關,研發出了符合杏山鐵礦實際的“十大自動化控制系統”和“六大安全系統”,實現了操作與管理職能一體化?!傲蟀踩到y”把語音、數據、圖像全部整合到一起,可實時監控地下9 個水平巷道內的人員和設備情況,實現了 ERP、自動化與投產同步運行,將首礦地采自動化推到國內領先水平。

創新沒有止步,而是向更高水平的尖端課題沖鋒。

隨著地下開采規模的擴大,井下電機車運輸任務越來越繁重,通常采取的措施是增加運輸車輛、車次或者提高車速,但國內外地下礦山所使用的運輸設備基本都是人工駕駛,工作環境、人身安全及運輸效率都存在問題。 于是,速力公司以馬著團隊為基礎,開始研發“杏山鐵礦-180 米水平電機車遠程遙控系統”。

團隊先后收集各類數據2000多組,經過三個月的調試、10 個月的刻苦攻關,-180 米水平電機車實現了遠程遙控,成為國內首例,填補了國內技術空白。 該系統的實施,將井下電機車裝礦、司機駕駛、放礦的工作整合為一體,操作崗位由井下轉移到地面,最大限度減少井下作業人員,不但提高了生產效率,更是引領了國內地采行業的技術進步。該項目成為首個通過國家安監總局驗收的“四個一批” 項目,而且被確認為“國家地下金屬礦山數字化建設示范工程”。2014年獲得了冶金礦山科學技術一等獎,并獲得了國家發明專利,標志著礦山自動化信息化核心技術水平提升到了新的高度?;谛由降夭勺詣踊某晒嵺`,2016年,首礦承攬了中鋁云南普朗銅礦井下運輸電機車無人駕駛項目。自主研發了國內最大的井下運輸變頻機車(65噸)的控制系統;首次應用了全球最大的20m3底卸式礦車;國內首次應用驅動裝置,創新控制理念,自主研發國際先進的系統架構,使普朗礦無人駕駛運輸系統躋身國內同行業領先地位,達到了國際先進水平,推動了地下開采智能化建設的進程。

三、礦山信息化管控平臺建設

當前,國內科學技術、市場形勢瞬息萬變。速力公司遵循“整體規劃、分步實施”“硬件服從軟件、軟件服從應用”的原則,不斷探索信息化建設道路。早在十年前,首礦 ERP 項目就已成功上線,這是我國冶金礦產資源行業中第一個進行全面企業信息化的突破性項目,實現了利用信息技術改造傳統產業、提升市場競爭力的目標,為行業樹立了一個標桿?!笆卒摰V業公司礦山數字化”成果曾獲冶金礦山科學技術獎一等獎,“面向多品種小批量制造企業,生產信息管理系統的構建與實施”成果榮獲北京市第二十七屆企業管理現代化創新成果一等獎。

十幾年的數字化礦山和信息化建設研究和實踐,是首礦幾十年生產經驗和智慧的結晶。截至目前,速力公司已成功實施馬鋼、河鋼、華夏建龍、榮信集團、鞍鋼集團等幾十家信息化項目。2017 年,速力公司信息化產品第一次走出了國門,簽約贊比亞中色非礦MES項目。該項目涉及中色非礦地采礦山生產經營管理,包括工藝管理、生產管理等九大業務板塊,業務范圍廣、難度大。由于國內外礦山生產管理理念與方式差異很大,速力公司原有的系統不能滿足用戶的需求。研發團隊克服語言不通、文化障礙、社會環境等困難,調整了項目開發方式、開發了中英文雙語框架。項目于 2018 年初成功上線,充分展現了首礦信息化隊伍的研發實力,為進一步拓展海外市場奠定了堅實基礎。

首礦智能礦山產品還涉及球團自動化、燒結自動化、采礦設備自動化等領域。目前,礦山智能產品已經遍布全國 20 多個省、市、自治區,國外輻射到贊比亞、巴西、印度、伊朗等國,涉及冶金、有色、煤炭、水泥等行業,對國內智能礦山的高速發展起到了強力推進作用。

面向未來,首礦將致力于建設全國性的智能礦山示范樣板,持續推廣智能礦山技術,為國內外提供智能礦山建設服務,叫響“首礦智造”。

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