淺析庫區無人自動化行車系統操作終端監控畫面設計優化

文/蔡杰 劉剛

淺析庫區無人自動化行車系統操作終端監控畫面設計優化

文/蔡杰 劉剛

無人自動化行車系統概述(UACS )

根據《鋼鐵工業“十二五”發展規劃》規定，以鋼鐵工業結構調整、轉型升級為主攻方向，提高鋼鐵工業自主創新能力。加快應用新技術、新工藝、新裝備，對企業現有生產設施、裝備、生產工藝條件進行改造，不斷優化生產流程，升級企業技術裝備，提高資源綜合利用水平，增強新產品開發能力，加快產品升級換代，加強安全生產保障。2017年6月，中國和德國簽訂了《〈中國制造2025〉創新中心合作協議》，加強《中國制造2025》和德國“工業4.0”在智能制造領域的技術合作和人才培養合作。近幾年，寶鋼領先國內鋼鐵業，啟動了行車無人化庫區改造等智慧制造工作，標志著寶鋼智能化制造正式啟動。

行車作為鋼鐵企業庫區內最重要的物流吊運設備，根據自動化、信息化技術的應用程度和作業方式的發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，即生產制造執行管理階段；第三階段為無人自動化行車階段，即UACS系統（unmanned automatic crane system）。

充分提升MES系統在庫區的信息傳輸、物料跟蹤、物流管控等方面的應用水平，實現物料入庫、出庫、信息錄入、行車吊運等庫區作業的自動化，可以優化庫區的崗位配置，大幅減少操作人員的作業內容和勞動負荷，優化熱軋生產組織和業務流程，實現勞動效率的提升。

以2030單元C02庫區無人全自動行車系統結構(UACS)為例，無人自動化行車系統由無人行車系統、裝卸車子系統、地面庫區子系統[倉庫管理系統WMS（warehouse management system）；人機交互界面（HMI，human machine interface）]、安全子系統組成。并與生產機組的2030區域的L3系統，C101機組L2系統，C102機組L2系統，C602機組L2系統，C101機組L1系統，C102機組L1系統進行數據通信。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（無人化）是由四部分組成，其中無人行車系統由行車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連接。

無人自動化行車系統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、狀態顯示屏等設備。（圖二）

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

▲ 圖二

裝卸子系統組成；裝卸車子系統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服務器。

安全子系統組成：安全管理與警示系統主要用于封閉區域的安全管理、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。庫區安全管理與警示系統采用主從站配置方式，包括庫區封閉門禁系統，通道監控、異常許可和報警裝置等。

現有無人化庫區（操作終端）監控畫面簡介

無人化自動化行車系統操作終端基本組成：無人化庫區監控是地面系統的主要組成部分，分為無人化作業計劃、無人化信息、無人化信息統計、無人化作業等四個部分，每個部分分為不同的內容，庫區操作人員根據畫面的監控內容和生產信息動態跟蹤、調整、協調、記錄、處置相關信息，確保安全順行，意義重大，由于無人化庫區作業面大和信息量大，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。

無人化系統操作終端作業管理功能介紹：它分為11項內容，即行車工作狀態畫面；過跨小車工作狀態畫面；車輛工作狀態畫面；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）畫面；Vhiecle Avoid System（避讓）畫面。

無人化系統操作終端信息管理：它分為行車作業結果分析（卷單位）畫面；駕駛員操作歷史畫面；行車作業故障卷查詢畫面；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。

無人化統計分析管理：它分為行車作業分析畫面；操作統計分析畫面；PLC日報統計畫面；PLC報錯信息畫面；作業執行時間分析畫面；行車等待時間畫面。

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

對無人化庫區操作終端監控畫面優化的幾點思考

2014年冷軋1730無人化行車啟動改造工作，經歷了三年多時間，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有一定認知。2015年熱軋1580板坯庫行車無人化庫區改造持續到現在，其系統在1730無人化的基礎上有所優化和側重。冷軋2030單元C02庫無人化改造今年計劃8月進行施工，目前對該系統設計正在進行討論之中，作為負責操作部分的管理，經過對現場的使用了解和設備性能的掌握，結合各個區域的生產要求不同和未來管理需要，對無人化庫區操作終端（監控畫面）優化有幾點思考：

思考一：無人化庫區操作終端在自動化庫區基礎上有了本質的不同，具備一定的信息管理功能。但是，無人化系統的統計功能還可以進一步優化，比如：無人化系統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據沒有可追溯性。如（圖三）也沒有統計分析的運用。

思考二：無人化庫區操作終端拆包裝區域未能體現庫區鞍座狀態，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：無人化庫區操作終端未能體現通道倒閘狀態；如果地面車輛或人員通行，會發生安全事件。

思考四：無人化庫區操作終端除了行車外，未能顯示其他設備的傳感器數據，這樣對監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：無人化庫區操作終端行車作業結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。這樣便于作業效率提升，滿足現場機組生產條件。（C102軋機速度是冷軋機組最快的，50秒就可以生產一個鋼卷30噸左右鋼卷）

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

思考七：故障信息統計功能不全面，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升級改造是未來幾年的發展方向，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的主要功能和各區域無人化改造的差異性，為后續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）