淺談計算機(jī)自動化技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用

林邁迦

摘 要：計算機(jī)自動化在革新工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，提高工業(yè)生產(chǎn)效率方面起著無法替代的作用，通過歸納總結(jié)計算機(jī)自動化技術(shù)在采礦、冶金和鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)計算機(jī)自動化技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出計算機(jī)自動化在工業(yè)應(yīng)用上的一些展望，為工業(yè)技術(shù)提升提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)；自動化；采礦；冶金；鋼鐵

中圖分類號：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0017-02

隨著社會的不斷發(fā)展，單機(jī)自動化已不能滿足提升勞動生產(chǎn)率和增強(qiáng)企業(yè)效益的要求，而計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展已經(jīng)影響到社會的各個方面，逐漸成為社會生活不可或缺的一部分，極大豐富了人們的物質(zhì)、精神生活水平。因此計算機(jī)自動化將計算機(jī)技術(shù)和工業(yè)自動化相結(jié)合，極大提高了勞動生產(chǎn)率，同時在增加企業(yè)效益方面發(fā)揮著無可替代的作用。通過歸納總結(jié)目前計算機(jī)自動化技術(shù)在采礦、冶金和鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)計算機(jī)自動化技術(shù)帶來的便利，并根據(jù)實(shí)際情況對計算機(jī)自動化技術(shù)在我國未來工業(yè)上的前進(jìn)方向進(jìn)行展望。

1 計算機(jī)自動化在采礦業(yè)的應(yīng)用

計算機(jī)自動化在我國的采礦業(yè)中發(fā)揮著重要作用，將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于采礦業(yè)中，可以在采礦過程中極大提高工作效率。如現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的地理信息系統(tǒng)（GIS）、新型傳感器和微型計算機(jī)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)收集和分析技術(shù)，可以更加準(zhǔn)確快速地處理礦山復(fù)雜的空間信息，為采礦計劃編制、采礦自動化調(diào)度、采礦生產(chǎn)過程控制等提供保障，當(dāng)?shù)V山工作環(huán)境發(fā)生變化時，利用計算機(jī)自動化技術(shù)，可全面細(xì)致地研究分析客觀情況，制定相應(yīng)的措施，提高采礦效率，擴(kuò)大采礦生產(chǎn)規(guī)模，保證采礦業(yè)績的最佳化。

1.1 采礦計劃編制

采礦計劃是幫助礦山?jīng)Q策者做出最佳決策，使礦山生產(chǎn)經(jīng)營能夠獲得最大效益的基礎(chǔ)。將計算機(jī)自動化技術(shù)應(yīng)用于采礦計劃編制就是將礦山的各種參數(shù)運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立礦山模型并進(jìn)行工作模擬，如計算機(jī)輔助地質(zhì)力學(xué)模型、基于GPS的礦物質(zhì)量和位置數(shù)據(jù)測量、爆破模擬、地下礦產(chǎn)有限元模型等，使決策者對礦產(chǎn)的分布、質(zhì)量有深入的了解，從而編制出最佳采礦計劃，為公司在市場競爭中提供優(yōu)勢[1]。目前采礦技術(shù)編制應(yīng)用最為廣泛的是線性規(guī)劃，ECS公司將人工智能技術(shù)（專家系統(tǒng)或黑板技術(shù)）與線性規(guī)劃相結(jié)合編制采礦計劃，在各類條件的約束下，使采礦作業(yè)確保產(chǎn)量與質(zhì)量的最佳化。隨著計算機(jī)技術(shù)水平的提高，Data Mine公司利用線性規(guī)劃技術(shù)開發(fā)出了圖形軟件，為不同時間長短的采礦作業(yè)設(shè)計最佳采礦計劃，克服了先前線性規(guī)劃軟件公式復(fù)雜，效率低的缺點(diǎn)，同時具有環(huán)境適應(yīng)性好，利用范圍廣的優(yōu)勢。

1.2 采礦自動化調(diào)度

自動化調(diào)度是提高采礦工作效率的關(guān)鍵，計算機(jī)自動化在調(diào)度上的應(yīng)用就是利用礦石配置軟件分析原始礦石材料可用價值，確定礦石性價比，科學(xué)推測重選、浮選、篩分的作業(yè)狀況，將礦石和廢巖進(jìn)行篩選，后通過GPS定位技術(shù)獲取采礦場中所有設(shè)備的位置，再利用自動化礦石裝車系統(tǒng)為采礦場中的貨車分配相應(yīng)的運(yùn)輸任務(wù)，從而使礦石調(diào)度系統(tǒng)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，保證礦石的產(chǎn)量與質(zhì)量[2]。采礦自動化調(diào)度過程如圖1所示。

美國模塊采礦系統(tǒng)公司研發(fā)的DISPATCH（智能礦山）是全面采礦管理的決策平臺，它受到許多大型礦產(chǎn)企業(yè)的親睞，被作為生產(chǎn)過程中的控制工具，這個平臺為自動化調(diào)度起到了很大的幫助作用。

1.3 生產(chǎn)過程控制

生產(chǎn)過程控制的目的是確保生產(chǎn)工作的穩(wěn)定，利用計算機(jī)自動化技術(shù)控制生產(chǎn)過程可以有效減少人為失誤，同時在工作中得到各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)，決策者利用這些指標(biāo)及時對生產(chǎn)過程做出改進(jìn)，從而保證生產(chǎn)的品質(zhì)與數(shù)量。在收到大容量的礦山采集任務(wù)時，利用約束編程與分析數(shù)學(xué)編程相結(jié)合的方法，克服礦山模型巨大、計算復(fù)雜和信息不確定等缺點(diǎn)，為決策者提供實(shí)時最佳解決方案。美國數(shù)字設(shè)備公司研制的專用于生產(chǎn)過程控制的計算機(jī)控制器（PLC）具有使用簡單、配套設(shè)施齊全、適用性強(qiáng)與抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)過程控制的使用需求。德國的赫斯曼公司研制出的導(dǎo)軌系列交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)智能控制，在線路發(fā)生故障時可迅速切換至冗余鏈路，使網(wǎng)絡(luò)的安全性與抗風(fēng)險性得到保障。通過實(shí)踐表明，計算機(jī)自動化在生產(chǎn)過程中的控制極大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)利潤的最大化。

2 計算機(jī)自動化在冶金業(yè)的應(yīng)用

2.1 冶金企業(yè)信息管理

冶金企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營需要大量數(shù)據(jù)作為輔助，冶金企業(yè)信息管理就是對企業(yè)經(jīng)營中產(chǎn)生的信息進(jìn)行整合，利用計算機(jī)技術(shù)建立一個虛擬數(shù)據(jù)庫，將企業(yè)生產(chǎn)信息妥善儲存，讓技術(shù)人員對其進(jìn)行管理，從而更加高效地利用數(shù)據(jù)，提高企業(yè)工作效率。我國的馬鞍山鋼鐵股份有限公司使用的煉鋼管理信息系統(tǒng)（MIS）集中管理公司的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)過程中各個部分進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，使資源組合達(dá)到了最佳化。

2.2 冶金過程控制

計算機(jī)控制系統(tǒng)可以在冶金過程中對各個工藝流程加以控制，并將冶金技術(shù)同實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、工業(yè)基礎(chǔ)、工業(yè)智能等相結(jié)合，從而提高冶金工業(yè)系統(tǒng)整體的安全性和高效性。以軋鋼過程為例，在軋制過程中，通過對以太網(wǎng)、PLC控制器、各類控制儀表等結(jié)合使用，經(jīng)由計算機(jī)分析后得到軋制過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，再通過控制系統(tǒng)使得軋制生產(chǎn)過程的動態(tài)控制得以實(shí)現(xiàn)[3]。

2.3 冶金的技術(shù)支持

在冶金自動化過程中，局域網(wǎng)絡(luò)與人工智能充當(dāng)著重要的角色。局域網(wǎng)絡(luò)的存在可以使冶金的各個過程緊密相連，降低銜接過程中失誤概率，提高冶金過程中整體工作效率。人工智能系統(tǒng)的出現(xiàn)使冶金自動化控制系統(tǒng)從基礎(chǔ)自動化轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)信息化，運(yùn)用人工智能系統(tǒng)，可以對冶金工業(yè)方面的基礎(chǔ)知識理論與實(shí)際生產(chǎn)中累積的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，讓系統(tǒng)利用自身模糊控制的推理功能來操控設(shè)備，并在人工操作的基礎(chǔ)上利用自身神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的記憶與學(xué)習(xí)功能使操作技術(shù)加以提升，極大提高了穩(wěn)態(tài)精度與動態(tài)性能，與人工操作相比具有明顯的優(yōu)越性，可以更好地提高生產(chǎn)效率。

3 計算機(jī)自動化在鋼鐵業(yè)的應(yīng)用

隨著鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，計算機(jī)自動化技術(shù)也逐漸被應(yīng)用于現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)，在鋼鐵品種開發(fā)和自動化煉鋼技術(shù)方面取得重大進(jìn)展，主要以基礎(chǔ)自動化、過程控制自動化、管理系統(tǒng)自動化三級網(wǎng)絡(luò)模式為主體。

3.1 基礎(chǔ)自動化（L1級）

基礎(chǔ)自動化是基于PLC技術(shù)展開的，通過PLC技術(shù)的應(yīng)用可以在鋼鐵生產(chǎn)過程中進(jìn)行各個系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)控。此外，由于PLC技術(shù)對整個系統(tǒng)的調(diào)控是相對獨(dú)立的，如果個別系統(tǒng)的內(nèi)部發(fā)生突發(fā)狀況而損壞，其他系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)并不會因此發(fā)生故障，仍然可以較好地維持整個系統(tǒng)的運(yùn)行[4]。西門子帶鋼熱連軋廠自動化系統(tǒng)就是一個例子，系統(tǒng)的第一級可以進(jìn)行閉環(huán)或開環(huán)控制，順序控制，位置控制等，各個系統(tǒng)的控制互不受影響，可以良好地維持系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.2 過程控制自動化（L2級）

過程控制自動化主要是通過服務(wù)器數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行過程管理，運(yùn)用設(shè)立服務(wù)器的方式，來對各個過程進(jìn)行單一的線上網(wǎng)絡(luò)管理。通過在服務(wù)器內(nèi)導(dǎo)入相應(yīng)過程的生產(chǎn)模型，加上基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，這樣可以利用服務(wù)器系統(tǒng)來指導(dǎo)L1級生產(chǎn)[5]。以濟(jì)鋼第三煉鋼廠的LF過程控制系統(tǒng)模塊功能為例，系統(tǒng)主要在L2級中執(zhí)行，可以起到檢測現(xiàn)場事件的作用，并在需要的時候訪問服務(wù)器數(shù)據(jù)庫運(yùn)行生產(chǎn)模型，通過模型預(yù)報以及操作員指令的輸入可以向L1級發(fā)送工作點(diǎn)，并指導(dǎo)L1級的操作員工作。

3.3 管理系統(tǒng)自動化（L3級）

管理系統(tǒng)自動化是三級網(wǎng)絡(luò)模式的最高級，同時也是最重要的一級，生產(chǎn)任務(wù)的接收以及下達(dá)都由它來完成。它可以將接收到的任務(wù)進(jìn)行合理的編排后下達(dá)至L2級的服務(wù)器或L1級的系統(tǒng)。此外，L3級在軟件上也連接外部的L3級，使得整個管理系統(tǒng)與外界有著良好的交互。

4 結(jié)論與展望

計算機(jī)自動化技術(shù)在采礦、冶金和鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用，擴(kuò)大了工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，提高了生產(chǎn)質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效益最大化，因此計算機(jī)自動化的應(yīng)用是發(fā)展的必然要求，為進(jìn)一步促進(jìn)計算機(jī)自動化的發(fā)展提出幾點(diǎn)展望。

（1）政策支持。計算機(jī)自動化的發(fā)展需要政策的保障，政府應(yīng)出臺相關(guān)政策，激發(fā)企業(yè)員工創(chuàng)新積極性，鼓勵企業(yè)研發(fā)、改進(jìn)和推廣計算機(jī)自動化技術(shù)，優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，從而提高企業(yè)自動化應(yīng)用水平。

（2）教育培養(yǎng)。計算機(jī)自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展需要數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計算機(jī)等專業(yè)的理論知識，要重視基礎(chǔ)理論知識的鞏固和人才培養(yǎng)，將理論研究轉(zhuǎn)化為技術(shù)力量，從而保證自動化技術(shù)在工業(yè)上的高效運(yùn)用。

（3）技術(shù)發(fā)展。現(xiàn)代社會已經(jīng)進(jìn)入智能化社會，人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用成為發(fā)展的方向，因此計算機(jī)自動化在工業(yè)上的應(yīng)用也需注重智能化應(yīng)用，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、應(yīng)用于自動化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制，智能生產(chǎn)。建立國家級工業(yè)綜合信息數(shù)據(jù)庫，研究采礦、冶金、鋼鐵數(shù)據(jù)共享與互聯(lián)互通技術(shù)，全面提升煤炭、冶金、鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平和綜合技術(shù)。

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