数字孪生5G智慧工厂,为钢铁工业赋

前言:

年4月14日工信部发布《“十四五”智能制造发展规划(征求意见稿)》,其中提到至年,国内将建设个以上新技术应用智能场景、个以上智能车间、个以上引领行业发展的标杆智能工厂;到年,规模以上制造业企业全面普及数字化。“5G+智慧工厂”是制造业的新形态,也是未来制造业的新引擎。对此,某钢厂顺势而为、借势而进、乘势而上,提出基于5G应用平台与工业互联平台,走上以互联网、大数据、人工智能为核心的数字化转型之路,“5G+智慧工厂”项目孕育而生。

钢铁行业是多工具、长流程的流程工业,在传统生产过程中,生产设备内部的各种化学反应、物理变化和重要参数等都从外部无法看出,只有通过大数据、全连接、全协同打通数据孤岛,才能加快整个行业的转型升级步伐。正因如此,钢铁行业拥有着5G+互联网最丰富和复杂的应用场景。

整体展示:

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瞰图科技(KanTu)将人工智能、物联网、大数据、云计算等技术应用于钢铁行业5G+智慧工厂,运用数字孪生技术对厂区进行三维建模,实现整个生产过程的重现及仿真,为企业生产工艺优化和生产人员业务调度搭建可用平台。满足企业对成本分析、工艺优化等多业务场景的需求,并进一步实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产过程透明化、生产现场无人化等先进技术应用,从而降低生产成本。

钢铁厂孪生体

坚持“高效协同、唯实惟先”原则,以数字化重塑工厂全域全要素“数字空间”治理为指引,基于三维立体一张图,通过倾斜摄影、精细化建模、地理信息、BIM等数据,再充分利用已建成的数字仓库、视频监控平台等实现视频监控、实时数据显示及数据共享,达到集中展示企业整体运营情况及安保、生产、采购、销售、质量、能管、物流、设备、成本等各项主营业务信息的效果,为企业生产经营提供有力支持,从而形成集监控、分析、决策和指挥调度于一体的可视化智能实时协作平台,为钢厂“5G+智慧工厂”项目建设增添新助力。

钢铁是怎样炼成的

瞰图科技通过现场的大量数据进行流程分析,整合钢铁厂全场风貌,以及炼铁、炼钢、轧钢等重要工序。并通过UE4虚幻引擎,通过搭建场景和动画驱动制作了与炼铁、炼钢的工作原理对称的数字化镜像。为生产、经营、决策提供更详细和深入的数据,打造生产全流程管理一张图。

炼铁智慧管控

瞰图科技根据CAD图、倾斜摄影模型、设备三视图及视频进行高精度建模,1:1还原将物料通过小车或者皮带运送到高炉顶部加入炉内,再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风,产生还原气体,还原铁矿石,产生熔融铁水与熔渣等过程。

热风炉和高炉采用二维组态图方式呈现,并在2D组态面板接入出铁量、炉温度与压力、入口温度和压力等数据信息,直观展示相关生产信息,从而助力减少能源消耗,降低成本。

炼钢智慧管控

还原炼钢工艺流程,将铁水与铁水罐车从铁水预处理站到轧钢生产线的全过程信息监控,并对转炉、LF精炼炉、连铸机等设备状态进行信息监控,数字孪生炼钢工艺一体化场景。使炼钢全过程数字可视化展现、可智能化决策、各环节信息系统交互集成。

通过数据可视化看板,在线监管铁水包信息,包括包龄、炉号、状态、称重、温度等,实现对钢包包况、钢包容量等数据的实时查看。避免因为未及时获取钢包超厚、超标准等异常信息,按正常操作装入量加铁水导致工艺事故发生。为下一道工序提供了便捷可靠的数据支撑,助力炼钢冶炼安全稳定运行。

轧钢智慧管控

轧钢,就是在旋转的的轧辊间改变钢锭、钢坯的形状的压力加工过程,最终生产出不同形态的钢铁产品:盘螺、盘卷、螺纹钢、扁钢。

高线数字孪生--通过高仿真模型效果,对高线生产全流程进行数字孪生,通过对接数据接口,实现场景内线材生产全流程实时状态展示,形成线材生产流程可视化,并辅以轧机设备实际转速、线速度等数据。便于分析生产过程中的各项指标,管理人员无须到现场即可通过平台进行各方协调统筹。

仓储物流

三维场景内显示仓库位置分布,实时显示各仓库库存,协助管理者了解厂区生产及原料库存情况。基于三维工厂模型,实时显示车辆调度、车辆跟踪、运输路线,面板接入总车辆数、总重量以及重量等信息,指导司机进行物资运输和计量等作业。

采购供应

基于GIS对运输车辆的位置和业务状态进行跟踪,对厂内原料库场、成品库仓储情况进行实时监控,以可视化图表形式展示原料产品的库存、物流等数据。采购共用板块包含采购及销售相关内容,包括原料进场情况、进口矿进场情况、焦炭进场情况、废钢进场情况、期货走势等。通过对不同维度的数据进行组合分析,确保管理层能够更全面地对公司的各个指标进行掌握。销售板块以数字地图样式显示,可以按销售时间动态显示各区域销售金额增长情况。辅以折线图显示焦炭废水、铁水等销售额趋势,网价排名滚动显示。将重要的数据信息凸显出来,抓住用户的注意力,提升用户信息解读的效率。

安全生产

根据安全风险四色图对三维场景进行区域划分,不同等级采用不同颜色进行区分,并在二维看板中展示重大危险源监测、安全隐患管理、危险作业监测等内容,通过与现场监控视频、工艺数据、仪表数据对接,实现公司安全生产情况一屏呈现、一目了然,加大安全管理力度。

排放监测

通过对接分析仪数据、视频监控图像,基于厂区三维模型,在场景中展示排放口、危险废弃物仓库等位置分布及监控视频,当出现超标排放能够立即告警。

管线管理

通过将二三维地理信息系统与数字孪生平台进行融合,运用物联网、现代传感技术、云计算、计算机通信技术、虚拟现实、人工智能等综合系统集成技术,对综合管道内管线、环境、设备及运行进行实时监控、运营管理和安全预警。在钢厂数字孪生场景内展示管线全貌,实现管线的实现快速高效的可视化管理。

数据驾驶舱

瞰图科技利用丰富的可视化图表组件,开发了一个旨在提高数据资源复用性,统一的、快速响应的、能够多维度深层次直观展示产品销售、财务、采购、物流分析系统。把钢厂相对复杂的、抽象的数据通过可视的、交互的方式进行展示,从而形象直观地表达数据蕴含的信息和规律。有利于管理者直观地监测运营情况,并对异常关键指标预警和挖掘分析。

总结

通过数字孪生技术,助推钢铁企业尽快完成数字化、智能化工厂升级,助力企业实现降低管理难度,提高运维与运营效率,增强管理水平和管理效能,同时也将对我国整体推进钢铁工业转型具有里程碑式的意义。以智能管控赋能企业高质量发展,抓好数智化转型新机遇,推动钢铁行业绿色低碳高质量发展,助力企业降本增效。

瞰图(Kantu)

瞰图科技是一家专注数字孪生2/D引擎渲染的图形化公司,国产自主研发三维引擎的技术领先者;致力于可视化系统设计、三维虚拟仿真开发,完善国产化自主研发三维引擎,打破国外A工业设计软件的垄断。




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