为工厂装上“智能大脑”

为工厂装上“智能大脑”
本报记者 赵 梅

24小时值守，每小时记录生产运行数据，在矿山脚下不断调整灰浆浓度，灰尘和泥水浸透衣衫……这曾是金川集团镍冶炼厂炉窑生产操作人员和矿山脚下充填工人的传统工作状态。

而今，金川集团借助工业互联网的发展，以数字化、网络化、智能化为抓手，为传统工厂装上了“智能大脑”，让工人们告别了曾经的脏、累、苦，实现了在干净整洁的中控室操控生产设备，并能对整个厂区进行全方位、全时段的监控作业。

传统工厂里的“智能大脑”究竟长啥样？近日，记者走进金川集团，探寻企业实行“三化”改造，助推高质量发展的制胜“法宝”。

顶吹炉“变形记”

在金川集团镍冶炼厂顶吹炉检修现场，实施了一场特殊的“手术”。来自集团下属单位——信息与自动化工程公司的数十名“操刀医生”，前后经历数月，反复对程序逻辑、计算公式、工艺参数、仪表参数进行核实，通过自主设计，重新构建与顶吹炉最新工艺流程高度匹配的新系统。

“原有控制系统已经‘超龄服役’，系统稳定性得不到有效保障，平均15天1次故障对安全生产带来巨大隐患，系统负荷已经达到了60％。”负责顶吹炉控制系统提升改造项目的首席工程师刘银虎说。

安装的新系统就像“大脑”有效连接着顶吹炉各个关键部位的传感仪表仪器及电气设备，它们作为“触角”，时刻“感知”着炉内、炉外情况，随时采集各个工艺参数，传输至“大脑”，再经“大脑”加工运算，将生产操作指令准确传回“触角”，从而完成整个顶吹炉控制任务。为了让“大脑”变得更加聪明，工程师们还添加了独立的应急控制系统、报警管理系统等执行系统，确保在发生意外的情况下系统依然安全可靠。

这场“手术”的实现过程异常困难。“在顶吹炉项目提升改造的冲刺阶段，我们只有5天时间，每个人屏气凝神、全神贯注，领队刘银虎每天几乎只能休息3个小时，反复在电脑上演算生产模型，如果一个参数出错，就是满盘皆输。”顶吹炉系统组态总负责周登婷说。最终，团队出色完成了顶吹炉控制系统组态工作。

为保障顶吹炉投产后各方面指标运行正常，系统及仪表工程师在生产现场马不停蹄、各司其职，有的负责打通网络，保障每一个神经节点互联互通；有的不停往返中控室与现场，将仪表的精准度调至小数点后两位，实时查看炉窑的数据监测、模型分析、报表及炉窑与仪表之间的数据对标情况；有的紧盯系统各项参数指标运行情况，及时为顶吹炉生产操作支招、诊断。

拥有“智能大脑”后的顶吹炉大大提高了系统的计算能力和安全稳定性。预计到2021年底，顶吹炉将实现年处理镍精矿量130万吨、年产高镍硫含镍量7.5万吨、炉窑作业率达到96％以上。

自动充填更高效

在金川集团三矿区46行充填站中控室，操作人员坐在大屏幕前，用鼠标点击电脑上的“一键充填”控制按钮，一台形似小火车的大型充填装备就自动开始工作了。

首先，操作人员在“开车”前录入水位、砂浆流量、搅拌槽液位、砂浆浓度等关键参数；之后，供水管路开始往搅拌桶内注水，自动给料机加砂，并与灰浆充分搅拌；最后，液位、浓度、流量、加水量自动跟随控制正常充填，从灰浆制备到管路清洗8个充填程序一气呵成。

这台全自动充填“小火车”实现应用之前，传统作业有8个充填工序，要配8名仪表操作人员。充填时，操作人员不仅要实时监视和调整生产过程中的工艺参数，还要和其他程序上的操作人员进行沟通。特别是在开车过程中，要频繁操作仪表，还要接听其他岗位操作人员的来电，高度配合协调相关工作。这不仅会让工艺质量大打折扣，还存在较大安全隐患。

为解决这些难题，从2019年起，金川集团信息与自动化工程公司三矿智能“一键充填”项目技术负责人吴海宝带领陈俊德等技术人员驻扎在矿山工区。最初，他们认为只要保证每个工序独立自主运行就行，但现实却让他们碰了一鼻子灰。

“充填过程并不是简单的x＝y单变量控制系统，而是x＝y＋z＋……＋j的多变量、多耦合控制系统，可以说是牵一发而动全身。”陈俊德说，要重新架构逻辑程序，在生产一线反复向岗位操作人员了解操作流程，将程序植入设备，确保充填过程中的每一个变量达到精准，实现过程全自动化、智能化，机械无人操作。

“第一次试车时感觉全身的细胞都在跟着使劲，心里默念一定要成功啊。生怕程序出现差错，让前面的努力付之东流。”吴海宝说。第一次试车成功、第二次试车成功、第三次试车成功……大家悬着的心才慢慢放下来，试车要先通过仿真模拟，将充填过程在没有物料的情况下实现顺利运行。最终，智能“一键充填”在三矿区成功落地。

推进数字化转型

作为专业化数字革命的先遣队，金川集团信息与自动化工程公司致力于通过整合集团内各二级厂矿的技术优势和管理经验，绘制“数字化”建设技术需求图谱，努力为各工厂提供“一厂一策”式的专业服务。

让工厂拥有“智能大脑”的技术改造，在金川集团采、选、冶、化及深加工全产业链流程上蔓延开来，渐成“燎原之势”。“以为各厂矿进行控制系统提升改造为契机，将此类大型核心工艺控制系统升级改造的内容、模式等形成方法，及时总结、推广成熟经验，逐步发展为金川集团的核心技术。”自动化事业部首席工程师柴文章说。

近日，《财富》世界500强企业名单揭晓，作为甘肃唯一上榜企业，金川集团公司位居第336位，较去年提升33位，这已是金川集团连续三年上榜世界500强。

金川集团党委书记、董事长王永前说：“金川未来要做的不只是实现自动化、信息化，更在于整条工业价值链全周期管理的智能化，实现整体效能的提升。”

本报记者 赵 梅