引領(lǐng)冷軋數(shù)智化高效分析決策技術(shù)
2023年7月26日，由北科工研承包實(shí)施的馬鋼冷軋總廠“智能磨輥間及冷軋大數(shù)據(jù)分析”項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收。
圖1 項(xiàng)目驗(yàn)收評審會
長期以來，冷軋廠存在著生產(chǎn)不夠穩(wěn)定，斷帶、跑偏、打滑等故障偶發(fā)性強(qiáng)；生產(chǎn)效率未達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)；熱軋-冷軋工序間存在信息壁壘，無法進(jìn)行多工序、多業(yè)務(wù)協(xié)同分析；生產(chǎn)成本管理無數(shù)據(jù)支撐等共性問題。北科工研長期致力于冷軋數(shù)智化高效分析決策技術(shù)研究和實(shí)踐，依托高校科技攻關(guān)水平和豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對以上問題，集成開發(fā)了冷軋大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
該系統(tǒng)通過搭建數(shù)據(jù)互聯(lián)平臺，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等前沿的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，融合先進(jìn)工藝思想，開發(fā)一系列智能化工藝模型進(jìn)行在線實(shí)時(shí)診斷分析，并提出針對性優(yōu)化措施，有效提高了生產(chǎn)穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，打通信息壁壘，優(yōu)化成本分析，取得了切實(shí)的應(yīng)用效果。目前該系統(tǒng)各個(gè)模塊均已實(shí)際應(yīng)用于鞍鋼、馬鋼、攀鋼等不同鋼鐵企業(yè)。
【冷軋生產(chǎn)穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率方面】
針對現(xiàn)場頻繁發(fā)生的斷帶、跑偏、打滑等生產(chǎn)故障，打通“熱軋-冷軋-連退”信息壁壘，開發(fā)酸軋跑偏、軋機(jī)斷帶、連退跑偏、張力輥/爐輥打滑、酸軋連退生產(chǎn)效率分析等診斷分析模型，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行原料診斷、異常預(yù)測、過程尋優(yōu)，通過優(yōu)化上游工序質(zhì)量、優(yōu)化工藝參數(shù)、給出設(shè)備調(diào)整建議等措施，某現(xiàn)場應(yīng)用后斷帶次數(shù)降低50%以上，跑偏降低60%以上，同時(shí)分析各班組生產(chǎn)效率差異性，通過班組對標(biāo)、歷史先進(jìn)對標(biāo)倒逼現(xiàn)場不斷向先進(jìn)水平提升。綜合運(yùn)用以上技術(shù)后，某現(xiàn)場酸軋小時(shí)產(chǎn)量提高1.5噸/小時(shí)以上。
圖2 跑偏設(shè)備調(diào)整建議
圖3 板形特征提取
【冷軋過程質(zhì)量管控方面】
在產(chǎn)品質(zhì)量控制方面，該系統(tǒng)基于全流程過程數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)映射與挖掘分析，結(jié)合冷軋機(jī)理模型和知識規(guī)則，開發(fā)了質(zhì)量數(shù)字化評價(jià)、質(zhì)量預(yù)測（同板差、性能）、質(zhì)量智能監(jiān)控、質(zhì)量一鍵式分析（質(zhì)量-設(shè)備-工藝協(xié)同分析）等相關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量一貫制管控?，F(xiàn)場應(yīng)用后，通過質(zhì)量精準(zhǔn)管理、前后工序協(xié)同分析、工藝窗口實(shí)時(shí)監(jiān)控等手段，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性大幅改善，不良品率降低0.5%以上、質(zhì)量異議大幅降低。
圖4 質(zhì)量追溯分析
圖5 工藝質(zhì)量分析
【冷軋生產(chǎn)成本精細(xì)化管理方面】
成本異常分析：系統(tǒng)基于全流程數(shù)據(jù)跟蹤，重點(diǎn)從能耗、成材率、輥耗三大成本要素進(jìn)行診斷分析，一方面開發(fā)單卷能耗異常分析、單卷成材率異常分析、軋輥大數(shù)據(jù)分析模型，通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對比、高斯分布等分析方法，結(jié)合單卷生產(chǎn)效率、設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)量缺陷等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)以上各項(xiàng)成本的異常原因分析。
成本優(yōu)化：通過能耗對比分析、熱軋寬度控制余量分析、軋輥疲勞分析指導(dǎo)現(xiàn)場錯(cuò)峰排產(chǎn)、減小要料寬度、頭尾精準(zhǔn)剪切、降低磨削量，某現(xiàn)場通過優(yōu)化頭尾來料剪切長度，連退成材率提高0.15%，通過軋輥大數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)磨削，工作輥輥耗降低7%以上。同時(shí)通過工藝-性能-能耗協(xié)同分析模型，探索在保證質(zhì)量的前提下，通過提高生產(chǎn)速度或改變工藝降低能耗。
圖6 不同品規(guī)能耗對比圖
圖7 單卷與同品規(guī)能耗對比圖
本項(xiàng)目的成功驗(yàn)收，是北科工研在冷軋智能化領(lǐng)域取得的又一佳績，對今后的冷軋大數(shù)據(jù)項(xiàng)目起到了良好的示范作用，進(jìn)一步奠定了北科工研在國內(nèi)冷軋精品板材智能制造方面的領(lǐng)先地位。
圖8 冷軋大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)數(shù)字化看板