高文娟　張劍　Risa Mar S. Cataluna

〔摘 要〕分析了傳統(tǒng)銅電解廠生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題，介紹了國(guó)內(nèi)銅電解智能化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。分析認(rèn)為，目前國(guó)內(nèi)銅電解智能化技術(shù)在紅外光譜短路識(shí)別系統(tǒng)、三維視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、陰陽(yáng)極板智能轉(zhuǎn)運(yùn)及倉(cāng)儲(chǔ)和數(shù)字化點(diǎn)檢與設(shè)備在線智能診斷等方面已經(jīng)進(jìn)行了探索和應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，對(duì)銅電解廠未來(lái)的生產(chǎn)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)智能化發(fā)展進(jìn)行了探索與展望。

〔關(guān)鍵詞〕智能工廠；銅冶煉；紅外光譜識(shí)別；三維視覺(jué)檢測(cè)；智能轉(zhuǎn)運(yùn)；數(shù)字化點(diǎn)檢；設(shè)備在線智能診斷；數(shù)字化輔助決策

中圖分類號(hào)：TF08? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1004-4345（2023）05-003１-04

Current Situation and Exploration of Intelligent Application in Copper Electrolysis Plants

GAO Wenjuan， ZHANG Jian， Risa Mar S. Catalu？觡a

（China Nerin Engineering Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi? 330038， China）

Abstract? Analyzing the main problems in the production of traditional copper electrolysis plants， and introducing the current development status of intelligent copper electrolysis technology in China. Analysis suggests that intelligent technologies for copper electrolysis in China have been explored and applied in areas such as infrared spectrum short circuit recognition systems， three-dimensional visual detection systems， intelligent transportation and storage of cathode and anode plates， digital spot checks， and online intelligent diagnosis of equipment. Based on this， the future development of intelligent production and management systems for copper electrolysis plants is explored and prospected.

Keywords? intelligent factory; copper smelting; infrared spectral recognition; 3D visual inspection; Intelligent transportation; Digital inspection; online intelligent diagnosis of equipment; digitally assisted decision-making

為推動(dòng)我國(guó)企業(yè)加速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，2015年5月，國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《中國(guó)制造 2025》，提出以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，推進(jìn)智能制造發(fā)展，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)對(duì)重大技術(shù)裝備的需求，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力，提高綜合集成水平，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史跨越。在此政策倡導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)各行業(yè)生產(chǎn)制造企業(yè)都在進(jìn)行“智能工廠”的升級(jí)改造和布局。智能工廠能有效地降低企業(yè)成本，實(shí)現(xiàn)減員增效，減少環(huán)境污染，使資源得到有效利用[1-5]。

銅冶煉行業(yè)作為傳統(tǒng)重工業(yè)的重要組成部分，其產(chǎn)能逐年上升，面對(duì)著資源消耗大、生產(chǎn)成本高、招工難、盈利能力受限等問(wèn)題。同時(shí)，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，風(fēng)險(xiǎn)管理壓力的日益增大，銅冶煉行業(yè)亟需結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級(jí)。在此背景下，銅冶煉智能工廠的建設(shè)需要采用新型的生產(chǎn)制造模式，改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)安全、清潔生產(chǎn)。本文擬結(jié)合銅電解廠生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題，分析智能化建設(shè)對(duì)銅電解廠的影響，并對(duì)銅電解廠可進(jìn)一步實(shí)施的智能化建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行探討。

1? ?銅電解企業(yè)生產(chǎn)面臨的主要問(wèn)題

銅冶煉企業(yè)經(jīng)常會(huì)遇到原料質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)過(guò)程波動(dòng)大、需要反復(fù)調(diào)整、反應(yīng)中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換不充分等困境。原料質(zhì)量不穩(wěn)定，主要是由于原料多源、成分多變、難冶資源多；生產(chǎn)過(guò)程波動(dòng)大、不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量難以控制；反應(yīng)中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換不充分，會(huì)導(dǎo)致高排放；生產(chǎn)過(guò)程反復(fù)調(diào)整，會(huì)導(dǎo)致高能耗。

基于此，技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)在主流銅冶煉生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，目前電解車間人工參與的工序依舊很多。例如，對(duì)電極短路故障進(jìn)行排查，對(duì)陰極銅質(zhì)量的檢測(cè)，陰極板、陽(yáng)極板的轉(zhuǎn)運(yùn)等都依賴人工操作；企業(yè)的生產(chǎn)、維修管理等也多為線下人工或單機(jī)管理模式。例如：

1） 電極短路的故障檢測(cè)。電流效率和電銅的品級(jí)率是考核電解生產(chǎn)效率和能力的重要指標(biāo)。在電解過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生電極短路的故障現(xiàn)象，影響電解銅的產(chǎn)量、質(zhì)量并造成電能的損耗。因此，及時(shí)檢測(cè)出電解槽短路極板并精確定位，一直以來(lái)是電解生產(chǎn)管理的難點(diǎn)問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)仍在使用人工巡檢的方式對(duì)電極短路故障進(jìn)行排查，即在陰極導(dǎo)電棒上灑水觀察蒸發(fā)情況，紅外測(cè)溫槍測(cè)量電極溫度數(shù)據(jù)，用托表測(cè)量電極磁場(chǎng)大小等[６]。此類方法實(shí)施較為便捷，但依靠人工手動(dòng)在電解槽槽面巡回檢測(cè)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度極大，很難獲得良好的檢測(cè)效果，且無(wú)法有效保障短路故障的及時(shí)排除，同時(shí)非常容易出現(xiàn)漏檢和錯(cuò)檢現(xiàn)象。因此，銅冶煉企業(yè)亟需一種在線高精度檢測(cè)及定位系統(tǒng)替代人工巡檢。

2） 陰極銅質(zhì)量檢測(cè)依靠人工。一直以來(lái)各大電解廠均采用人工檢測(cè)陰極銅質(zhì)量的方式，在銅板流轉(zhuǎn)過(guò)程中通過(guò)目視以及攝像頭實(shí)時(shí)視頻的方式對(duì)陰極銅表面情況進(jìn)行觀察。此種方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，漏檢率高，嚴(yán)重影響生產(chǎn)與檢測(cè)效率[3]。因此，利用機(jī)器視覺(jué)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)很有必要。

3） 陰極板、陽(yáng)極板轉(zhuǎn)運(yùn)效率低。大多電解廠陰極板、陽(yáng)極板轉(zhuǎn)運(yùn)靠人工叉車和平板車配合作業(yè)，存在效率低、能耗高、車輛尾氣污染環(huán)境等問(wèn)題，也存在道路運(yùn)輸安全隱患。因此，利用智能控制系統(tǒng)在陰極板、陽(yáng)極板轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)能極大地提高效率、降低能耗、減少安全隱患。

4） 點(diǎn)檢。生產(chǎn)型企業(yè)傳統(tǒng)的設(shè)備管理模式通常以設(shè)備管理信息化系統(tǒng)為抓手，根據(jù)點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)排點(diǎn)檢計(jì)劃，手工錄入點(diǎn)檢實(shí)績(jī)。這種模式已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐，很難使管理人員實(shí)時(shí)地掌握設(shè)備投入運(yùn)行之后的狀態(tài)變化，從而難以及時(shí)避免由設(shè)備缺陷、隱患、劣化造成的故障停機(jī)、停產(chǎn)，甚至重大事故的發(fā)生。

2? ?銅電解廠智能優(yōu)化技術(shù)的研發(fā)

基于上述問(wèn)題，中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)瑞林”）為了優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高生產(chǎn)效率，對(duì)冶煉工廠的智能化、清潔化升級(jí)改造進(jìn)行了諸多嘗試，目前已研發(fā)出來(lái)并已投入生產(chǎn)，產(chǎn)生了良好應(yīng)用效果的有紅外光譜短路識(shí)別系統(tǒng)、三維視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、陰陽(yáng)極板智能轉(zhuǎn)運(yùn)及倉(cāng)儲(chǔ)、數(shù)字化點(diǎn)檢與設(shè)備在線智能診斷系統(tǒng)等。

2.1? 紅外光譜短路識(shí)別系統(tǒng)

如前所述，電解過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生電極短路故障，人工巡檢存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)效率低、處理不及時(shí)等一系列問(wèn)題。中國(guó)瑞林采用電解槽故障電極高精度檢測(cè)及定位系統(tǒng)，在紅外熱成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)器視覺(jué)算法及光機(jī)電控制技術(shù)開(kāi)發(fā)了電極故障高精度檢測(cè)及定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)能自動(dòng)掃描監(jiān)測(cè)各電解槽中極板溫度，準(zhǔn)確識(shí)別并定位出短路極板位置與編號(hào)，生成相關(guān)報(bào)表，進(jìn)而指導(dǎo)人員處理。

該系統(tǒng)前端監(jiān)測(cè)探頭固定安裝在電解車間頂部鋼梁上，探頭高精度光電轉(zhuǎn)臺(tái)搭載有高分辨率的“雙光譜”相機(jī)，可對(duì)電解槽極板進(jìn)行在線24 h不間斷巡航掃描，并將獲取的各電解槽極板溫度和圖像信息通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸至后端工作站分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電解槽短路極板的準(zhǔn)確識(shí)別和定位，系統(tǒng)可輸出短路極板位置與編號(hào)，生成相關(guān)報(bào)表，指導(dǎo)人員處理。

系統(tǒng)對(duì)電解槽面形成“雙光譜”監(jiān)控，可實(shí)時(shí)掌握電解車間生產(chǎn)狀況，檢出并定位短路極板的位置。此系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)幾座大型銅電解廠投入使用，效果良好。目前，此技術(shù)已被整體輸送至國(guó)外銅電解廠且取得了良好效果。紅外在線系統(tǒng)監(jiān)控示意見(jiàn)圖1。

2.2? 三維視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)

三維視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)是結(jié)合三維點(diǎn)云檢測(cè)算法、深度學(xué)習(xí)、自動(dòng)化控制、3D視覺(jué)相機(jī)等綜合而成的應(yīng)用系統(tǒng)，運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)設(shè)備代替人眼完成檢測(cè)、測(cè)量和判斷，具有非接觸、可重復(fù)、高精度、連續(xù)性、高效率等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)可以檢測(cè)出4 mm及以上粒子，并可有效檢測(cè)出大面積相連的粒子。該檢測(cè)系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量人工成本，還可以大大提高銅板缺陷檢測(cè)效率，降低缺陷漏檢與誤檢率。同時(shí)，借助該系統(tǒng)檢測(cè)及計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，可對(duì)陰極銅進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)，為企業(yè)產(chǎn)品提供便利。該三維視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)已在貴溪冶煉廠電解車間投運(yùn)，效果良好。三維視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)效果示意見(jiàn)圖2。

2.3? 陰陽(yáng)極板智能轉(zhuǎn)運(yùn)及倉(cāng)儲(chǔ)

針對(duì)極板轉(zhuǎn)運(yùn)問(wèn)題，中國(guó)瑞林設(shè)計(jì)了一套智能轉(zhuǎn)運(yùn)及倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，包括陽(yáng)極板自動(dòng)下線、搬運(yùn)及存儲(chǔ)，自動(dòng)搬運(yùn)至電解車間陽(yáng)極整形機(jī)組，陰極銅的自動(dòng)下線、不合格品的分離、合格品自動(dòng)在線稱重捆包、在線噴碼、自動(dòng)入庫(kù)、存儲(chǔ)及自動(dòng)發(fā)貨等功能。極板轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備通常會(huì)采用RGV或AGV，而倉(cāng)儲(chǔ)可采用穿梭車搬運(yùn)的立體庫(kù)房。該系統(tǒng)的出現(xiàn)真正實(shí)現(xiàn)了工段少人化，甚至無(wú)人化作業(yè)。

該系統(tǒng)于2019年首次在貴溪冶煉廠投入運(yùn)行，系統(tǒng)采用的RGV運(yùn)載能力為2.5 t/臺(tái)，運(yùn)行速度最高可達(dá)120 m/min，與之匹配的提升機(jī)運(yùn)行速度可達(dá)20 m/min。系統(tǒng)采用的單臺(tái)堆垛機(jī)能力高達(dá)40 垛/h，運(yùn)行速度可達(dá)120 m/min。系統(tǒng)采用的AGV運(yùn)載能力為2.5 t/臺(tái)，空載速度達(dá)60 m/min，滿載速度達(dá)45 m/min。該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行成功解決了該廠電解系統(tǒng)一直以來(lái)存在的大量極板運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題，有效減少了車間勞動(dòng)定員，降低了生產(chǎn)成本，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。貴冶二系統(tǒng)AGV轉(zhuǎn)運(yùn)陰陽(yáng)極板現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖3。

2.4? 數(shù)字化點(diǎn)檢與設(shè)備在線智能診斷

隨著設(shè)備管理數(shù)字化、信息化和智能化發(fā)展，數(shù)字化點(diǎn)檢與設(shè)備在線智能診斷手段的出現(xiàn)把維修模式從計(jì)劃維修、事后維修向預(yù)知性維修、狀態(tài)維修轉(zhuǎn)變，讓設(shè)備高效、安全運(yùn)行，并可進(jìn)一步降低設(shè)備維修成本。

目前，利用數(shù)字化、信息化技術(shù)，一些先進(jìn)的銅電解廠已能夠?qū)嵤┑臄?shù)字化點(diǎn)檢功能要有：1）儀器功能，主要包括點(diǎn)檢項(xiàng)顯示、區(qū)域顯示、周期篩選、路線顯示、點(diǎn)檢查詢、數(shù)值預(yù)測(cè)等；2）點(diǎn)檢，主要包括用戶管理，路線、區(qū)域、設(shè)備、點(diǎn)檢項(xiàng)目管理，設(shè)備運(yùn)行、停機(jī)、維修管理，振動(dòng)、溫度、手抄、觀察量、照片等類型信息的采集、上傳，點(diǎn)檢周期管理，點(diǎn)檢工時(shí)統(tǒng)計(jì)，點(diǎn)檢結(jié)果追憶，報(bào)警提示與二次重測(cè)等；3）臨時(shí)測(cè)振，包括提供臨時(shí)測(cè)振功能，數(shù)據(jù)可離線保存；4）臨時(shí)測(cè)溫，包括提供臨時(shí)測(cè)溫功能，數(shù)據(jù)可離線保存；5）統(tǒng)計(jì)，點(diǎn)檢項(xiàng)目已檢、漏檢、報(bào)警統(tǒng)計(jì)；6）工具，包括帶密碼管理的針對(duì)區(qū)域進(jìn)行 RFID 卡綁定管理，提供待機(jī)設(shè)置，提供常見(jiàn)物質(zhì)的發(fā)射率；7）通信管理，支持網(wǎng)絡(luò)切換、支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳。

在此基礎(chǔ)上，中國(guó)瑞林對(duì)工廠核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)、分析、處理，又構(gòu)建了故障診斷專家系統(tǒng)，其具體功能包括但不限于數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)報(bào)警、設(shè)備健康綜合評(píng)價(jià)、圖譜分析及全矢普技術(shù)、故障專家診斷、趨勢(shì)預(yù)測(cè)、異常數(shù)據(jù)追溯、報(bào)警信息推送等。

1）數(shù)據(jù)采集。利用已有或新增振動(dòng)、溫度、相位、轉(zhuǎn)速等傳感器，獲取振動(dòng)、溫度、轉(zhuǎn)速等信息，采集的數(shù)據(jù)必須同時(shí)傳送給工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，支持Modbus TCP/IP通信協(xié)議。

2）狀態(tài)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠在設(shè)備圖形的對(duì)應(yīng)位置顯示各測(cè)點(diǎn)標(biāo)識(shí)及系統(tǒng)采集的轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、溫度、電流等運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)，并提供多種形式的展現(xiàn)。對(duì)工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中采集的設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，如設(shè)備啟停信息、壓力信息、流量信息等根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，結(jié)合系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能及設(shè)備評(píng)價(jià)模型，進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)分析。

3）狀態(tài)報(bào)警。建立科學(xué)的監(jiān)測(cè)報(bào)警體系，對(duì)采集的設(shè)備狀態(tài)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)判，建立多參數(shù)報(bào)警機(jī)制?？啥喾N形式觸發(fā)報(bào)警，嚴(yán)密監(jiān)控，無(wú)漏網(wǎng)。報(bào)警值的設(shè)定需要遵循相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。報(bào)警信息可及時(shí)推送給設(shè)備管理系統(tǒng)。

4）設(shè)備健康綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的參數(shù)，通過(guò)多方融合，建立客觀、科學(xué)、符合工廠實(shí)際的設(shè)備健康評(píng)價(jià)模型。該模型按照一定權(quán)重進(jìn)行評(píng)分，權(quán)重系數(shù)可靈活配置。通過(guò)該模型可精確判斷機(jī)組整體的運(yùn)行狀態(tài)情況（良好、可用、需維修、停機(jī)檢修），并根據(jù)定制周期自動(dòng)出具綜合評(píng)價(jià)報(bào)告。評(píng)價(jià)報(bào)告可推送給設(shè)備管理系統(tǒng)。

5）圖譜分析及全矢譜技術(shù)。系統(tǒng)具備相關(guān)圖譜分析功能，對(duì)設(shè)備故障準(zhǔn)確判斷，圖譜分析必須包括常規(guī)分析方法及功能，如棒圖、趨勢(shì)圖、軸心軌跡圖、時(shí)間波形、頻譜、啟停機(jī)圖譜、滾動(dòng)軸承齒輪箱診斷圖譜等。

6）故障專家診斷。系統(tǒng)提供設(shè)備故障知識(shí)庫(kù)，減少設(shè)備故障的漏判、誤判情況，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行智能診斷，得出明確的診斷結(jié)論，并給出相應(yīng)的維修和維護(hù)建議。系統(tǒng)可全面、可靠地診斷設(shè)備常見(jiàn)的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子平衡、彎曲）、軸承磨損、齒輪斷齒、裂紋等常見(jiàn)的機(jī)械故障，并以圖形化展示。設(shè)備故障知識(shí)庫(kù)要求具備以下功能：（1）建立故障現(xiàn)象真?zhèn)闻袆e數(shù)學(xué)模型，以及其他相關(guān)的數(shù)學(xué)模型特征數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）設(shè)備故障知識(shí)庫(kù)具備自動(dòng)檢測(cè)完整性、一致性的特點(diǎn)，具有良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性，可通過(guò)知識(shí)確認(rèn)流程對(duì)知識(shí)庫(kù)不斷充實(shí)完善；能夠動(dòng)態(tài)根據(jù)自動(dòng)診斷信息和用戶驗(yàn)證信息實(shí)時(shí)調(diào)整知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)。（3）可將源于生產(chǎn)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分類建模，存入知識(shí)庫(kù)中，方便對(duì)運(yùn)行知識(shí)的查詢和修改。

7）趨勢(shì)預(yù)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，利用相關(guān)模型，預(yù)測(cè)受控設(shè)備未來(lái)一段時(shí)間的運(yùn)行狀況。若有劣化傾向，系統(tǒng)能夠及時(shí)預(yù)警，自動(dòng)將預(yù)警信息推送給設(shè)備管理系統(tǒng)。

8）異常數(shù)據(jù)追溯。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)保存報(bào)警前后一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，以便更好地分析報(bào)警原因。

9）報(bào)警信息推送。系統(tǒng)可以根據(jù)角色動(dòng)態(tài)配置報(bào)警信息，當(dāng)設(shè)備狀態(tài)達(dá)到相應(yīng)的報(bào)警閥值時(shí)，能夠自動(dòng)將報(bào)警信息推送給設(shè)備管理系統(tǒng)。

10）設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)。設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)功能負(fù)責(zé)提供可供定制的監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，包括但不限于設(shè)備狀態(tài)報(bào)表（正常、報(bào)警、危險(xiǎn)）、綜合評(píng)價(jià)報(bào)表、專家診斷報(bào)表等。

3? ?未來(lái)探索方向展望

3.1? 生產(chǎn)系統(tǒng)

除了以上描述的工序之外，電解車間人工大幅參與的工序依然存在不少。不同溶液成分的檢測(cè)、陰極板成分檢測(cè)、藥劑添加等目前仍大都完全由人工操作。因此對(duì)于溶液或陰極銅產(chǎn)品成分實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、藥劑自動(dòng)控制添加、專用吊車無(wú)人化操作是下一步有待解決的問(wèn)題。另外，對(duì)于自有鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的電解廠，如何實(shí)現(xiàn)同時(shí)既滿足汽車自動(dòng)裝車，又滿足火車車廂自動(dòng)裝車也是值得探索的方向。

3.2? 管理系統(tǒng)

當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到一定的智能化程度時(shí)，就為智能化管理奠定了基礎(chǔ)。三維數(shù)字化輔助決策平臺(tái)會(huì)成為未來(lái)智能電解廠智能化管理建設(shè)的重要方向之一。通過(guò)搭建可視性高且能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反映車間運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)情況的三維數(shù)字電解車間輔助決策平臺(tái)，有助于生產(chǎn)管理者實(shí)時(shí)地掌握車間運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，合理分配制造資源，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。

設(shè)計(jì)思路為：將設(shè)備的實(shí)際屬性與對(duì)應(yīng)的三維模型進(jìn)行掛接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備屬性的三維查詢管理；通過(guò)將電解車間的傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接入三維數(shù)字工廠軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備設(shè)施實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查看顯示；與此同時(shí)，整合管理運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字電解車間輔助決策平臺(tái)開(kāi)發(fā)。

該平臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)是，綜合利用三維建模、虛擬現(xiàn)實(shí)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)手段，將真實(shí)的電解車間三維場(chǎng)景客觀、準(zhǔn)確、完整地記錄下來(lái)，并以可交互、可管理的方式進(jìn)行展現(xiàn)，從而為優(yōu)化監(jiān)控、設(shè)備、人員管理等工作提供更為有力的數(shù)據(jù)支撐和重要的輔助工具。該平臺(tái)還能往更深層次擴(kuò)展工廠運(yùn)維、展示應(yīng)用，為工廠的生產(chǎn)管理、調(diào)度管理、運(yùn)檢管理、防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急指揮等專業(yè)應(yīng)用提供基礎(chǔ)服務(wù)支撐，擴(kuò)展服務(wù)范圍，提升服務(wù)質(zhì)量。

理想的電解廠三維數(shù)字輔助決策平臺(tái)具備以下功能：1）基于三維場(chǎng)景實(shí)景視點(diǎn)操作、指定路線瀏覽、設(shè)備檢索和空間測(cè)量等功能；2）采用真實(shí)3D還原生產(chǎn)車間，能夠真實(shí)模擬生產(chǎn)過(guò)程；在三維傳感器模型上進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示；3）在三維工廠場(chǎng)景中通過(guò)點(diǎn)擊各種對(duì)象查詢?cè)O(shè)備信息；4）能夠快速定位到發(fā)生報(bào)警的設(shè)備；5）實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在三維場(chǎng)景中三維模型狀態(tài)實(shí)時(shí)同真實(shí)設(shè)備運(yùn)動(dòng)一致；6）模擬巡檢員按照固定的路線在三維場(chǎng)景中進(jìn)行巡檢；7）集成現(xiàn)場(chǎng)已安裝的攝像頭，快速定位攝像頭空間位置，點(diǎn)擊調(diào)取實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻；基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行車間瀏覽。

4? ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，紅外光譜短路識(shí)別系統(tǒng)、三維視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、陰陽(yáng)極板智能轉(zhuǎn)運(yùn)及倉(cāng)儲(chǔ)和數(shù)字化點(diǎn)檢與設(shè)備在線智能診斷作為智能化銅電解廠的首批落地方案，如期實(shí)現(xiàn)了減少勞動(dòng)定員、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提升生產(chǎn)效率的目標(biāo)，為銅電解行業(yè)智能化建設(shè)奠定了初步基礎(chǔ)。

智能化將成為依靠地區(qū)資源優(yōu)勢(shì)的企業(yè)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。一方面，通過(guò)智能建設(shè)和改造，用設(shè)備的自動(dòng)化、集成化、智能化替代人工操作，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高資源利用效率和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品率；另一方面，通過(guò)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化作業(yè)執(zhí)行、在線檢測(cè)、高性能閉環(huán)控制，可提高控制精度，提升產(chǎn)線質(zhì)量水平。通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、全程協(xié)同的智能排產(chǎn)、質(zhì)量全流程的智能管控、關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)可視化及預(yù)測(cè)維修、能源環(huán)境精準(zhǔn)管控、物流協(xié)同優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)工廠管控集中化和扁平化；通過(guò)數(shù)據(jù)集成和共享，生產(chǎn)、物流、設(shè)備、能源等資源形成自主綜合、聯(lián)動(dòng)平衡和優(yōu)化調(diào)度，從而真正實(shí)現(xiàn)協(xié)同高效柔性制造，滿足企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗與成本的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃培，孫亞婷.智能工廠的發(fā)展現(xiàn)狀與成功之道[J]. 國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2017（6）：28-30.

[2] 熊曉洋.大型流程型企業(yè)智能工廠建設(shè)探索[J].當(dāng)代石油石，2016，24（7）：9-12.

[3] 饒有發(fā).銅冶煉極板智能化轉(zhuǎn)運(yùn)及質(zhì)檢系統(tǒng)構(gòu)建方案淺談[J]. 銅業(yè)工程，2019（1）：37-41.

[4] 劉海泉.銅冶煉智能工廠應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)方案與思路[J]. 銅業(yè)工程，2018（6）：65-69.

[5] 汪飛虎.貴冶智能工廠建設(shè)實(shí)踐[J]. 銅業(yè)工程，2019（1）：1-4.

收稿日期：2023-01-18

作者簡(jiǎn)介：高文娟（1986—），女，高級(jí)工程師，主要從事有色金屬冶金設(shè)計(jì)與研究工作。