近年来，钢铁行业内提出“智能化原料场”概念。各大中型企业、研究机构针对原料场的堆取料设备无人作业、数字化料场和智能控制系统提升做出了不同层面的技术创新，但是，储、配、供整体统筹理念的革新仍然不足；原料场智能化系统未形成层级分明、功能清晰的整体框架；均量低储增效实施方法缺失，物流精准管控难以实现；缺少智能决策指导的流程组网全时自动运行；料场堆取料机受制于远程手动或半自动作业瓶颈；实际控制水平和管理水平普遍不稳定，行业内技术水平参差不齐。

　　针对这些难点和问题，近期，中冶京诚开始对绿色原料场数智化管控系统关键技术进行立项研发并取得成效，一键式实现了原料场安全、有序智能生产、高效组网运行、大数据专家库管理、设备运维规范化、事故处理智慧化等核心功能，解决了钢铁企业原料场面临的各类问题，使企业原料场的运行方式及管理模式得到转变。

　　京文

　　在“冶金原料场绿色数智管控关键技术的研发与应用”项目建设伊始，中冶京诚研发团队充分调研了行业内智能化原料场已实施项目的现状和用户诉求，采用从运行分析、问题查找、缺陷研究到功能提升的研究思路，对原料场的传统工艺作业模式进行创新，改变设备维护运行模式，并充分运用现代物流领域新技术、数字化信息化领域新突破和多种顶端检测、计算和模拟手段，以原料场数字化、无人化和高度智能化为着眼点，实现了原料场智能视觉感知、智能组网控制、智能预测—推演管理的新突破。

　　其研究方案及技术路线如图所示。

　　四大创新性成果助技术走向成熟

　　该项目从以下4个方面着手开展研究，并建设绿色原料场数据化管控系统。

　　一是该项目面向散状物料原料场首次以低量均储和高效运行为目标。建立智能控制、智能作业、智能管理三层互融的原料场管控体系，通过增加堆取料机的智能作业、流程设备的智能控制和料场全部生产过程的智能管理，每年节约钢铁企业物流成本10%以上。

　　二是该项目首次开发了多维度多功能的原料场大数据专家库和基于AI（人工智能）算法的动态库存规划模型。从厂外信息、原料用户信息、原料场内部信息等维度构建多功能的大数据专家库（包括输送专家库、计量专家库、储量专家库、加仓专家库等），并采用基于AI算法的动态“均衡少储”库存规划模型分配全品类原料占地，降低料场安全储料总规模，用计量群与时效库存实时互证保障精准度，用实体料堆库存数字化孪生仿真展示原料储存现状，保障原料安全储备量不超过5%，减少存储原料10%~20%。

　　三是该项目首次开发了数字孪生场景下全时无人作业管控模型和实时动态流程组网输送系统。以智能时序菜单引导作业，数字孪生过程仿真和时效库存全景仿真辅助生产管理，实现料场作业全流程无人化、智能化，流程空耗比减少至3%～8%，输送能力提高10%以上。

　　四是该项目首创堆取料机安全高效作业和同步精准跟踪料堆实体变量的“双效作业”工作模式。在统一坐标网和同一模型引导下，完成料堆模型网格化分解、作业轨迹规划、作业边界闭环监视、作业量跟踪、实体料堆定位、料堆变量大数据采集等任务；在每次作业中保障堆取料机安全高效作业和精准收集料堆实体数据的双效管控系统，提高堆取料机作业率10%以上。

　　应用情况佳 降本效果好

　　该项目开发了冶金绿色原料场数智管控关键技术，实现了原料场储存、配料、输送的精准管控，使原料场的运行控制方式和管理模式得到重大转变。该成果已获专利授权16项，获软件著作权授权16项，发表相关论文4篇，形成国家标准1项，团体标准1项。近3年，该项目累计签订合同额2.43亿元。截至2022年12月份，首钢京唐公司已应用该项目的整套研究成果，江阴兴澄特钢、凌源钢铁已应用该项目的部分成果；另外，该项目部分成果也应用于山东临沂优特钢、江苏联峰钢铁在建项目，并将应用于马来西亚东钢的原料场项目。

　　其中，首钢京唐数智化原料场应用该项目整套创新成果后，整个原料场有379台输送设备，可组合1028条生产作业流程实现全时智能管控，较改造前提高运输能力10%～20%，降低运行能耗10%以上，延长设备使用年限10%以上，减少原料采购占用资金10%～15%。按照每年产出1000万吨钢计算，该项目每年可为该公司节约运行成本3060万元；每年节约流动资金1.25亿元。目前，首钢京唐数智化原料场先后迎接多个地市级政府部门、相关钢铁企业考察60余次，得到好评，为数智化原料场的技术推广应用带来了积极示范效果。