连铸机数字化管理平台

利用计算机、物联网、数字孪生、大数据挖掘、机器学习等主流先进技术,搭建连铸机数字化云平台,实现钢铁企业连铸机设备的数字孪生、全生命周期全要素信息监控跟踪追溯,核心零部件剩余寿命预测、预防性维修及组装调度智能化,进而提高连铸机设备使用率与管理水平,降低设备报废的剩余寿命与检修成本。

★  平台介绍


连铸机数字化管理平台针对钢铁企业连铸机生产线维修业务信息化水平低、检修成本高、核心零部件跟踪追溯困难、剩余寿命不确定等关键问题,利用计算机、物联网、数字孪生、大数据挖掘、机器学习等主流先进技术,搭建连铸机数字化管理平台,实现钢铁企业连铸机设备的数字孪生、全生命周期全要素信息监控跟踪追溯,核心零部件剩余寿命预测、预防性维修及组装调度智能化,进而提高连铸机设备使用率与管理水平,降低设备报废的剩余寿命与检修成本。


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平台可实现以下功能:

(1)建立连铸机核心零部件编码追溯标准,实现核心零部件的全寿命周期全要素信息跟踪追溯

(2)实现《检验台账》、《周转卡》、《质量跟踪卡》等相关业务流程管理

(3)扇形段上下线时间、过钢量等信息实时监控,在线预测各段下机检修时间

(4)实现轻量级的连铸机数字孪生三维模型,实时监控设备运营信息,提供三维可视化模式下扇形段、结晶器及连铸辊组巡航、检修等业务

(5)连铸辊使用剩余寿命预测,辊组组装调度优化

(6)利用大数据挖掘,实现扇形段、结晶器及连铸辊的预防性维护计划制定

(7)自动生成统计报表,利用海量历史数据,提供大数据分析服务



★  总体架构


连铸机数字化管理平台依托东方国信Cloudiip云平台,技术架构包括数据采集层、IaaS层、PaaS层和SaaS层。数据采集层采集维修业务、设备运营参数等数据;IaaS层包括云化的基础设施;PaaS层包括基于大数据进行扇形段下机时间预测、辊子疲劳预测、辊面磨损、辊组组装优化等云服务;SaaS层实现连铸机数字孪生、维修、运营、跟踪追溯等业务功能


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★  数字孪生模型


通过对连铸机进行等比例三维建模,融合图纸、产品数据信息,形成企业数字资产。基于Web的三维模型的展示,实现物理实体的三维数字孪生,以三维模型为载体,实现连铸机零部件信息跟踪追溯,更便于对新进人员进行连铸机设备知识培训。


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★  在线监测


连铸机每日过钢量实时监控,实时计算在线段、辊组在上线周期内累计过钢量,根据不同区域扇形段理论过钢量阈值,实现扇形段下线检修预警,并通过拓扑着色方式在监控区域进行提醒,更加醒目直观。


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★  寿命预测


建立数据驱动模型,利用大数据挖掘技术,预测核心零部件剩余使用寿命,进行扇形段下机时间预测,指导连铸机核心零部件预防性更换、维修调度优化、零部件库存优化等,实现连铸机运营、维修业务全方位优化,以提高连铸板坯质量与设备维修水平、降低维修成本。


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★  辊组管理


通过DPM技术对连铸机设备的连铸辊、芯轴等编码,实现辊组零部件在其全生命周期内能够跟被跟踪追溯;基于智能算法,实现辊组与位置之间的自动推荐匹配上线;辊组维修、检修等业务多平台办公,提高检修人员工作效率。


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★  运维管理


根据连铸机设备运行维护业务,对连铸机维修、检修业务标准化、简单化处理,对连铸机运维全过程全要素进行信息化管理,实现各种业务报表的自动生成、统计查询,提高企业连铸机运维水平与效率,从而降低运维成本。


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★  管理决策


针对连铸机设备辊组组装、扇形段组装、扇形段上线、备件库存等业务,利用大数据挖掘、智能算法等技术,实现辊组组装决策、扇形段上线位置推荐、库存预警、辊组寿命预测等服务,为企业经营决策提供数据支持。


★  工业APP

满足连铸机运维业务移动办公需求,提供友好的用户体验,配合连铸机数字管理平台移动办公的工业APP,具有较强的扩展性和较高安全性,能够实现跨平台运行。

连铸机数字化管理平台移动终端工业APP可实现每日过钢量、扇形段下机、检修、统计查询等业务移动办公,提高运维单位的工作效率和信息交互能力。



★  效益分析


连铸机数字化管理平台在某连铸机扇形段运维企业实施运营,功能涵盖了四机八流连铸机三维数字孪生、核心零部件跟踪追溯、连铸辊寿命预测、运维业务、库存优化、统计报表等方面。该平台的实施,不仅可以提高连铸机设备管理水平,还能够降低连铸机运营成本和库存成本,实现企业降本增效的目标。


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1) 利用智能优化算法,充分考虑零部件等寿命原则,提高扇形段过钢量10%-15%,维修次数降低15%-25%。

2) 基于大数据分析,通过对连铸辊剩余寿命预测,提高连铸辊使用寿命价值约20%,降低其运维成本约25%。

3) 基于数字孪生,对连铸机设备信息全生命周期跟踪追溯,提高连铸机设备管理水平,降低运维专人员的专业技能要求门槛。

4) 平台融入工作流与报表技术,提高与连铸机运维相关业务的工作效率约30%,降低人工错误率。

5) 通过对核心零部件实时动态监管,对备件库存数量进行优化,降低出库成本30%。