中国工程院院士沈政昌:面向“5G+工业互联网”的矿冶过程智能优化制造关键技术
作者 | 人民邮电报2022-11-22

11月21日,中国工程院院士沈政昌在湖北武汉举行的2022中国5G+工业互联网大会“5G+工业互联网+智慧矿山”分论坛上发表了视频演讲。沈政昌院士从矿冶智能工厂建设框架、矿冶智能工厂智能物联终端、基于数字孪生的矿冶流程优化、基于工业互联网的矿冶过程智慧管控、未来展望五个方面介绍了面向“5G+工业互联网”的矿冶过程智能优化制造关键技术,并提出要构建跨学科、跨专业、跨领域的跨界合作新格局。

中国工程院院士沈政昌

在矿冶智能工厂建设框架方面,沈政昌指出,从需求角度看,绿色低碳转型升级的首要任务是实现多层级的数据互联互通,矿冶智能工厂需要新一代信息技术与制造业深度融合;从工厂建设角度看,矿冶领域的知识与业务是矿冶智能工厂建设的核心,5G技术提供选冶全要素集成通道,工业互联网技术提供领域知识、业务沉淀与执行载体,“5G+工业互联网”能够实现业务横向与纵向的集成,实现全局视角的业务开发利用。

在矿冶智能工厂智能物联终端方面,沈政昌表示,矿冶生产围绕着不同类型的设备开展,随着5G技术、人工智能技术的发展应用,使得浓密机压力检测成为可能;自动作业的矿冶工业机器人提高了生产作业效率,降低了专业劳动强度,使矿冶生产过程做到了少人化、无人化;移动信息采集管理系统对非结构化数据进行采集、分析与管控,这是人与物互联的技术核心,也包括移动巡检、人员定位、无线传感器等技术;智慧视觉系统可以实现防堵监控、筛网破损检测等功能,其中5G和互联网的引入降低了云端计算和施工的难度,促进了行业的智能化发展。

在基于数字孪生的矿冶流程优化方面,沈政昌表示,数字孪生是第四次工业革命的通用技术,在矿冶流程与优化领域,通过与设备专家、工艺专家、现场操作专家的交互形成数字孪生系统生产知识库,再通过与经营管理专家的交互达成数字优化经营模式,最终提升关键流程的运行效率,这是数字孪生系统的首要价值。从矿冶加工角度来看,数字孪生技术可以设计智能化实验系统,利用工艺矿物学自动检测系统实现报告的自动生成,极大地提高了工作效率。

在基于工业互联网的矿冶过程智慧管控方面,沈政昌指出,设备远程智慧管控是工业互联网搭建的综合技术架构,包括研发数据域、生产、运维、管理、外部数据域,采集数据后进行管理建模,结合可视化手段形成职能管控服务。基于工业互联网平台可以方便地实现生产管理、化验管理、能源管理、设备运行管理等服务,使碎片化的生产数据集中起来,更有利于数据的整理、分析。矿冶集团全球BOXA分析仪可以在云平台同步监视各台设备的运行情况,提升工作效率并提高设备周转率。沈政昌还谈到,充分发掘平台的数据资源,实现设备和流程的诊断、评议和决策很重要。设备故障诊断和管控的核心需求一是基于设备的数据进行故障诊断,二是在流程层面通过数据建模分析实现选矿关键流程生产状态监控和健康评价,对浮选过程进行深度学习,结合数据分析实现浮选过程综合监控,并基于深度学习建立泡沫图像、过程参数与工况映射关系,综合大数据模型输出值评价当前工况,基于统计学习实现影响变量回溯和评价模型自更新。

沈政昌指出,面向“5G+工业互联网”的矿冶智能优化技术是可以帮助我们实现行业技术升级的途径之一,未来可以从三维、云平台、深度融合、元宇宙四个方面入手进一步深入研究实践。首先是建立工厂全生命周期数字孪生、全流程数字化和全运行三维一体化的核心;其次是打通从设计到运行的数字化通道,开发设计运行一体化平台,有助于行业数字化智能化升级,智能服务云平台技术将极大地提升行业数字化覆盖范围和集成度,提供更便捷、更高效的数据应用方式;再次是实现管控与业务的深度融合,在更深层次体现行业数字化智能化水平;最后,元宇宙技术将在矿冶行业出现典型的应用场景。

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