智能化提升铜冶炼本质安全水平的应用实践

刘序砖

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

贵溪冶炼厂（以下简称贵冶）属于有色金属冶炼行业，是一家主要从事铜冶炼生产的企业，采用的是世界先进的闪速熔炼技术。从建厂初期工厂便秉承通过应用先进生产技术改进安全生产的思路来提升提升本质安全水平，从跟本上去消除事故隐患。在新一代信息技术与制造业深度融合，移动互联网、云计算、大数据等领域取得新突破，基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革［1］的大背景下，智能制造兴起，《中国制造2025》远景规划出台。为了紧跟时代步伐，工厂开启了推进智慧冶炼模式的新尝试、新探索。也正是在这样的追求下，工厂在2016年被确定为国家铜冶炼智能工厂试点示范企业，随即便开启了智能化工厂建设的新征程。从现状调查分析、方案研究制定以及推进项目实施等各环节都把安全生产作为其中的重要内容加以考虑、策划实施，截止目前，已有一大批智能化项目相继投入运行，为进一步提升工厂本质安全水平提供了有力支撑和很好的经验借鉴，同时，对改善和提升铜冶炼企业的本质安全也提供了一些可借鉴的经验。

2 应用智能化技术解决安全生产领域问题的必然趋势

2.1 当前安全生产形势的必然要求

随着安全生产法律法规立法要求的日趋严格，问责追责力度的不断加大，企业将难以承受事故处罚以及事故停工停产所带来的损失，迫切需要寻找和利用先进技术来提升防范和化解安全风险的能力。国家也从强化安全生产先进技术应用方面提出了一些指导性意见。2014年修订的《安全生产法》第十五条规定“国家鼓励和支持安全生产科学技术研究和安全生产先进技术的推广应用，提高安全生产水平”［2］，从立法层面提出了明确的要求；国务院办公厅《关于印发安全生产“十三五”规划的通知》（国办发〔2017〕3号）明确提出“在冶金企业、涉危涉爆场所推广高危工艺智能化控制和在线监测监控”和“在高危行业领域实施‘机械化换人、自动化减人’，推广应用工业机器人、智能装备等”［3］的要求，为安全生产领域推行智能化技术应用指明了方向。因此，无论是从国家政策层面上的要求，还是从企业自身发展的实际需要出发，应用智能化技术解决安全生产领域问题成为一种必能趋势。

2.2 智能化技术发展的必然要求

2015年5月国务院印发了《中国制造2025》提出“要加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。依托优势企业，紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域智能工厂/数字化车间”［1］，已经将智能化技术推广应用列入国家发展战略；2016年12月工信部发布了《智能制造发展规划（2016-2020年）》，明确了试点示范的目标：“到2020年，建成300个以上智能制造试点示范项目，遴选确定150个以上智能制造标杆企业”［4］，将铜冶炼智能工厂建设列为试点示范范围，贵冶有幸被国家工信部审核通过成为铜冶炼行业首家试点示范项目。因此，有了国家战略层面的统筹安排以及铜行业试点示范的先行先试，为智能化技术的应用、储备创造了良好的条件，相信未来智能化技术应用于铜冶炼企业的发展是大势所趋。

3 智能化技术在铜冶炼行业安全生产领域应用的实践

3.1 前期的调查研究

贵冶在被确定为铜冶炼智能工厂试点示范企业后，为了积极推动工作开展，成立了专项工作领导小组，下设具体的工作小组负责推进工作实施。其中，就把安全环保作为智能工厂建设六大板块之一着手开展调查研究工作。着重从安全生产管理信息化、安全智能监控、智慧交通、智能消防以及智能化项目建设等方面展开前期的调查研究工作，为实施方案的确定和可行性研究提供科学依据。同时，也正是因为有工厂前期建设项目的高标准建设和原有信息化建设的基础条件，为智能化技术应用的可行性，创造了条件。通过综合分析工厂现有条件的基础上，确定从管理信息化智能化和设备装备智能化两个主攻方向明确具体的实施方案，并通过聘请相关智能化建设方面的专业团队合作共同推进项目实施，为项目实施的可行性提供了技术保障和技术支持。

3.2 推进安全管理信息化、智能化建设

3.2.1 完善安全管理信息化

安全管理信息化是安全工作中的一项重要内容，工厂先后建立了安全环保统计、劳动防护用品发放等多个信息化工作平台，解决了一些安全管理问题，但存在操作平台多、仅限于安全环保管理人员使用等不足，没有有效实现信息共享，导致了信息孤岛。为了进一步完善安全管理信息化工作，工厂在推进智能工厂建设初期便统一部署，系统规划，按照“构建智能工厂系统框架，打造集中集成一体化的信息系统平台 ，消除信息孤岛”的工作思路，着力打造统一的信息化管理系统平台，实现多个信息化平台的整合和数据平移，形成了以智能工厂信息化管理平台为基础的统一数据平台，打通了信息不共享的弊端。在统一的信息化管理平台的基础上，按照职能管理分六大基础管理模块实施信息化平台建设，其中安全环保作为重要内容之一进行统一规划建设。同时，在充分梳理工厂安全管理原有的信息化管理平台和从满足当前安全管理的实际需要出发，按照模块化的建设思路，从安全管理基础信息、事故隐患排查治理、特殊作业审批管理、安全环保统计、劳动防护用品审批发放等方面着手推进智能工厂安全管理信息化平台建设，有效实现了数据录入、数据自动统计分析、在线审批等多项功能，促进了安全管理的规范化；并且在隐患排查治理以及特殊作业许可审批等常用管理功能上，实现了手机端同步实施，最大限度实现了信息共享和具备了信息推送提醒功能，有效提高了工作效率。

3.2.2 推进安全监控智能化

安全管理的实质是管控安全风险，实施危险源安全监控成为预测预警安全风险的一个重要手段。在充分考虑工厂现有生产实时信息系统和视频监控系统实际情况的基础上，积极推进安全监控智能化。一方面是利用工厂生产实时信息系统实施对危险源的相关重要安全监控参数的监控预警，在开展危险源辨识与风险评价的基础上确定了重大危险源等风险点及温度、压力、液位等重要安全监控参数，建立了危险源安全风险分布图及安全参数监控预警平台，并通过设置预警值实现了在线实时监控预警，达到了事前预防的目的；另一方面是通过应用视频监控手段实施安全重点场所和部位的实时安全监控，重点升级了视频监控中心，实施对道路交通、消防以及安全等重点场所、部位的集中监控。并利用视频图像识别技术、热成像测温技术等先进技术，构建了重大危险源、智慧交通、智能消防视频智能监控平台一张网，具备了重点防火部位热成像测温预警、车辆违章停车、现场未戴安全帽、驾驶员移动接打手机等习惯性“三违”行为的智能抓拍功能。

3.3 实施智能化项目建设

按照“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的工作思路，在充分调研和认证的基础上，重点推进了极板智能转运及质检、硫酸铜自动包装和存储、传统电解始极片剥离自动化、铁运智能化及自动化改造、尾矿无人行车改造、铜精矿自动取样、转炉自动捅风眼机改造等7项智能化项目建设，通过项目实施大力提升了自动化、智能化水平，有效减少人机接触频率，降低事故风险；同时，降低作业人员与岗位职业病危害因素接触几率，降低职业病危害风险，达到了提升设备设施本质安全水平的目标。

4 智能化技术应用的风险管控

机器人与机器人装备等智能化技术作为一项新兴技术，对技术和人员的要求相对较高，在工业机器人单元和生产线中集成和安装工业机器人系统时存在特定危险，并且根据使用的机器人类型、使用的机器人的目的、机器人安装、编程、操作和维护的方式不同，这些危险导致的相关风险也有所不同［5］。国家也先后出台了《工业环境用机器人 安全要求 第1部分：机器人》（GB11291.1-2011）、《机器人与机器人装备 工业机器人的安全要求 第2部分：机器人系统与集成》（GB11291.2-2013）、《工业机器人 安全实施规范》（GBT 20867-2007）等一系列相关标准规范，明确了危险源识别与风险评估、安全要求和保护措施以及使用和维护等方面的具体要求，用于管控机器人与机器人装备应用项目实施过程的安全风险。因此，在推进应用机器人与机器人装备等智能化技术前，要兼顾工作效率提升和安全性等方面的因素，加强对国家相关标准规范的了解和认识，从设计阶段严格按照标准规范要求进行设计和建设。工厂积极参考相关标准规范要求，从项目建设和日常管理出发开展风险防范，通过应用安全防护隔离和安全锁连锁装置实现机器人和传动装置等易发生机械伤害风险区域的空间环境隔离，降低人员误入危险区的安全风险。另外，充分考虑故障处理以及设备检维修可能存在的安全风险前提下，健全完善了故障处理和检维修操作的管理制度和操作规程，并应用能量锁定（能量锁）措施来防范误操作带来的安全风险，起到了很好的风险防范作用。同时，按照国家人力资源社会保障部、市场监管总局、统计局2019年联合下发了《关于发布人工智能工程技术人员等职业信息的通知》，已将人工智能工程技术人员、工业机器人系统操作员、工业机器人系统运维员列入了新职业［6］，明确了任职条件和要求 ，需要针对机器人及机器人系统的使用，加强相关编程、操作、维护人员的安全培训，使其获得胜任该工作的能力［7］。工厂积极采取内部专业选拔，委托专业技术服务厂家培训的方式开展专业人员的培养和技术培训，打造专业化的运行、维护团队，来提升智能化设备运行的可靠性、安全性。因此，只有通过加强建设阶段和使用过程中等各环节的风险管控，方可最大限度发挥智能化技术的优势，实现经济效益和安全效益的最大化。

5 结语

在当前国家政策方针的指引下，互联网、云计算、大数据以及机器人与机器人装备等智能装备相关技术日新月异，智能工厂建设也成为未来的发展趋势和企业提升高质量发展的方向，工厂积极响应国家号召，在铜冶炼行业实施了智能工厂建设先行先试，率先成功实施了一批智能化项目建设，起到了良好的示范引领作用，大力提升了工厂自动化、智能化水平，进一步促进了工厂本质安全水平的提升，为工厂朝着智能化方向发展提供了宝贵的借鉴经验和参考。同时，也在发展智能工厂建设的过程当中，积极从项目建设和使用运行、维护管理等各环节的积累了一些安全风险管控经验。相信先进的智能化技术在加上有效的安全风险管控措施经验，并通过技术和管理的有效结合，一定能够更好为企业实施智能化改造升级提供技术支持和技术保障，进一步促进铜冶炼行业本质安全水平的大幅提升。