06/11/2023

Lượt xem 671

Nâng cao hiệu quả hoạt động trong nhà máy thép thông qua tích hợp AI với PC công nghiệp NISE 3900E

Việc vận hành Cần cẩu EOT trước đây đòi hỏi lao động chân tay và môi trường có đặc điểm là nhiệt độ cao và rủi ro đáng kể. Khi cần cẩu EOT gặp trục trặc, nó có thể khiến toàn bộ dây chuyền sản xuất bị dừng hoàn toàn, dẫn đến thiệt hại lên tới hàng triệu đô la.

Để vượt qua những thách thức này, công ty thép đã phát triển hệ thống cẩu EOT tự động vận hành không người lái. Hệ thống này bao gồm camera PoE, máy quét 3D, máy tính công nghiệp dành cho thị giác máy (sử dụng thuật toán AI/ML) và giao tiếp giữa PLC và HMI.

NISE 3900E đóng vai trò quan trọng như thế nào trong việc hỗ trợ giảm thiểu hoạt động và quản lý lao động, tối ưu hóa hoạt động cũng như giảm thời gian ngừng hoạt động và chi phí bảo trì?

 

Một trong những tập đoàn thép lớn nhất Đài Loan chuyên sản xuất các tấm, thanh thép cuộn mạ điện, thép cuộn mạ kẽm nhúng nóng. Những cuộn thép nặng hàng chục tấn mỗi cuộn. Những tải trọng 'nặng' này được xử lý và vận chuyển bằng thiết bị nâng hạng nặng được gọi là 'Cẩu EoT'. Bằng cách di chuyển theo chiều ngang và chiều dọc trong khu vực nhà máy, nó có thể nâng và vận chuyển thép cuộn đến các vị trí được chỉ định, quản lý tiến độ và vận chuyển hàng nghìn tấn thép cuộn ra vào nhà máy, kho bãi.

Cần trục vận chuyển các cuộn thép hàng chục tấn

 

* THÁCH THỨC

Việc vận hành cần cẩu EoT trước đây đòi hỏi lao động chân tay. Người điều khiển vào ghế lái treo trên trần xe để điều khiển việc nâng và vận chuyển các cuộn thép. Tuy nhiên, môi trường có nhiệt độ cao và nhiều rủi ro. Ngoài ra, con người còn hạn chế về thời gian làm việc, cần ít nhất 4 giờ nghỉ ngơi.

Một khi cần trục EoT gặp trục trặc, nó có thể khiến toàn bộ dây chuyền sản xuất phải ngừng hoạt động, dẫn đến thiệt hại lên tới hàng triệu đô la. Kiểm tra thủ công yêu cầu bảo trì thường xuyên. Môi trường tại chỗ vô cùng khắc nghiệt. Nếu mọi người thường xuyên đến hiện trường để đo lường thì sẽ có những rủi ro về an toàn.

 

* GIẢI PHÁP

Máy tính phân tích thị giác máy: NISE 3900E

Sơ đồ triển khai máy tính công nghiệp NISE 3900E

 

Để vượt qua thách thức, công ty thép đã phát triển hệ thống cẩu EOT tự động vận hành không người lái. Hệ thống này bao gồm camera PoE, máy quét 3D, máy tính công nghiệp dành cho thị giác máy (thuật toán AI/ML) và truyền thông, PLC và HMI.

NISE 3900E, được lắp đặt trong Cần cẩu EOT mang lại khả năng bảo vệ mạnh mẽ trước nhiều thách thức về môi trường. Đáng chú ý, nó được trang bị để xử lý nhiệt độ, va đập và rung động trên phạm vi rộng, khiến nó đặc biệt phù hợp với các kho vận hành có yêu cầu khắt khe và quan trọng của nhà sản xuất thép. Với thiết kế cổng COM cách ly, NISE 3900E nâng cao độ tin cậy của hệ thống bằng cách ngăn chặn sự cố điện trong môi trường khắc nghiệt.

 

Để tạo ra cần cẩu EOT không người lái, cần cẩu cần có thị giác máy. Công ty thép đã cố gắng chuyển đổi thông tin trực quan mà người vận hành nhìn thấy thành các lệnh điều khiển logic thông qua IPC, sau đó sẽ được chính cần cẩu diễn giải và thực thi. NISE 3900E được trang bị bộ xử lý Intel ® Core™ thế hệ thứ 8 và thứ 9 tích hợp camera độ phân giải cao và máy quét 3D qua cổng PoE LAN làm đầu vào hình ảnh cho thị giác máy và tối đa hóa hiệu suất xử lý đồ họa bằng card GPU trên khe cắm PCIe để đáp ứng hiệu quả các yêu cầu AI công nghiệp, từ xử lý/tối ưu hóa hình ảnh đến học máy/học sâu và nhận dạng đối tượng/thị giác máy.

 

Các camera có độ phân giải cao được lắp đặt trên Cần trục EoT không người lái để chụp ảnh hai chiều của bệ xe moóc và máy quét 3D có thể tái tạo lại tọa độ dọc trên hình ảnh hai chiều. Sự phát triển này đã tạo ra một bước tiến lớn trong công nghệ thị giác máy tính. Những hình ảnh này sau đó được truyền đến HMI được người vận hành cần cẩu sử dụng. Người vận hành sẽ chỉ ra vị trí lưu trữ các cuộn thép trên màn hình, máy tính điều khiển sẽ tự động chuyển đổi vị trí lưu trữ này thành tọa độ và gửi đến hệ thống điều khiển Cầu trục EoT để nâng hạ.

 

Ngoài việc sử dụng hệ thống thị giác máy để định vị chính xác các khe lưu trữ cuộn thép, công ty còn phát triển nhiều công nghệ thông minh khác nhau liên quan đến hậu cần. Chúng bao gồm tối ưu hóa lịch nâng, tính toán đường nâng tốt nhất bằng AI và thiết lập hệ thống tối ưu hóa hàng đợi cho các kho hàng. Hệ thống này có thể dự đoán chính xác thời gian hoạt động, cho phép tài xế đến kho vào thời điểm thích hợp để thực hiện công việc bốc xếp.

 

Hơn nữa, bằng cách phân tích quá trình của hàng trăm nghìn cuộn thép vào và ra khỏi kho, Công ty thép đã tạo ra tính năng dự đoán các khe lưu trữ cuộn thép được tối ưu hóa trong hệ thống quản lý kho của họ. Điều này đảm bảo rằng mỗi cuộn thép có thể được giao đến khách hàng với ít thao tác nâng nhất và khoảng cách ngắn nhất.

 

Trong quá trình vận hành nâng, Công ty thép đã thiết kế một chiếc kẹp nâng thông minh đa năng có thể xác định danh tính của cuộn dây, phát hiện tâm cuộn dây, nâng và vận chuyển cuộn thép một cách chính xác. Ngoài ra, kẹp nâng còn có cơ chế bảo vệ an toàn chủ động. Bằng cách sử dụng công nghệ học sâu, nó có thể phát hiện chuyển động của nhân sự trong phạm vi hoạt động của Cần cẩu EoT, tự động xác định và tránh chướng ngại vật.

 

* LỢI ÍCH

  • Giảm thiểu lao động vận hành và quản lý: Cần cẩu EOT không người lái có thể hoạt động liên tục trong 24 giờ mà không bị gián đoạn. Tính năng tự động hóa này thậm chí còn hoạt động vào những giờ khuya khi tất cả nhân viên đã rời đi. Với các phương pháp quản lý phụ trợ, hệ thống cũng có thể thực hiện tự động xếp hàng và quản lý hàng tồn kho vào đêm hôm trước.
  • Tối ưu hóa hoạt động: Sau khi đạt được sự tự động hóa hoàn toàn trong hoạt động nâng hạ, công ty thép đã kết nối hệ thống Cần cẩu EOT không người lái của họ với cả luồng thông tin và hậu cần, giảm nhu cầu quản lý và vận hành thủ công bổ sung. Ví dụ: bằng cách kết nối Cần trục EOT với thông tin hậu cần, họ có thể xác định số cuộn dây cần thiết cho lô hàng ngày hôm sau. Hệ thống sẽ tự động sắp xếp lại các cuộn dây vào đêm hôm trước, nâng chúng lên vị trí gần khoang chất hàng. Điều này rút ngắn thời gian chuẩn bị cho chuyến hàng ngày hôm sau.

Ngoài ra, khi tài xế giao hàng đăng ký bên ngoài kho, họ có thể quẹt thẻ căn cước. Sau khi danh tính của người lái xe và số xe được xác nhận, hệ thống quản lý kho sẽ nhận được thông tin chi tiết về nhiệm vụ và tự động bắt đầu nhiệm vụ nâng các cuộn thép được chỉ định.

  • Giảm thời gian ngừng hoạt động và chi phí bảo trì

Hệ thống Cầu trục EOT không người lái có thể liên tục theo dõi tình trạng của các bộ phận quan trọng của cầu trục, chẳng hạn như động cơ, bánh răng và phanh. Bằng cách phân tích dữ liệu từ các thành phần này, AI có thể đánh giá tình trạng và hiệu suất của chúng, cho phép các nhóm bảo trì can thiệp đúng lúc và tránh được những sự cố nghiêm trọng. AI cũng có thể xác định hành vi bất thường trong hoạt động của cần trục bằng cách thiết lập các mẫu cơ bản và gắn cờ các sai lệch. Nếu hiệu suất của cần cẩu khác với tiêu chuẩn, AI có thể đưa ra cảnh báo, cho phép các nhóm bảo trì điều tra và giải quyết các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng trở thành những vấn đề nghiêm trọng hơn.

Kể từ khi triển khai vào năm 2018, nó đã hoàn thành hơn 60.000 chuyến và nâng hơn 300.000 cuộn thép. Tiếp nối thành công của hệ thống đầu tiên, công ty thép đã giới thiệu hệ thống thứ hai tại cùng một nhà kho vào tháng 11 năm ngoái. Nhà kho này có thể chứa khoảng 20.000 tấn thép cuộn và với hai cần cẩu EoT không người lái, nhà kho sẽ tự động hóa hoàn toàn để nâng cuộn thép.

 

* Các tính năng chính cho nhu cầu ứng dụng

  • Support 8/9th Gen Intel® Core™ i7/i5/i3 LGA socket type embedded processor
  • Intel® Q370 PCH
  • Support 1 x 2.5" SATA HDD
  • 1 x DVI-D, 1 x DP, and 1 x HDMI with independent display support
  • Three Intel® GbE LAN ports; support WoL, teaming and PXE
  • 1 x External M.2 socket and 1 x SIM card socket
  • 6 x USB 3.1 Gen 1, 4 x USB 2.0
  • 2 x RS232/422/485 with auto flow control & 2 x RS232
  • 1 x Internal mini-PCIe socket support optional Wi-Fi/3.5G/4G LTE
  • Support +9V to 30VDC input; ATX power mode
  • One PCIe x4 expansion