«Норникель» учит компьютер видеть расплав
Не так давно промышленное компьютерное зрение в основном следило за тем, чтобы рабочие не забывали надеть каску, или же фиксировало дефекты на готовой продукции. Сегодня алгоритмы берутся за более сложные задачи – учатся управлять высокотемпературными металлургическими процессами в режиме реального времени.
Яркий пример – совместный проект «Норникеля» и российской ИТ-компании «Рексофт». Партнеры завершили разработку и внедрили на металлургическом производстве в Норильске систему контроля сливов конвертеров.
Задача с высокой температурой
В металлургии есть процесс – конвертирование. В огромном конвертере кипит расплавленный металл при очень высокой температуре. Из него периодически сливают разные «порции»: шлак (отходы), богатую массу или черновую медь. Здесь возникает главная трудность: как точно понять, в какой момент одна жидкость закончилась и началась другая? Раньше это определял оператор. Но, если вовремя не переключиться, ценная медь уйдет в отходы.
Теперь напротив отверстия, откуда льется расплав, ставят две специальные камеры. Они видят инфракрасное излучение – то есть тепло. У шлака, богатой массы и меди – разная температура и разное «свечение» в ИК-диапазоне. Машинное зрение при помощи алгоритмов в реальном времени распознает фактуру материала. Оно видит струю, ковш, горловину – и подает сигнал оператору, что, например, сейчас пойдет шлак, и нужно готовиться к переключению.
Весь контроль проходит бесконтактно. Обычные датчики расплавятся или сломаются при таких высоких температурах, но инфракрасные камеры работают безотказно. При этом, что немаловажно для действующего производства, капитальная модернизация самих конвертеров не требуется. В итоге предприятие получает больше меди при меньших потерях ценного сырья.
Цифровой помощник металлурга
Внедрение цифровых технологий в отрасли началось несколько лет назад.
Так, в 2021 году на площадках Кольской ГМК «Норникель» внедрил систему, которая следила за использованием СИЗ. На территории предприятия установили 19 камер – обычных, не инфракрасных. Они распознавали сотрудников и отдельные предметы на них: каску, очки, маску, жилет. Если чего-то не хватало – система сразу фиксировала нарушение.
В 2022 году «ЕВРАЗ» применил видеоаналитику уже непосредственно в самом технологическом процессе – для измерения длины заготовок. Камеры «смотрели» на движущуюся раскаленную деталь, а программа с компьютерным зрением определяла ее края и по картинке вычисляла длину – быстро и без касания. Как только нужные параметры были достигнуты, система давала команду обрезать заготовку. Это позволило повысить точность изготовления и снизить потери.
В 2023 году компания внедрила на прокатном стане «умную» систему поиска дефектов металла. Если их не заметить, они попадут дальше в производство и испортят готовую продукцию. Камеры снимают поверхность заготовок, а нейросеть анализирует изображение и автоматически находит дефекты – трещины, царапины и прочее. На одном прокатном стане экономический эффект превысил 20 миллионов рублей.
А «Норникель» и «Рексофт» позже разработали систему управления флотацией (способ разделить полезные металлы и пустую породу). Алгоритмы машинного обучения и ИИ анализируют картинку с камер: как выглядит пена, как движется поток, что происходит в камере. На основе этого система сама подсказывает или даже автоматически корректирует параметры процесса. Появилась и система бесконтактного взвешивания сыпучих материалов на конвейере. Программа без всякого контакта с материалом считает его объем на ленте. Это значимая функция, так как без точного учета расхода материала невозможно правильно управлять процессом.
«Цифровой помощник металлурга» в «Норникеле» растет в своих «компетенциях». Разрозненные технологии – инфракрасная видеоаналитика, спектрометрия, математическое моделирование – собираются в единый организм, работающий вокруг одного технологического процесса.
Управление – точнее, прибыль – больше
Умные технологии «Норникеля» сегодня контролируют 80% основного оборудования – от шахты до металлургии, принося свыше 10 миллиардов рублей экономического эффекта в год. К 2030 году эта цифра возрастет уже до 50 миллиардов рублей.
Применение новой системы позволит увеличить извлечение меди в черновую медь на 0,6 %, одновременно снизив извлечение никеля и кобальта в конвертерный шлак. В масштабах крупного производства это миллионы рублей дополнительной прибыли, полученные не за счет увеличения добычи сырья, а в силу более точного управления процессом. Видеоаналитика уже позволяет получать сведения не только о фазе расплава, но и о состоянии горловины конвертера, типе операции и количестве скачиваемого продукта. На этой базе возможно создание цифровой картины работы всего конвертерного отделения в реальном времени.
Разработчики подчеркивают, что технология применима не только на норильской площадке. В России и СНГ насчитывается более десяти предприятий конвертерного передела меди и никеля, где подобный подход может быть востребован.
