謝聰敏
我國鋼企智能制造目前主要以“少人化”“集控化”為核心
2018年普鋼上市公司智能制造情況概述
《中國制造2025》是我國實(shí)施制造強國戰略的行動(dòng)綱領(lǐng)，智能制造作為五大工程之一被列入其中?！吨袊圃?025》對智能制造工程提出的具體要求是：緊密?chē)@重點(diǎn)制造領(lǐng)域關(guān)鍵環(huán)節，開(kāi)展新一代信息技術(shù)與制造裝備融合的集成創(chuàng )新和工程應用。支持政產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)發(fā)智能產(chǎn)品和自主可控的智能裝置并實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。依托優(yōu)勢企業(yè)，緊扣關(guān)鍵工序智能化、關(guān)鍵崗位機器人替代、生產(chǎn)過(guò)程智能優(yōu)化控制、供應鏈優(yōu)化，建設重點(diǎn)領(lǐng)域智能工廠(chǎng)/數字化車(chē)間。在基礎條件好、需求迫切的重點(diǎn)地區、行業(yè)和企業(yè)中，分類(lèi)實(shí)施流程制造、離散制造、智能裝備和產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)新模式、智能化管理、智能化服務(wù)等試點(diǎn)示范及應用推廣。建立智能制造標準體系和信息安全保障系統，搭建智能制造網(wǎng)絡(luò )系統平臺。
實(shí)現《中國制造2025》的目標，“兩化”深度融合是主線(xiàn)，智能制造是主攻方向，“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”是行動(dòng)的路徑，而實(shí)體經(jīng)濟是行動(dòng)的主體。鋼鐵行業(yè)作為實(shí)體經(jīng)濟的代表，在多年來(lái)行業(yè)“兩化”融合的基礎上，向這片“兩化”融合的新高地——智能制造，進(jìn)行了積極探索和實(shí)踐。2018年，23家普鋼上市公司中，共有16家上市公司在年報中對本企業(yè)智能制造領(lǐng)域工作進(jìn)行了較為詳細的論述，從目前了解到的情況來(lái)看，其余7家上市公司也對智能制造領(lǐng)域進(jìn)行了積極探索。
綜合來(lái)看，鋼鐵上市公司在智能制造方面還存在以下3點(diǎn)共性問(wèn)題：第一，企業(yè)內部及企業(yè)間差異較大。以寶鋼股份為例，在經(jīng)歷了若干輪重組后，寶鋼股份生產(chǎn)規模擴大，生產(chǎn)基地較多且分布在全國各地，各基地間自動(dòng)化、信息化水平參差不齊。第二，系統之間存在較多壁壘。我國鋼鐵上市公司經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，逐步從電氣化升級到信息化，但也形成了車(chē)間、工廠(chǎng)、企業(yè)層面，以及研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、采購等各層級縱橫交錯，牽一發(fā)而動(dòng)全身的復雜局面，難以打造統一的數據平臺。第三，智能化程度較低。目前，我國鋼鐵上市公司自動(dòng)化、信息化水平不高，智能化改造仍在試點(diǎn)之中，且多以產(chǎn)線(xiàn)為主，實(shí)現全流程智能化仍然任重道遠。
部分普鋼上市公司智能制造項目實(shí)踐
寶鋼股份
2018年3月28日，寶鋼股份的全球首套多座大型高爐控制中心建成啟用，實(shí)現對寶山基地4座高爐的集中化操作控制與生產(chǎn)管理。同年，寶鋼股份鋼制品無(wú)人化倉庫正式投運，該倉庫占地逾6萬(wàn)平方米，是目前國內面積最大、智能化程度最高的無(wú)人化倉庫。上述工作的開(kāi)展，使寶鋼股份智慧制造取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。在智慧供應鏈方面，寶鋼股份繼續以汽車(chē)板用戶(hù)為試點(diǎn)，加快推進(jìn)汽車(chē)板智慧供應鏈平臺建設，完成供應鏈用戶(hù)功能推廣清單梳理和試點(diǎn)用戶(hù)推廣，探索智慧營(yíng)銷(xiāo)。在深入探索智慧制造方面，寶鋼股份以2019年~2024年智慧制造專(zhuān)項規劃內容為基礎，重點(diǎn)圍繞2019年勞動(dòng)效率與管理效率提升的目標，將智能裝備由當前的工序/工廠(chǎng)，逐步拓展為全流程。
鞍鋼股份
鞍鋼股份目前已全面應用自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)/設備和MES（制造執行系統）、ERP（企業(yè)資源計劃）系統，并不斷加強信息化技術(shù)在生產(chǎn)制造、倉儲、物流配送、產(chǎn)品銷(xiāo)售等方面的應用，具備了實(shí)施數字化車(chē)間、智能工廠(chǎng)的條件。
2018年，鞍鋼股份重點(diǎn)實(shí)施ERP改造、大數據平臺、數字化車(chē)間等信息化項目，加快新冶金流程下的智慧透明工廠(chǎng)建設，實(shí)現了鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司能源集中一體化管控，5500毫米厚板項目被評為國家智能制造試點(diǎn)示范項目。同時(shí)，鞍鋼股份深入推進(jìn)采購供應管理信息系統、銷(xiāo)售業(yè)務(wù)管理平臺、物流管控平臺、生產(chǎn)調度管控中心等重點(diǎn)信息化建設項目，構建高效快捷的信息化運行體系，優(yōu)化管理流程；應用“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算、移動(dòng)終端等信息化技術(shù)，增強數據信息處理能力和傳輸效率，實(shí)現傳統產(chǎn)業(yè)與信息化技術(shù)融合發(fā)展。此外，鞍鋼股份還對生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全流程進(jìn)行跟蹤、控制、分析、優(yōu)化與指導，提供在線(xiàn)交易、訂單動(dòng)態(tài)跟蹤查詢(xún)、大客戶(hù)通道等“全時(shí)空”營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)，提升經(jīng)營(yíng)管理效率和營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)質(zhì)量。
首鋼股份
首鋼股份遷順基地完成硅鋼—冷軋智能工廠(chǎng)建設，實(shí)現自動(dòng)拆捆帶、自動(dòng)貼標、鋼卷內圈點(diǎn)焊、套筒搬運、自動(dòng)取樣等工業(yè)機器人建設和應用，先后建成了硅鋼磨輥間、智能倉儲、智能實(shí)驗室等智能制造單元以及客戶(hù)精準服務(wù)管理系統、協(xié)同制造管理系統等5個(gè)軟件平臺；持續推進(jìn)產(chǎn)銷(xiāo)一體化項目建設，實(shí)現了設備、能源、項目管理系統的上線(xiàn)運行。京唐基地產(chǎn)銷(xiāo)一體化項目主體模塊、大數據平臺等配套項目有序推進(jìn)，球團智能控制項目通過(guò)驗收并穩定運行，高爐爐熱智能監控系統實(shí)現爐溫精準控制，煉鋼鑄機澆鑄平臺自動(dòng)化控制系統實(shí)現無(wú)人值守，能源系統站所實(shí)行集中監控，首臺拆捆帶機器人在冷軋2230毫米連退產(chǎn)線(xiàn)投用，運輸產(chǎn)品庫智能倉儲系統投入運行。
南鋼股份
南鋼股份在建及建成信息化項目達47個(gè)。其中，煉鐵實(shí)現高爐生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、可視化，燒結智慧化生產(chǎn)控制，行車(chē)無(wú)人化和自動(dòng)檢化驗；特鋼MES系統成功上線(xiàn)，對特鋼事業(yè)部的生產(chǎn)質(zhì)量和效率提升及品種優(yōu)化起到了重要促進(jìn)作用；板材智能制造示范線(xiàn)（包括板坯庫自動(dòng)化系統、結晶器加保護渣機器人的應用）一期工程如期上線(xiàn)。南鋼股份獲“2018年江蘇省智能工廠(chǎng)”稱(chēng)號，第二煉鐵廠(chǎng)、中厚板卷廠(chǎng)、特棒廠(chǎng)、寬厚板廠(chǎng)4個(gè)單位被評為“江蘇省示范智能車(chē)間”。此外，南鋼股份財務(wù)信息系統實(shí)現“一日關(guān)賬”，提高了成本效益預測與分析的及時(shí)性和準確性；銷(xiāo)售信息系統實(shí)現客戶(hù)網(wǎng)上自助查詢(xún)庫存、建立訂單、訂立合同、生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、資金查詢(xún)劃撥、自助開(kāi)單等功能。
下一步，南鋼股份將以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為抓手，打造供產(chǎn)銷(xiāo)研用一體的可視化、開(kāi)放性大數據平臺，對鋼鐵生產(chǎn)全流程數據進(jìn)行集中管理和分析，實(shí)現數字共享，以數字驅動(dòng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與決策，推動(dòng)數字化智能運營(yíng)水平提升。
包鋼股份
包鋼股份積極推進(jìn)管理流程再造和智能制造，推動(dòng)行車(chē)無(wú)人化操作、智慧泵站、撈渣機器人等項目建設，通過(guò)智能制造項目的實(shí)施，減輕了員工勞動(dòng)負荷，優(yōu)化了崗位人員，降低了人工成本。
華菱鋼鐵
華菱鋼鐵已完成一號和二號空壓站合并改造、四中央和五中央操控合并改造等25個(gè)智能制造項目。華菱衡鋼180PQF無(wú)縫鋼管智能工廠(chǎng)改造試點(diǎn)示范項目成為鋼管行業(yè)首個(gè)國家級智能制造試點(diǎn)示范項目。此外，華菱衡鋼自動(dòng)堆垛打包稱(chēng)重、智能外表檢測等改造有序進(jìn)行，并首次投用大管坯端面噴標機器人。
三鋼閩光
三鋼閩光重點(diǎn)推進(jìn)連鑄、中板智能制造技術(shù)應用，促進(jìn)連鑄自動(dòng)開(kāi)澆、自動(dòng)加渣、大包油缸自動(dòng)裝卸、鋼包下渣自動(dòng)監測和中板軋區、軋后、冷床等智能化控制系統應用。目前，三鋼閩光棒材加熱爐二級智能燃燒控制系統、一棒穿水冷卻溫度閉環(huán)智能控制系統、圓棒砂輪鋸片自動(dòng)更換系統、廢鋼鐵APP智能判定系統等智能系統已投入運行。
普鋼上市公司智能制造項目的共同點(diǎn)
通過(guò)對23家普鋼上市公司年報中介紹的智能制造情況進(jìn)行梳理可知，目前鋼鐵上市公司在智能制造方面的共同點(diǎn)主要有以下3個(gè)方面：
第一，智能制造整體尚處于初期階段，已完成的智能制造項目多以獨立產(chǎn)線(xiàn)/工序為主，尚未貫穿到整個(gè)企業(yè)運營(yíng)流程之中。寶鋼股份的大型高爐控制中心，鞍鋼股份的5500毫米厚板項目，包鋼股份行車(chē)無(wú)人化操作、智慧泵站、撈渣機器人等，三鋼閩光的棒材加熱爐二級智能燃燒控制系統、一棒穿水冷卻溫度閉環(huán)智能控制系統、圓棒砂輪鋸片自動(dòng)更換系統、廢鋼鐵APP智能判定系統等智能系統均如此。
第二，已實(shí)施的智能制造項目多以“少人化、無(wú)人化、集控化”為切入點(diǎn)，以實(shí)現本質(zhì)化安全、提升裝備自動(dòng)化水平、促進(jìn)人力資源優(yōu)化、降低勞動(dòng)強度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率為目標。
第三，目前我國鋼企智能制造與國際先進(jìn)水平尚有一定差距。以美國阿肯色州大河鋼廠(chǎng)為例，該工廠(chǎng)為世界上第一家人工智能學(xué)習型鋼廠(chǎng)，借助德國西馬克集團先進(jìn)的特種鋼生產(chǎn)技術(shù)并融合美國本土科技公司Noodle.ai研發(fā)的AI（人工智能）算法應用技術(shù)，建成了智能化工廠(chǎng)。大河鋼廠(chǎng)一期總投資為13億美元（于2014年7月份建設、2016年3月份投產(chǎn)），設計年產(chǎn)能為165萬(wàn)噸，員工為435人，人均產(chǎn)鋼量近4000噸。該鋼廠(chǎng)投產(chǎn)首月實(shí)現不間斷生產(chǎn)6.3萬(wàn)噸熱軋產(chǎn)品，創(chuàng )造了短流程鋼廠(chǎng)的全球開(kāi)工紀錄；投產(chǎn)后第2個(gè)月及其后的每個(gè)月均實(shí)現EBITDA（息稅折舊攤銷(xiāo)前利潤）盈利；投產(chǎn)后第4個(gè)月產(chǎn)能利用率達到80%。
該鋼廠(chǎng)取得驕人成績(jì)的原因是通過(guò)廣泛分布的傳感器收集數據發(fā)送至數據平臺，幫助鋼廠(chǎng)在生產(chǎn)線(xiàn)調度、物流運營(yíng)和環(huán)境保護等領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。同時(shí)，大河鋼廠(chǎng)還與眾多高科技企業(yè)進(jìn)行合作，不斷提升科技能力。大河鋼廠(chǎng)所有的系統均在云端運行，不僅節省了數千萬(wàn)美元的網(wǎng)絡(luò )建設費用，而且提高了數據的安全性。大河鋼廠(chǎng)的全面自動(dòng)化管理降低了管理費用，大幅提高了運營(yíng)效率。該廠(chǎng)還是全球首家獲得LEED（能源與環(huán)境設計先鋒）認證的環(huán)保型鋼鐵企業(yè)。
此外，2017年，奧鋼聯(lián)在奧地利多納維茨新建了智能化棒線(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)，該智能化棒線(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)僅有14名員工，每年可生產(chǎn)50萬(wàn)噸棒線(xiàn)材。與上述智能化產(chǎn)線(xiàn)相比，我國鋼鐵上市公司的智能化水平尚有一定差距。
從國內鋼鐵上市公司的實(shí)際情況來(lái)看，其主觀(guān)上對智能制造有著(zhù)迫切的需求，且具備實(shí)現智能制造的客觀(guān)條件，但同時(shí)也面臨較大的挑戰。有需求主要體現在國內鋼鐵上市公司多以長(cháng)流程企業(yè)為主，生產(chǎn)流程長(cháng)，影響因素多，且各關(guān)節相互關(guān)聯(lián)，遵循常規方法難以達成走新型工業(yè)化的明顯效果。有條件主要體現在鋼鐵上市公司所產(chǎn)生的海量數據為智能制造提供了重要的基礎條件。有挑戰主要體現在智能制造對技術(shù)精確性、可靠性和穩定性都提出了很高要求，且國內尚沒(méi)有成功案例可以借鑒。
鋼鐵智能制造未來(lái)發(fā)展方向是具備自主學(xué)習能力
從長(cháng)遠來(lái)看，智能制造未來(lái)發(fā)展方向主要集中在智能裝備、自學(xué)習控制模型、設備預測式維護、產(chǎn)品特性維護、質(zhì)量缺陷原因診斷、產(chǎn)品缺陷圖像精準分類(lèi)等方面。而上述需求中，設備預測式維護、產(chǎn)品特性維護、質(zhì)量缺陷原因診斷、產(chǎn)品缺陷圖像精準分類(lèi)均與自學(xué)習相關(guān)聯(lián)，本文重點(diǎn)就搜集到的國外鋼鐵行業(yè)智能制造中的自學(xué)習相關(guān)內容進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
智能制造包含智能制造技術(shù)和智能制造系統。智能制造系統不僅能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識庫，而且還具有自學(xué)習功能，并具備搜集與理解環(huán)境信息和自身信息，進(jìn)行分析判斷和規劃自身行為的能力。即智能制造的最核心內容應該是具備自主、深度學(xué)習功能（如谷歌研制的Alpha Go智能?chē)鍣C器人）。
智能制造的基礎是計算機技術(shù)的發(fā)展。計算機技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了計算、交易、分析、大數據4個(gè)階段，目前正在向人工智能階段邁進(jìn)，而智能制造概念正是隨著(zhù)計算機技術(shù)的進(jìn)步應運而生的。目前國外前沿的智能制造技術(shù)已經(jīng)實(shí)現了自主學(xué)習，并開(kāi)始應用于制造業(yè)相關(guān)領(lǐng)域。例如：在通過(guò)傳統影像分析方法來(lái)消除部分材料和零部件的復雜缺陷時(shí)，需要人工建模，可能導致一定程度的漏檢和誤檢，甚至仍需人工進(jìn)行復核。IBM通過(guò)其研發(fā)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，可以實(shí)現從歷史樣本中自動(dòng)提取、歸納各種缺陷特征，通過(guò)自主學(xué)習，從新產(chǎn)品圖片中自動(dòng)識別出可能存在的缺陷并標識出位置，便于工作人員及時(shí)發(fā)現和糾正，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。
隨著(zhù)計算機技術(shù)、AI技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼鐵智能制造未來(lái)的發(fā)展大趨勢也必將是具備自主學(xué)習能力。與目前世界領(lǐng)先的智能制造技術(shù)和理念相比，我國鋼鐵智能制造還有一段路要走。
《中國冶金報》（2019年09月25日 03版三版）
