本報記者 張鷹
上篇（詳見(jiàn)本報11月1日02版），我們介紹了浦項制鐵智能工廠(chǎng)通過(guò)PosFrame（智能數據中心）實(shí)現企業(yè)所有數據收集和標準化管理的過(guò)程。這是浦項制鐵推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設的基礎和核心。那么具體到各個(gè)生產(chǎn)流程，浦項制鐵是如何推進(jìn)智能制造的？本文將列舉大量相關(guān)案例，使您對智能工廠(chǎng)的理解不再僅停留于模糊、抽象的概念。
小批量訂單處理變“聰明”
浦項制鐵的訂單管理部門(mén)負責整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)的規劃。該部門(mén)的關(guān)鍵任務(wù)之一是處理小批量訂單——這些小批量訂單數量太少，通常不能滿(mǎn)足鋼鐵廠(chǎng)的最低產(chǎn)量要求。
在智能化之前，工人需要根據相關(guān)標準對小批量訂單進(jìn)行分析和處理。但由于人為失誤的存在，有時(shí)，一些小批量訂單會(huì )被遺漏；有時(shí)，一些緊急訂單甚至會(huì )被錯誤地歸類(lèi)為小批量訂單，并最終耽誤生產(chǎn)。一旦發(fā)生這種失誤，工人必須花費大量時(shí)間找到相關(guān)訂單并重新進(jìn)行分類(lèi)。統計數據顯示，這一過(guò)程通常需要6個(gè)多小時(shí)。而工人處理全部小批量訂單的平均時(shí)間約為12個(gè)小時(shí)。
如今，浦項制鐵訂單管理部門(mén)的智能系統可以自動(dòng)組織小批量訂單生產(chǎn)，還可通過(guò)自主學(xué)習功能對訂單進(jìn)行評估。為了使生產(chǎn)成本最低化，該系統可以對計劃生產(chǎn)量進(jìn)行預判，并視情況將小批量訂單與其他訂單合并處理。與之前的12個(gè)小時(shí)相比，新的智能化訂單處理流程僅需要1個(gè)小時(shí)。
智能煉鐵技術(shù)成為韓國“國家核心技術(shù)”
浦項制鐵煉鐵廠(chǎng)的智能系統可對爐內通風(fēng)情況、鐵水溫度等多種因素進(jìn)行綜合控制；而在過(guò)去，這些都基本依靠體力勞動(dòng)。
在推進(jìn)煉鐵智能化過(guò)程中，浦項制鐵定義了影響爐況的變量，然后對各種信息進(jìn)行整合。從技術(shù)上講，這個(gè)過(guò)程叫作“數據標準化”。2017年，浦項制鐵開(kāi)始加速構建自動(dòng)控制系統，賦予智能系統自主學(xué)習功能，并使其實(shí)現對潛在變量的預測和控制?，F在的浦項制鐵煉鐵廠(chǎng)，鐵水溫度通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)成為數據，高清攝像機定期對原料和燃料進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，煉鐵流程高效又便捷。
即使當前的爐況是令人滿(mǎn)意的，智能系統也會(huì )不斷追求卓越，以確保爐況始終保持在最佳狀態(tài)。浦項制鐵2號高爐作為韓國首個(gè)智能煉鐵技術(shù)的試驗基地，在應用智能系統后，鐵水日產(chǎn)量提高了240噸。今年7月份，應用于浦項制鐵2號高爐的智能技術(shù)被確定為韓國“國家核心技術(shù)”。
PTX系統讓高溫測量更精準
煉鋼作業(yè)需要極高的溫度，很難對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，這增加了煉鋼作業(yè)對現場(chǎng)工人經(jīng)驗的依賴(lài)。這也就意味著(zhù)，在這一過(guò)程中，變化和失誤不可避免。
為解決這一問(wèn)題，浦項制鐵第二煉鋼廠(chǎng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)綜合控制系統——PTX系統，可對從轉爐到連鑄過(guò)程中的時(shí)間、溫度和配料等因素進(jìn)行監測和控制，實(shí)現了對煉鋼作業(yè)中可能涉及的12.5萬(wàn)個(gè)程序的數字化和標準化。
在應用PTX系統之前，浦項制鐵煉鋼廠(chǎng)的溫度測量準確度為80%，而如今，智能系統對溫度的預測準確度達到90%，原材料的使用也變得更加高效。
缺陷預測簡(jiǎn)單快捷又經(jīng)濟
生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制至關(guān)重要，但把每個(gè)材料都仔細檢查一遍是不現實(shí)的。因此，典型的檢查一般是對樣品材料進(jìn)行徹底的表面檢查，如果在特定樣品中發(fā)現任何異常，就必須回收同批生產(chǎn)的所有其他材料，然后進(jìn)行徹底檢查。
為縮短樣品檢查時(shí)間，浦項制鐵通過(guò)應用人工智能技術(shù)，在大量收集煉鋼和連鑄過(guò)程數據的基礎上，建立了缺陷預測模型。該模型根據已設定好的構成質(zhì)量異常的標準進(jìn)行缺陷預測，能精準篩選出有缺陷的材料，避免了不必要的測試環(huán)節，并能指出缺陷產(chǎn)生的原因。該模型自2018年3月份投入使用以來(lái)，運行效果良好，有望每年節省6億韓元（約合51.86萬(wàn)美元）。
平直度測量用上人工智能
厚板產(chǎn)品經(jīng)過(guò)板坯加熱工序和兩道軋制工序后，根據客戶(hù)要求，進(jìn)行加速冷卻處理，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為熱機械控制工藝(TMCP)。TMCP包括向鋼板噴射高速水，使其迅速冷卻到指定的溫度，以提高鋼板的強度和焊接能力。特殊的設備和先進(jìn)的噴水技術(shù)是實(shí)現該工藝的前提。如果沒(méi)有精準的操控，鋼板的平直度就會(huì )受到影響。
過(guò)去，厚板的兩個(gè)平直度是人工分析得出的，一次是在TMCP處理后，板材很熱時(shí)（熱平直度），另一次是在板材冷卻后（冷平整度）的剪切過(guò)程中。用人工的方式測量平直度是非常耗時(shí)的，而且對于現場(chǎng)的工程師來(lái)說(shuō)也是一個(gè)挑戰。
通過(guò)分析影響熱軋板形和冷軋板形的因素，浦項制鐵光陽(yáng)鋼鐵廠(chǎng)建立了一個(gè)模型，并最終得出了獲得最佳板形的條件?，F在，現場(chǎng)的工程師們無(wú)須耗時(shí)費力，僅僅通過(guò)監控該模型產(chǎn)生的最佳工況數值，就可以確保軋制過(guò)程的順利進(jìn)行。據了解，目前浦項制鐵光陽(yáng)鋼鐵廠(chǎng)TMCP后產(chǎn)品的修正需求已減少到50%，每年可節省約13億韓元（約合112.31萬(wàn)美元）。
表面處理走向智能
連續鍍鋅線(xiàn)(CGL)可對冷軋卷板進(jìn)行連續熱處理，并將其置于鋅鍋中，最終制成鍍鋅鋼板。浦項制鐵的Giga鋼（“千兆鋼”）就是通過(guò)CGL生產(chǎn)出來(lái)的。
當板材從鋅鍋中取出后，氣刀通過(guò)在鋅表面凝固之前將其切斷來(lái)控制涂層的量。由于每個(gè)產(chǎn)品的目標涂層重量不同，且只有在完成氣刀切割和凝固工序后才能測量涂層重量，涂層重量的控制極具挑戰性。
為了應對這一挑戰，浦項制鐵研發(fā)了基于A(yíng)I（人工智能）的涂層重量控制模型，可對板材厚度、寬度、操作條件和目標涂層重量等指標進(jìn)行精確管理。在使用該模型前，浦項制鐵預測涂層重量的準確率為89%，現在準確率已達到99%。與智能煉鐵技術(shù)一樣，浦項制鐵的智能表面處理技術(shù)也被韓國政府指定為“國家核心技術(shù)”。
智能工廠(chǎng)為安全生產(chǎn)保駕護航
智能生產(chǎn)的過(guò)程最大程度地降低了人為失誤發(fā)生的概率，同時(shí)，客觀(guān)、準確的大數據分析也成為企業(yè)高層決策的一大重要助力。這是不是意味著(zhù)人類(lèi)的勞動(dòng)將變得可有可無(wú)？并不是。推行智能制造技術(shù)的初衷，除了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量以外，還包括降低員工勞動(dòng)強度和保障員工安全生產(chǎn)，實(shí)現技術(shù)和人類(lèi)之間的高效協(xié)同。
一家真正智能的鋼鐵廠(chǎng)始終將打造安全放心的工作環(huán)境放在首位。浦項制鐵也不例外。為加強安全和質(zhì)量管理，浦項制鐵開(kāi)發(fā)了一套智能閉路電視系統，并在光陽(yáng)鋼鐵廠(chǎng)3號表面處理廠(chǎng)、2號煉鋼廠(chǎng)、1號焦化廠(chǎng)和浦項鋼鐵廠(chǎng)2號板材廠(chǎng)安裝應用。與普通的只記錄視頻片段的閉路電視不同，該智能閉路電視系統能夠對生產(chǎn)設施所處的模式和正在進(jìn)行的動(dòng)作進(jìn)行監測和分析。當系統識別到任何異常時(shí)，會(huì )立即通知相關(guān)人員。
比如，在表面處理工廠(chǎng)，該系統的智能攝像頭可檢測到線(xiàn)圈末端的細微色差，從而對潛在的質(zhì)量缺陷做出及時(shí)反應。
又如，該系統的熱成像攝像機，可進(jìn)行自動(dòng)探測以預防火災。
《中國冶金報》（2019年11月08日 02版二版）
