隨著(zhù)工業(yè)4.0和中國制造2025的全面開(kāi)展，國內外智能化工廠(chǎng)、智能化實(shí)驗室、智能化設備的研制正蓬勃開(kāi)展。智能化正在各行各業(yè)全面展開(kāi)。智能化生產(chǎn)線(xiàn)和智能化實(shí)驗室正在改變原有傳統企業(yè)的生產(chǎn)模式，將人從重復的操作、惡劣的環(huán)境和繁重的流水性作業(yè)中解放出來(lái)。對于鋼鐵廠(chǎng)而言，主生產(chǎn)線(xiàn)智能化，和機組出口附近的機旁實(shí)驗室智能化，對于“操作室一律集中，操作崗位一律機器人，運維一律遠程，服務(wù)一律上線(xiàn)”起到了極大的推動(dòng)作用。對于全面提升勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少設備事故和質(zhì)量事故及安全事故、全面提升產(chǎn)品質(zhì)量和公司品牌，顯得極其重要。
中國制造2025，有力地推動(dòng)了鋼鐵廠(chǎng)智能化發(fā)展。目前，機器人已經(jīng)廣泛地在各鋼鐵廠(chǎng)發(fā)揮著(zhù)重要作用，尤其中高溫、高危、高難度領(lǐng)域，更顯機器人威力。
鋼鐵廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)智能化
鋼鐵廠(chǎng)局部智能化，為主生產(chǎn)線(xiàn)智能化奠定了良好的基礎，但主生產(chǎn)線(xiàn)智能化是目標和方向。
主生產(chǎn)線(xiàn)智能化架構：
生產(chǎn)線(xiàn)是智能化平臺，數字化是智能化基礎，工業(yè)互連網(wǎng)是智能化支撐，智能中心是智能化核心。鋼鐵廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)目前總體自動(dòng)化水平比較高，人工參與調節和控制不是很多，這就意味著(zhù)產(chǎn)品質(zhì)量在線(xiàn)采集系統數字化和設備狀態(tài)在線(xiàn)采集系統數字化顯得尤為重要。生產(chǎn)線(xiàn)數字化了，智能化就不遠了（如圖1所示）。
產(chǎn)品質(zhì)量在線(xiàn)采集系統數字化：
圖2列舉了鋼鐵廠(chǎng)部分產(chǎn)品質(zhì)量在線(xiàn)采集系統，也是目前用戶(hù)比較關(guān)心，需要重點(diǎn)數字化的產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)際參數。下面舉2例，加以說(shuō)明。
案例1，涂層膜厚在線(xiàn)檢測系統:
用于涂鍍產(chǎn)品表面耐指紋膜、鈍化膜、絕緣涂層、彩涂板涂層、涂油量等涂層膜厚在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測。該系統為涂層膜厚在線(xiàn)實(shí)時(shí)準確控制提供了依據。
案例2，力學(xué)性能在線(xiàn)檢測系統：
用于帶鋼力學(xué)性能（硬度、屈服強度、抗拉強度、斷后延伸率、硬化層深度、 透C層深度、 透N層深度、殘余應力、N、R、殘余奧氏體、分層硬度、均勻延伸率）在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測，為帶鋼實(shí)時(shí)準確控制力學(xué)性能提供了依據。
設備狀態(tài)在線(xiàn)采集系統數字化：
圖3列舉了可能影響鋼鐵廠(chǎng)主生產(chǎn)線(xiàn)正常運行的部分設備。這些設備狀態(tài)在線(xiàn)采集并數字化，對于生產(chǎn)線(xiàn)狀態(tài)控制和正常運行起到了關(guān)鍵作用。
旋轉設備狀態(tài)在線(xiàn)采集系統。旋轉設備，主要采集溫度和振動(dòng)兩個(gè)參數。對這兩個(gè)參數準確采集，并加以狀態(tài)分析和控制，能夠有效地監控旋轉設備有效運行。
智能中心：
智能中心是生產(chǎn)線(xiàn)智能化核心。其作用正像人的大腦，計算機的CPU。其強大，智能化系統才能強大。
智能中心架構圖如圖4所示。
智能中心的功能為：專(zhuān)家系統收集“生產(chǎn)工藝參數”和“設備狀態(tài)參數”，與“知識庫”進(jìn)行比較，建立新的優(yōu)化方案和優(yōu)化模型，用于生產(chǎn)線(xiàn)控制。同時(shí)，相關(guān)參數和數據存入“知識庫”，將“知識庫”數據不斷積累，模型持續優(yōu)化，解決方案不斷豐富。同時(shí)，生產(chǎn)線(xiàn)相關(guān)狀態(tài)能及時(shí)傳送和顯示。
鋼鐵廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)智能化小結。
現在的鋼鐵廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化水平已經(jīng)相對比較高，在智能化方面，應重點(diǎn)在生產(chǎn)工藝和設備狀態(tài)數字化上下功夫，解決了數字化，離智能化就不遠了。
國內大中型鋼鐵廠(chǎng)，其生產(chǎn)線(xiàn)智能化不是可上可不上的問(wèn)題，而是必須上，要有規劃有計劃地上。這是國家的需要，也是企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)品牌的需要；否則，會(huì )落后，會(huì )在競爭中落敗。
鋼鐵廠(chǎng)機旁實(shí)驗室智能化
機旁實(shí)驗室現狀：
目前大多數鋼鐵廠(chǎng)成品機組出口和出口附近都需要對鋼卷規格尺寸和品質(zhì)特性進(jìn)行快速檢測?？焖贆z測一般都是在此區域設機旁實(shí)驗室，由操作人員按工藝過(guò)程控制的要求進(jìn)行操作，為機組工藝參數的調整及時(shí)反饋質(zhì)量結果。
常規的機旁實(shí)驗室檢測過(guò)程如下：操作人員人工拿取大樣板，人工檢測大樣板的長(cháng)度、寬度和厚度，人工搬運大樣板到備樣區作為備樣留樣，人工搬運大樣板到加工設備，人工加工大樣板為檢測樣品，人工標注樣品代碼，人工檢測樣品，人工判斷檢測結果，人工將檢測結果輸入電腦或記錄在檢測結果記錄本上，人工處理檢測后的廢樣，完成機旁實(shí)驗室樣品檢測全過(guò)程。
常規機旁實(shí)驗室至少存在以下問(wèn)題：一是勞動(dòng)生產(chǎn)率低。所有的工作都需要人工操作完成，造成大量的操作人員投入。二是檢測質(zhì)量無(wú)法保證。檢測質(zhì)量與操作人員責任心和技術(shù)水平、心情和身體狀況直接相關(guān)，檢測質(zhì)量很難受控。三是安全無(wú)法保證。存在樣板劃傷身體、加工設備沖斷手指等等風(fēng)險。四是檢測速度慢。每一道工序都需要操作人員依次操作完成，無(wú)法像無(wú)人化實(shí)驗室，所有設備可以同時(shí)運行。五是成本高。操作人員的工資成本在上升，產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題引起產(chǎn)品降級甚至產(chǎn)生質(zhì)量異議造成經(jīng)濟上損失等，直接和間接成本相對較高。
機旁實(shí)驗室智能化必要性和可行性：
必要性。黑燈工廠(chǎng)、黑燈實(shí)驗室是目前比較流行的，正在蓬勃開(kāi)展的、符合國家方針政策的一項創(chuàng )新工程。機旁實(shí)驗室智能化，無(wú)論從提升勞動(dòng)生產(chǎn)率、到保證檢測質(zhì)量、保證人身安全、再到提升產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)品牌都很有必要。這更是智能工廠(chǎng)的一個(gè)重要組成部分。
可行性。智能化機旁實(shí)驗室是智能車(chē)間或智能工廠(chǎng)的一個(gè)分支。機旁實(shí)驗室不涉及直接產(chǎn)品生產(chǎn)。機旁實(shí)驗室加工和檢測設備配置也相對簡(jiǎn)單?？梢哉f(shuō)，機旁實(shí)驗室存在相對獨立性和相對簡(jiǎn)單性，機旁實(shí)驗室智能化是完全可行的。研制全自動(dòng)加工和檢測設備，配置相關(guān)機器人和視覺(jué)系統，建立工業(yè)互連網(wǎng)，開(kāi)發(fā)虛實(shí)結合數字化雙胞胎功能和手機APP功能，如有能力或有需要，再增加有“智”能的自學(xué)習自診斷自化解問(wèn)題的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，實(shí)現實(shí)驗室智能化（如圖5所示）。
機旁實(shí)驗室智能化模式。
機旁實(shí)驗室智能化模式不會(huì )有固定模式，既然智能化了，什么事情都會(huì )發(fā)生，什么模式都會(huì )產(chǎn)生。只怕想不到，不怕做不到。
機旁實(shí)驗室智能化案例：
熱鍍鋅生產(chǎn)機組機旁實(shí)驗室智能化項目案例如下：
機旁實(shí)驗室功能：快速加工從機組剪切下來(lái)的大樣板為檢測樣品，快速檢測熱鍍鋅產(chǎn)品樣板寬度、樣板厚度、U彎性能、V彎附著(zhù)力性能、粗糙度性能、缺陷沖壓性能，為機組快速提供第一手產(chǎn)品品質(zhì)實(shí)績(jì)。
整個(gè)機旁實(shí)驗室無(wú)人化檢測。
整個(gè)機旁實(shí)驗室從樣品檢測上分為3個(gè)過(guò)程。
過(guò)程1：樣板取樣過(guò)程。AGV小車(chē)上裝有機器人。AGV機器人從機組送樣板平臺上抓取2塊大樣板，其中1塊大樣板放到大樣板放置平臺，供機旁實(shí)驗室檢測。另一塊大樣板放在A(yíng)GV小車(chē)上，送到備樣存放區，作為留樣保存。
過(guò)程2：樣品加工過(guò)程。地軌機器人從大樣板放置平臺上抓取大樣板，放到全自動(dòng)激光切割機。全自動(dòng)激光切割機首先根據來(lái)自生產(chǎn)機組的樣板代碼，確定檢測樣品種類(lèi)，樣品加工位置；然后激光刻碼機對樣品進(jìn)行激光刻碼。激光切割機再進(jìn)行樣品激光切割。地軌機器人抓取所有樣品到樣品盒，同時(shí)抓取廢樣到廢樣框，完成樣品加工全過(guò)程。
過(guò)程3：樣品檢測過(guò)程。地軌機器人將樣品盒中樣品輸送到相應全自動(dòng)檢測設備，如全自動(dòng)U彎檢測儀、全自動(dòng)粗糙度檢測儀等。所有的全自動(dòng)檢測設備按自己的方式，進(jìn)行檢測樣品的檢測、數據處理和傳送。
整個(gè)機旁實(shí)驗室具備4大功能。
功能1：無(wú)人化檢測功能。從樣板取樣、到樣品加工、再到樣品檢測、最后檢測數據處理和傳送，全部無(wú)人化，實(shí)現無(wú)人化實(shí)驗室功能。
功能2：系統可靠性功能。相關(guān)全自動(dòng)加工和檢測設備全部具備手動(dòng)操作和全自動(dòng)運行功能，關(guān)鍵設備有備機，如地軌機器人可以代替AGV機器人，地軌機器人一用一備，系統計算機一用一備，保證機旁實(shí)驗室整個(gè)系統能夠正常有效運行。
功能3：安全環(huán)保功能。激光切割機除塵裝置采用降噪措施，噪聲控制70分貝以下。所有機器人運行區域用護欄隔離。整個(gè)機旁實(shí)驗室內外都有探頭監控。AGV小車(chē)為人機混合型，人靠近則停，速度可控，外殼采用塑料制作，即使撞上人也不會(huì )造成人身傷害。
功能4：遠程監控功能。系統配置虛實(shí)結合數字化雙胞胎軟件和手機APP軟件，能夠遠程監控和手機監視。
鋼鐵廠(chǎng)機旁實(shí)驗室智能化小結：
現在的機旁實(shí)驗室以手工操作為主，智能化方面重點(diǎn)在單套設備全自動(dòng)化上下功夫，解決了全自動(dòng)化，離智能化就不遠了。機旁實(shí)驗室智能化，可以與主生產(chǎn)線(xiàn)智能化同步考慮。
鋼鐵廠(chǎng)實(shí)驗室智能化案例
實(shí)驗室現狀：
目前大多數鋼鐵廠(chǎng)實(shí)驗室樣品都是手工加工、手工檢測。這造成勞動(dòng)生產(chǎn)率低、檢測速度慢、安全風(fēng)險大，檢測質(zhì)量風(fēng)險也大。
實(shí)驗室智能化案例：
用激光切割機、高速圓盤(pán)鋸床替代傳統鋸床完成粗加工；用拉伸加工中心、沖擊加工中心和數控車(chē)床替代傳統手工加工設備完成精加工；新增一套立體備樣倉庫，實(shí)現切割后備樣的自動(dòng)歸類(lèi)存放。新增一套信息化管理系統（系統管理和控制和通訊功能、數字化雙胞胎功能和手機APP功能）、試樣搬運系統(包括噴碼、掃碼、機器人等)，將原有來(lái)樣輥道和新增加工設備串連起來(lái)，結合信息化管理系統，實(shí)現試樣信息識別、試樣粗切割、小樣切邊減薄、小樣精加工、備樣歸類(lèi)保存等自動(dòng)化功能（如圖6所示）。
系統投運后，實(shí)驗室試樣加工將實(shí)現無(wú)人化，解決依靠大量的加工設備和操作人員才能完成繁重加工任務(wù)的問(wèn)題，全面提升勞動(dòng)生產(chǎn)率、加快試樣加工速度、降低人員安全風(fēng)險，從而全面提升實(shí)驗室自動(dòng)化水平，全面接軌中國制造2025。
智能化幾點(diǎn)建議
相通性：智能工廠(chǎng)、智能車(chē)間、智能實(shí)驗室、智能系統等等，其智能化的精髓是相通的，我們可以從智能工廠(chǎng)或智能實(shí)驗室獲得智能化相關(guān)知識和技術(shù)
合適性：智能化、全自動(dòng)化、無(wú)人化，從目前智能化時(shí)代初始階段，可能更適合于流水性作業(yè)、重復性作業(yè)、環(huán)境惡劣作業(yè)、危險性較大作業(yè)、體力性較重作業(yè)，對于流水性和重復性較少，任務(wù)變化較大作業(yè)可能暫不是很合適。
自適應性：智能化項目不管項目大還是小，總歸需要一筆支出。企業(yè)有沒(méi)有能力支出這筆費用，是否值得支出這筆費用，都需要從企業(yè)自身經(jīng)濟實(shí)力出發(fā)，不得勉強，跟風(fēng)上智能化項目沒(méi)必要。企業(yè)有經(jīng)濟實(shí)力，且認為有必要的才是合適的。
