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中国钢铁企业的智能制造之路跑偏了吗?
更新时间:2017-06-15 14:40 来源:界面新闻 浏览次数:22548 | 文字大小:
摘要:【中金网】“中国制造2025”等政策的引导下,国内钢铁行业掀起了建设智能钢厂的热潮。产业重镇京津冀地区的钢企也跃跃欲试,包括首钢股份的“硅钢一冷轧智能工厂”等试点项目纷纷上马,以期在产能过剩及环保趋严的重压下突围。

  【中金网】“世界钢铁看中国,中国钢铁看河北”,这句顺口溜在冶金行业广为流传。

  以河北为代表的京津冀地区,聚集了河钢集团、首钢集团和天津钢管等为数众多的大型钢企,是中国钢铁工业最重要的生产基地。

  近两年,在“中国制造2025”等政策的引导下,国内钢铁行业掀起了智能制造的建设热潮,京津冀地区的钢企自然也是这股风潮的引领者之一。

  京津冀钢企争相试点智能钢厂

  中国占据了世界钢铁产量的半壁江山,是毫无疑问的钢铁大国,但其距离钢铁强国的目标还有很长一段距离。

  在经历了行业“黄金十年”之后,中国钢铁工业目前正处于产能过剩、利润下降以及环保督查趋于严格等多方面的重压之下。2016年初,在告别此前一年全行业巨亏千亿元的惨痛后,新一轮的钢铁去产能政策拉开帷幕。中央政府提出了去产能的新目标:在五年时间内,压减1—1.5亿吨粗钢产能。

  在去产能的背景下,如何提高产品质量和生产效率,以尽可能低的成本提供更有竞争力的钢材,是当下钢铁企业所思考的转型方向,也是它们争相加入智能制造升级大军的原因。

  这一点也已成为了行业共识。去年末,工信部发布的《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》中就提出,计划在2020年培育形成一批钢铁智能制造工厂。

  对于京津冀地区的钢企而言,其所面临的产能及环保压力极为严峻,智能制造转型的命题也因此变得更加紧迫,不少企业早已跃跃欲试。在工信部公布的智能制造试点示范项目中,也包括北京首钢股份等京津冀钢铁企业的身影,首钢股份计划在2018年建成的“硅钢一冷轧智能工厂”就在上述名单中。

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河北省一座钢厂内,两位工人正在产线上检查钢材的生产质量。

来源:视觉中国

  首钢股份智能化应用部副部长戴亚辉介绍说,在该项目完成后,将有望让工厂的生产效率提高20%,产品不良品率降低20%,从而实现运营成本减少超过两成的目标。两年多前,他所在的部门由原信息化部门改名而来,目前承担着智能钢厂的建设任务。

  与其他制造业相比,钢铁行业由于自动化程度较高,其发展智能制造的基础也更为坚实。数据显示,中国钢铁工业关键工艺流程数控化率超过65%,企业资源计划(ERP)装备率则在70%以上。

  中国钢铁工业协会统计称,以信息化投入为例,国内钢铁行业每年为此投资50亿元左右,这些资金中,部分被用来采购传感器这样的监测设备,用于在钢材生产过程中把控产品质量。即使在产能过剩导致行业利润大幅缩水的最近数年,钢铁企业们依然在此方面维持着高投入。

  虽然国内钢铁行业的自动化、信息化水平分化程度相对严重,但一位不愿具名的中国钢铁工业协会专家仍评价称,就总体而言,国内钢铁工业的“两化融合”程度在制造领域处于领先地位。

  典型问题:“重硬件、轻软件”

  不过上述专家也提醒称,从生产自动化转型至智能制造的道路绝非坦途。他认为,包括钢铁在内的各行各业,都处于探索阶段,到底要实现一个怎样的目标,尚没有现成的模板可供参照。

  而对于智能制造的认识如果不到位,钢铁企业就可能走入发展的误区中,比如在“重硬件、轻软件”这样的问题上栽跟头。

  “一些企业在某条产线或某个车间应用机器人后,就将其定义为智能制造,这是完全错误的。智能制造的核心是智能决策,是工业软件的应用。”冶金工业规划研究院院长李新创指出,要想真正实现智能制造,并不是单纯花钱买设备就能解决的。

  他的上述观点是在研究国内钢企智能制造现状的基础上得出的,中国90%左右的钢企都是冶金规划院的合作伙伴。在李新创看来,智能制造是构建一套软硬件融合的信息物理系统,而不是仅仅借助装备来实现自动化。

  通常而言,钢厂硬件设备对生产效率的提升,可以用量化的指标来衡量,比如上一套设备后,就能在生产线上撤下多少数量的工人。但软件的应用效果,更多体现在管理效率的提升,难以量化。而受限于管理水平和人员素质,部分企业的信息化项目还常常达不到预期效果。

  在通过软件提升钢厂信息化水平的过程中,往往会打破既有的管理模式,流程更加公开透明的同时也必然触及到某些潜在利益。而在软件项目运作初期的磨合阶段,可能还会增加工作量,加重员工对于此类改变的抵触情绪。

  首钢股份智能化应用部副部长戴亚辉介绍称,在实施智能化改造时,工厂仍然正常生产,因此工人们必须兼顾生产和改造两项任务,确实带来了更大的工作量。而智能化改造的进行,也意味着一线工人需要掌握包括自动化、信息化等相较以往更多的知识

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河北省秦皇岛市一座钢厂的生产控制室内,管理人员正在检查各项生产数据。

来源:西门子

  在前述中钢协专家看来,缺乏与钢铁制造相适应的智能化软件解决方案,也是建设智能钢厂不可回避的问题。与汽车制造相比,钢铁行业生产过程中的影响因素相对更多,比如在冶炼加工环节,就涉及到不同工序引发的钢材形状、成分和结构变化。就目前而言,生产过程中大部分时候还需依靠一线人员的经验应对突发状况。

  李新创因此指出,智能钢厂要想做到“软硬兼施”,“软件要好用”和“用户要用好”缺一不可。目前,国内一些特大型钢铁企业已开始与国外的“工业4.0”方案供应商联手,共同探索智能钢厂这个新命题。

  “工业4.0”在三年前由德国政府提出,这项被视为第四次工业革命的战略很快风靡全球。此后,中国政府也发布了“中国制造2025”行动纲领,虽然两者名称不同,但均以智能制造为共同的目标。

  2016年以来,河钢和首钢等京津冀地区的大型钢企纷纷与西门子展开智能制造领域的战略合作。作为拥有170年历史的德国“老字号”,西门子一直以自动化和电气设备为工业界所熟知,而在数字化时代来临之际,它也迅速完成转身,成为了世界十大软件公司之一。

  “大数据”是智能制造的基础

  在西门子(中国)有限公司过程工业与驱动集团副总裁和援凯所描绘的蓝图中,建立“数据采集—数据分析—发现规律—建立专家系统—实现产线的自主优化控制”的流程,才能促成智能钢厂的实现,达成“优化生产线”这一未来智能化的目标。

  首钢股份智能化应用部副部长戴亚辉也指出,生产流程中数据的收集是否完整和准确,是智能制造的基础。比如能否在炼铁及炼钢的过程中,让设备产生的大量数据形成一条完整的数据链,就十分重要。

  而这一点恰恰是不少国内钢铁企业的命门。戴亚辉告诉界面新闻记者,“目前国内钢铁行业中,90%以上的企业都做不到数据上的完整性。”

  在首钢股份建设中的“硅钢一冷轧智能工厂”,就在实施诸如无人天车这样的智能化改造。它将车间所下线钢卷的信息实时反馈至仓储系统,待机器人完成钢卷打捆和标识号码等作业后,由系统向无人天车发送指令,后者借助激光定位识别钢卷的位置,并将它们吊装送至仓库的特定垛位。通过这项改造,原先由4个班组、8名员工运营的天车系统,现在只需要1-2人在控制中心待命即可。

  戴亚辉表示,通过无人天车等16个环节的智能化改造,首钢的智能工厂将打通设备端到端的连接,并在此基础上完善工厂原有的信息化系统。

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  一座钢厂的仓库内,天车正在吊装刚从车间下线的钢卷。

  来源:视觉中国

  前述中钢协专家也注意到,诸多新技术已被应用于国内钢铁企业的“大数据”体系中。比如,一家知名钢厂通过生产设备上的摄像头实时采集产线上钢材的表面图案,并通过建模分析不同图案与产品质量的关系,以此提高钢材的生产质量。不过,类似这样的技术目前还处于应用的试验阶段。

  在和援凯看来,对于现阶段的中国钢铁行业来说,发展智能制造不能急功近利。他认为,不管是大企业还是中小企业,在发展智能工厂的过程中,需要先分析自身的实际情况,并以此实施规划,比如认清自身的最大痛点是什么:是产品质量、生产效率还是其他因素?

  针对不同发展阶段的钢企,类似西门子这样的供应商也有着相对应的解决方案。比如,对于自动化程度较低的钢厂,采用可编程控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)后,可满足其控制机械设备和实现生产过程自动化的需求;对于希望实现产品研发和制造一体化的钢企,工厂全生命周期管理软件(COMOS)有助于提升产线和设备的运营维护和管理;而对那些已初步实现自动化的钢厂来说,基于云的开放式物联网操作系统MindSphere等则能提升它们的数字化管理水平。

  和援凯认为,对国内的钢铁企业而言,最重要的是根据实际情况做好长期规划,先解决自身存在的最大问题,而不是在还没搞清智能制造是什么之前就一哄而上。前述中钢协专家也提醒称,在发展智能钢厂时,也出现一些钢企“为了上项目而上项目”,以争取政府资金补贴的情况,而其项目本身是否属于智能制造的范畴,则还有待商榷。

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