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中国宝武钢铁集团有限公司-数智化转型,让钢铁生产更安全高效

2021-06-28未知小白

公司简介
       作为目前全球最大的钢铁企业,中国宝武钢铁集团有限公司(简称中国宝武)以“引领全球钢铁产业发展”为目标,积极推进智能制造,实施绿色、精品、智慧、成本、规模经营战略,打造绿色精品高效的钢铁产品。2020年,中国宝武经营规模和盈利水平居全球第一位,位列《财富》世界500强第111位。
宝钢股份冷轧厂C008智能车间于2008年正式投产,从2015年开始实施智慧制造效率提升和数字化建设,是2017年工信部钢铁企业智能制造示范试点和工业互联网应用试点项目,现已全部结题。该车间主要由两条热镀锌连续生产机组及前后库组成,是宝钢热镀锌汽车板和家电板的主力生产基地。
问题
       钢铁行业作为传统制造业,就生产过程控制而言,钢铁制造过程是工况最复杂恶劣、控制精度要求最严苛、应用场景最多的,且伴随着生产过剩、环境负荷、成本压力、人才短缺、能源消耗、安全生产等行业现状和痛点,对互联网、物联网、大数据、人工智能有着非常迫切的需求。车间是生产活动的第一线,车间流程不当则产能下降、管理不当则效率下降、产品质量控制不当则质量效益下降、成本管理不当则产生额外的支出。
解决方案
       中国宝武以数智化转型为契机,积极打造极致安全高效的智能车间,引领钢铁行业全面转型升级。宝钢股份冷轧厂C008智能车间项目开展智慧制造关键技术研究,聚焦现场管理变革和生产流程优化,打造集“少人化、集控化”为一体,极致、高效、安全的智能车间。
变革现场管理,生产过程更加安全
       C008智能车间将制造环节操作室一律集中并搬离现场。在全球首次把2条热镀锌生产线6个操作室整合成1个集控室,打破传统工厂管理架构,使高度集约化管理成为可能。
通过应用自动化、信息化、人工智能等新技术,在国内钢铁业首次实现行车无人化,库区管理和钢卷驳运等物流作业无人化;机组入口拆捆、锌锅捞渣、出口取样、打捆和贴标等脏累险岗位无人化。
开发并应用智慧工厂管理系统,以问题为导向,有透明、分层、即时和融合等特点。透明实现现场管理数字化,分层实现问题分层分类,即时实现生产管理活动即时管控,全面融合现场管理活动,问题被动暴露转为智能预警。
增设门禁装置和人员定位系统,实现车间内作业人员的实时管控;开发安全智能挂牌系统,保障检修工作的本质化安全;开发清洗段碱液回收装置,利用强磁过滤和反冲洗技术,显著降低COD排放量;开发炉子能效诊断模型,对污染因子在线实时监测,能源消耗、污染物排放标准差异对比及预警,达到能源效率最大化和污染物排放最小化。
优化生产流程,提高效率确保质量
       C008智能车间研发并应用“数字钢卷”(与实物钢卷同时生产出来的数据集),做好车间内上下工序以及与用户之间的数据流动和数据协同,实现质量信息跟踪单和封闭平衡卡等传统质量控制的数字化,提升生产过程能力和质量水平。
工艺控制模型及产线控制自动化。建立炉子温度闭环控制模型(FAS系统),实现炉子温度自动设定,减少带钢温度波动,提高机组产量和产品质量。建立智能气刀控制模型,达到镀层的智能化控制,解决镀层不均匀、偏差等问题。建立智能平整机控制模型,达到延伸率、轧制力、表面质量、板形的自动最佳匹配控制,无需人工干预。通过人工智能虚拟量测技术,精准控制入锌锅带钢温度,显著提升带钢表面质量。
带钢表面和机械性能在线实时智能检测。应用在线检测装置,实时感知带钢表面和机械性能等质量信息,提升机组的质量控制水平。装备在线粗糙度仪,在线实时测量带钢表面粗糙度。应用带钢表面缺陷检测仪,基于机器视觉和图像处理技术,实时在线检测带钢的各类表面质量缺陷。自主研发多参数带钢性能在线检测装置,基于电磁检测原理,使用逐步回归模型和bp神经网络模型,在线实时检测屈服强度、抗拉强度、延伸率、n值、r值五个机械性能参数。
大数据分析和人工智能融合生产。利用大数据智能算法,结合焊缝的历史数据,实现带钢焊缝质量的自动检测和智能判定。应用人工智能机器学习和深度学习模型,提升带钢表面缺陷检测仪的缺陷检出和分类精度,建立带钢表面缺陷智能判级决策系统,替代人工质检,实现带钢表面质量自动判级和智能管理。
成效
社会效益
       C008智能车间先后研发应用工业机器人、人工智能判级、数字钢卷、远程集中操作等多项创新技术,初步将产线、流程、工序进行有效整合,显著提升车间运行效率和质量水平,有力助推钢铁厂转型为技术密集型的智能装备制造厂,提高行业发展质量;机器人技术的使用把车间内作业员工从劳动强度高、作业环境差、不安全因素多的岗位中解放了出来,让员工更自由,解决工业制造安全生产问题。
环境效益
       C008智能车间采用实时监测的方式监控污染因子,实现能源效率最大化和污染物排放最小化。2020年,吨钢能耗下降18%,吨钢综合污染物下降30%,对环境影响更小,引领行业绿色发展。
经济效益
       C008智能车间项目实施完成后,车间劳动效率提升35%,机组产能提升20%,吨钢加工成本下降16%,有效降低企业的生产成本。疫情期间,冷轧C008智能工厂没有因为疫情影响停过一分钟工,实现了疫情防控和稳产高产的有效平衡。
展望
       智能制造正成为新一轮工业革命的核心驱动力,智能技术无疑将成为经济增长的新动能、产业发展的新蓝海、高质量发展的新引擎。中国宝武顺势而为,积极转型,强化信息化向数字化、网络化、智能化全面转型发展的顶层设计和整体策划,加快推进数智化建设,充分发挥数字技术在钢铁产业发展中的赋能引领作用。未来,中国宝武持续将“打造智慧团队 建设智慧未来”作为公司发展战略,将制造优势与网络化、智能化相叠加,有效提升企业产品和服务的质量和效率,推进钢铁制造生产方式和企业形态的根本性变革。
(文/刘文丽)

(责任编辑:清--)

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