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智能制造技术在钢铁工业转型升级中的应用

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：薛兰芳

[导读] 摘要：在我国快速发展过程中，科技在不断发展，社会在不断进步，智能化制造技术是在大数据和物联网支撑下新出现的一个具有良好前景的新技术，有望解决大生产和用户个性化之间矛盾，降低生产成本，实现生产流程的优化。

        陕西龙门钢铁有限责任公司市场营销部陕西韩城 715405
        摘要：在我国快速发展过程中，科技在不断发展，社会在不断进步，智能化制造技术是在大数据和物联网支撑下新出现的一个具有良好前景的新技术，有望解决大生产和用户个性化之间矛盾，降低生产成本，实现生产流程的优化。探讨了智能化制造技术发展的方向和梅钢实施该技术的途径。
        关键词：智能制造；大数据；新技术
        引言
        当前，新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，智能制造已成为全球主要国家的竞争热点。钢铁工业作为中国国民经济重要的基础产业，规模占全球的近５０％，具有较强的国际竞争力。目前钢铁产业面临着产能过剩、市场需求疲软、资源和环保压力凸显、个性化定制与服务要求日益严苛的行业形势，钢铁工业转型升级迫在眉睫。多年来，中国钢铁工业在冶金过程优化控制、钢铁生产实时动态管控、企业信息化管理等新方法、新技术的研究开发与集成应用方面取得很大进步，逐步形成了包括过程控制系统、生产管控系统和企业管理信息化系统等多层次整体解决方案，但与新时期智能制造所具有的自感知、自决策、自执行、自学习等功能的新型生产方式的要求还有较大差距。为此，笔者对工业智能制造原理、钢铁智慧工厂构成、钢铁流程大数据和钢铁生产价值链重塑等方面进行分析，提出钢铁企业智能制造的主要目的就是通过重塑生产流程间系统价值链，实现价值最大化。
        1应用智能制造技术的必要性
        在我国经济和科技高速发展的时代背景下，我国钢铁行业逐渐发展，对钢材产品的需求量也在不断上涨，推动我国钢铁企业走向国际市场。在当前的对外贸易和战略发展不断升级的前提下，国内的钢铁行业实现了与国际钢铁行业的对接，逐渐融入社会发展潮流中，这一情况让我国的钢铁产业不断发展，在国际市场有了一定的影响力。但是，由于我国目前的钢铁产业发展时间较短，很多工艺技术在应用过程中仍然存在一些漏洞，造成了我国钢铁行业与发达国家相比存在一定的差距。因此，如何实现我国钢铁产业的转型与升级是目前钢铁工业发展的重要问题。利用智能化技术，可实现钢铁行业国际竞争力的增长，保障产品质量的提升。目前，智能制造技术属于先进的科学技术，其结合了物联网技术、信息化技术、大数据技术以及云计算技术等，将其应用在钢铁行业中，能够实现钢铁产业市场的拓宽，保障钢材生产质量增长，满足钢铁产品的营销进步，也就是说将智能制造技术应用在我国的钢铁工业中，能够保障钢铁工业稳定发展，实现钢铁工业的转型，促进我国钢铁行业走向国际化。
        2智能制造技术在钢铁工业转型升级中的应用
        2.1生产管理
        在某炼钢厂的发展中，企业的钢包监控系统仍使用传统的人工方式，这种方式的工作效率很低，无法适应现代化发展的生产需求。并且，钢铁生产往往处于高温、强屏蔽等环境，这就为获取钢包号码、状态和位置等信息带来了一定的难度。为了有效地改善这一现状，企业需要应用物联网技术建立钢包管理系统，应用物联网中的RFID、激光测距、无线通信技术将炼钢、天车等数据库和钢包管理系统结合起来，有效地识别、监控并跟踪钢包的运行情况，这就在很大程度上提升了钢包的运行效率。该炼钢厂在应用物联网系统后，当日产钢量得到了很大提升，达到了38～48炉时，钢包周转率平均值提高0.8炉／个，典型钢种的出钢温度平均降低11.2℃，钢包管控效率和炼钢厂运行效率都得到了很大提升。
        2.2处理好工程项目与科研项目之间的关系
        每年钢铁行业发表的研究论文非常多，文献中给出的研究课题、各种算法和模型也非常多。通过调查发现，真正能够用于生产在线控制或企业经营管理的算法和模型所占比例却很少。

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也就是说，许多研究课题、算法和模型仅进行了仿真计算，或仅做过少量实验，最终没能应用于实际。这就说明，科研项目与工程项目所追求的目标是不同的。笔者强调：工程项目追求的是确定性、实用性以及经济性，所采用的技术要保证可靠、稳定、安全，并且尽量采用经过验证的技术。而科研项目可以多包含一些前瞻性、创新性的东西。如何处理好工程项目与科研项目之间的关系，这个问题必须引起重视。实施项目时，应该更多地使用可靠、稳定和经过验证的技术；在有一定可行性和项目投资不是很大的前提下，允许试用少量的、仍旧处于研究状态的技术，这种尺度应该把握好。
        2.3钢铁智慧工厂构成
        在智慧工厂建设过程中要把握住流程工业特性这个主题。不同于离散工业，流程工业一是生产过程是连续的；二是对设备要求可靠性高，不能容忍任何一个环节的设备出现问题；三是工序比较复杂，其间既有过程数据，又有状态数据，既有位置数据，又有时间数据，既有固相数据，也有液相数据，既有结构数性数据，又有非结构性数据；四是安全风险控制的要求比较高；五是管理面比较广。这种行业特性，使智慧工厂建设也具有极强的行业属性。比如在钢铁、石化等行业，工业自动化技术比较成熟，包括ＰＬＣ和ＤＣＳ应用，以及ＥＲＰ、ＭＥＳ等管理信息化已经完成，行业在完善数字化的基础上正在向智能化转型应用进行探索。现代冶金工艺控制系统已向智能控制技术与工艺模型深度结合的方向发展，基础自动化系统标配装备ＰＬＣ、ＤＣＳ、工业ＰＣ实现开放式数字化控制，融合新型传感器、智能仪表和软测量技术实现工艺参数的在线高速采集和闭环控制，现代化、低成本的开放式基础自动化系统和网络装备为冶金工业数字化和智能化提供了扎实的物质基础。钢铁企业作为流程工业的典型代表，其智慧工厂构成有其自身的独特特点。如图２所示，在钢铁企业信息化系统基础上，通过业务＋数据方式，将各个独立的信息系统进行整合，形成工业互联网，典型代表为智慧能源系统、质量管控系统等。现场设备通过多种数据通信技术（如５Ｇ）进行连接，构成工业物联网，实现万物互联，在工业场景中典型代表如设备状态监控、工业机器人、无人天车等。利用ＣＰＳ技术将工业互联网和工业物联网进行连接，形成数字孪生，构建了虚拟与现实的连接。设备的自动化系统、信息化系统、工业物联网和工业互联网构成整个智慧工厂，实现工厂设备、业务系统的智能化。
        2.4社会层面
        钢铁企业想要实现智能制造技术的良好应用，满足企业升级与转型的发展趋势，必须确保钢铁企业内部具备充足的优秀人才。通过社会各界的通力合作，满足人才的培养与引进。首先，钢铁企业内部需要建立完善的培训体系，让更多工作人员认识到智能生产的重要性，同时加大对专业知识的培训，保障智能制造技术在钢铁企业内部应用水平的提升，在对工作人员进行培训完成之后，经过合理的考核体系，让智能制造技术在钢铁企业内部得到优化。其次，建立完善的培训基地，利用钢铁企业内部的智能制造技术，信息化技术等，培养更多的复合型人才，打造专业的智能制造队伍。最后，实现与社会各方资源的整合。加大与学校之间的交流，通过校企合作加大人才培养力度。另外还可以引进更多的社会资源，加大对各类先进技术和先进理念的学习，让智能制造经验得以优化。
        结语
        中国钢铁工业智能制造虽然取得了一些成绩，但是前面要走的路还很长。经过几年的实践，当该上的项目已经上了，容易做的项目都已做了，如何再走得更远，如何真正实现智能制造的目标，是摆在钢铁制造企业、工程技术企业、大学和科研院所面前的问题，需要各方深入思考。
        参考文献：
        [1]浦玉梅.钢铁行业智能制造发展现状[J].安徽冶金，2018（4）：52-54.
        [2]孙彦广.钢铁工业智能制造的集成优化[J].科技导报，2018，36（21）：30-37.
        [3]范鹍.基于流程创造的钢铁智能制造实践及思考[J].冶金自动化，2018，42（5）：1-6.