謝聰敏

　　我國鋼企智能制造目前主要以“少人化”“集控化”為核心

　　2018年普鋼上市公司智能制造情況概述

　　《中國制造2025》是我國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的行動綱領(lǐng)，智能制造作為五大工程之一被列入其中?！吨袊圃?025》對智能制造工程提出的具體要求是：緊密圍繞重點(diǎn)制造領(lǐng)域關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開展新一代信息技術(shù)與制造裝備融合的集成創(chuàng)新和工程應(yīng)用。支持政產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，開發(fā)智能產(chǎn)品和自主可控的智能裝置并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。依托優(yōu)勢企業(yè)，緊扣關(guān)鍵工序智能化、關(guān)鍵崗位機(jī)器人替代、生產(chǎn)過程智能優(yōu)化控制、供應(yīng)鏈優(yōu)化，建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域智能工廠/數(shù)字化車間。在基礎(chǔ)條件好、需求迫切的重點(diǎn)地區(qū)、行業(yè)和企業(yè)中，分類實(shí)施流程制造、離散制造、智能裝備和產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)新模式、智能化管理、智能化服務(wù)等試點(diǎn)示范及應(yīng)用推廣。建立智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系和信息安全保障系統(tǒng)，搭建智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺。

　　實(shí)現(xiàn)《中國制造2025》的目標(biāo)，“兩化”深度融合是主線，智能制造是主攻方向，“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”是行動的路徑，而實(shí)體經(jīng)濟(jì)是行動的主體。鋼鐵行業(yè)作為實(shí)體經(jīng)濟(jì)的代表，在多年來行業(yè)“兩化”融合的基礎(chǔ)上，向這片“兩化”融合的新高地——智能制造，進(jìn)行了積極探索和實(shí)踐。2018年，23家普鋼上市公司中，共有16家上市公司在年報中對本企業(yè)智能制造領(lǐng)域工作進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述，從目前了解到的情況來看，其余7家上市公司也對智能制造領(lǐng)域進(jìn)行了積極探索。

　　綜合來看，鋼鐵上市公司在智能制造方面還存在以下3點(diǎn)共性問題：第一，企業(yè)內(nèi)部及企業(yè)間差異較大。以寶鋼股份為例，在經(jīng)歷了若干輪重組后，寶鋼股份生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，生產(chǎn)基地較多且分布在全國各地，各基地間自動化、信息化水平參差不齊。第二，系統(tǒng)之間存在較多壁壘。我國鋼鐵上市公司經(jīng)過幾十年的發(fā)展，逐步從電氣化升級到信息化，但也形成了車間、工廠、企業(yè)層面，以及研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、采購等各層級縱橫交錯，牽一發(fā)而動全身的復(fù)雜局面，難以打造統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺。第三，智能化程度較低。目前，我國鋼鐵上市公司自動化、信息化水平不高，智能化改造仍在試點(diǎn)之中，且多以產(chǎn)線為主，實(shí)現(xiàn)全流程智能化仍然任重道遠(yuǎn)。

　　部分普鋼上市公司智能制造項目實(shí)踐

　　寶鋼股份

　　2018年3月28日，寶鋼股份的全球首套多座大型高爐控制中心建成啟用，實(shí)現(xiàn)對寶山基地4座高爐的集中化操作控制與生產(chǎn)管理。同年，寶鋼股份鋼制品無人化倉庫正式投運(yùn)，該倉庫占地逾6萬平方米，是目前國內(nèi)面積最大、智能化程度最高的無人化倉庫。上述工作的開展，使寶鋼股份智慧制造取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。在智慧供應(yīng)鏈方面，寶鋼股份繼續(xù)以汽車板用戶為試點(diǎn)，加快推進(jìn)汽車板智慧供應(yīng)鏈平臺建設(shè)，完成供應(yīng)鏈用戶功能推廣清單梳理和試點(diǎn)用戶推廣，探索智慧營銷。在深入探索智慧制造方面，寶鋼股份以2019年~2024年智慧制造專項規(guī)劃內(nèi)容為基礎(chǔ)，重點(diǎn)圍繞2019年勞動效率與管理效率提升的目標(biāo)，將智能裝備由當(dāng)前的工序/工廠，逐步拓展為全流程。

　　鞍鋼股份

　　鞍鋼股份目前已全面應(yīng)用自動化產(chǎn)線/設(shè)備和MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、ERP（企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)，并不斷加強(qiáng)信息化技術(shù)在生產(chǎn)制造、倉儲、物流配送、產(chǎn)品銷售等方面的應(yīng)用，具備了實(shí)施數(shù)字化車間、智能工廠的條件。

　　2018年，鞍鋼股份重點(diǎn)實(shí)施ERP改造、大數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字化車間等信息化項目，加快新冶金流程下的智慧透明工廠建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了鲅魚圈鋼鐵分公司能源集中一體化管控，5500毫米厚板項目被評為國家智能制造試點(diǎn)示范項目。同時，鞍鋼股份深入推進(jìn)采購供應(yīng)管理信息系統(tǒng)、銷售業(yè)務(wù)管理平臺、物流管控平臺、生產(chǎn)調(diào)度管控中心等重點(diǎn)信息化建設(shè)項目，構(gòu)建高效快捷的信息化運(yùn)行體系，優(yōu)化管理流程；應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動終端等信息化技術(shù)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息處理能力和傳輸效率，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與信息化技術(shù)融合發(fā)展。此外，鞍鋼股份還對生產(chǎn)經(jīng)營全流程進(jìn)行跟蹤、控制、分析、優(yōu)化與指導(dǎo)，提供在線交易、訂單動態(tài)跟蹤查詢、大客戶通道等“全時空”營銷服務(wù)，提升經(jīng)營管理效率和營銷服務(wù)質(zhì)量。

　　首鋼股份

　　首鋼股份遷順基地完成硅鋼—冷軋智能工廠建設(shè)，實(shí)現(xiàn)自動拆捆帶、自動貼標(biāo)、鋼卷內(nèi)圈點(diǎn)焊、套筒搬運(yùn)、自動取樣等工業(yè)機(jī)器人建設(shè)和應(yīng)用，先后建成了硅鋼磨輥間、智能倉儲、智能實(shí)驗(yàn)室等智能制造單元以及客戶精準(zhǔn)服務(wù)管理系統(tǒng)、協(xié)同制造管理系統(tǒng)等5個軟件平臺；持續(xù)推進(jìn)產(chǎn)銷一體化項目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備、能源、項目管理系統(tǒng)的上線運(yùn)行。京唐基地產(chǎn)銷一體化項目主體模塊、大數(shù)據(jù)平臺等配套項目有序推進(jìn)，球團(tuán)智能控制項目通過驗(yàn)收并穩(wěn)定運(yùn)行，高爐爐熱智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)爐溫精準(zhǔn)控制，煉鋼鑄機(jī)澆鑄平臺自動化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人值守，能源系統(tǒng)站所實(shí)行集中監(jiān)控，首臺拆捆帶機(jī)器人在冷軋2230毫米連退產(chǎn)線投用，運(yùn)輸產(chǎn)品庫智能倉儲系統(tǒng)投入運(yùn)行。

　　南鋼股份

　　南鋼股份在建及建成信息化項目達(dá)47個。其中，煉鐵實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)過程自動化、可視化，燒結(jié)智慧化生產(chǎn)控制，行車無人化和自動檢化驗(yàn)；特鋼MES系統(tǒng)成功上線，對特鋼事業(yè)部的生產(chǎn)質(zhì)量和效率提升及品種優(yōu)化起到了重要促進(jìn)作用；板材智能制造示范線（包括板坯庫自動化系統(tǒng)、結(jié)晶器加保護(hù)渣機(jī)器人的應(yīng)用）一期工程如期上線。南鋼股份獲“2018年江蘇省智能工廠”稱號，第二煉鐵廠、中厚板卷廠、特棒廠、寬厚板廠4個單位被評為“江蘇省示范智能車間”。此外，南鋼股份財務(wù)信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“一日關(guān)賬”，提高了成本效益預(yù)測與分析的及時性和準(zhǔn)確性；銷售信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)客戶網(wǎng)上自助查詢庫存、建立訂單、訂立合同、生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、資金查詢劃撥、自助開單等功能。

　　下一步，南鋼股份將以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為抓手，打造供產(chǎn)銷研用一體的可視化、開放性大數(shù)據(jù)平臺，對鋼鐵生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)字共享，以數(shù)字驅(qū)動生產(chǎn)經(jīng)營與決策，推動數(shù)字化智能運(yùn)營水平提升。

　　包鋼股份

　　包鋼股份積極推進(jìn)管理流程再造和智能制造，推動行車無人化操作、智慧泵站、撈渣機(jī)器人等項目建設(shè)，通過智能制造項目的實(shí)施，減輕了員工勞動負(fù)荷，優(yōu)化了崗位人員，降低了人工成本。

　　華菱鋼鐵

　　華菱鋼鐵已完成一號和二號空壓站合并改造、四中央和五中央操控合并改造等25個智能制造項目。華菱衡鋼180PQF無縫鋼管智能工廠改造試點(diǎn)示范項目成為鋼管行業(yè)首個國家級智能制造試點(diǎn)示范項目。此外，華菱衡鋼自動堆垛打包稱重、智能外表檢測等改造有序進(jìn)行，并首次投用大管坯端面噴標(biāo)機(jī)器人。

　　三鋼閩光

　　三鋼閩光重點(diǎn)推進(jìn)連鑄、中板智能制造技術(shù)應(yīng)用，促進(jìn)連鑄自動開澆、自動加渣、大包油缸自動裝卸、鋼包下渣自動監(jiān)測和中板軋區(qū)、軋后、冷床等智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用。目前，三鋼閩光棒材加熱爐二級智能燃燒控制系統(tǒng)、一棒穿水冷卻溫度閉環(huán)智能控制系統(tǒng)、圓棒砂輪鋸片自動更換系統(tǒng)、廢鋼鐵APP智能判定系統(tǒng)等智能系統(tǒng)已投入運(yùn)行。

　　普鋼上市公司智能制造項目的共同點(diǎn)

　　通過對23家普鋼上市公司年報中介紹的智能制造情況進(jìn)行梳理可知，目前鋼鐵上市公司在智能制造方面的共同點(diǎn)主要有以下3個方面：

　　第一，智能制造整體尚處于初期階段，已完成的智能制造項目多以獨(dú)立產(chǎn)線/工序?yàn)橹鳎形簇灤┑秸麄€企業(yè)運(yùn)營流程之中。寶鋼股份的大型高爐控制中心，鞍鋼股份的5500毫米厚板項目，包鋼股份行車無人化操作、智慧泵站、撈渣機(jī)器人等，三鋼閩光的棒材加熱爐二級智能燃燒控制系統(tǒng)、一棒穿水冷卻溫度閉環(huán)智能控制系統(tǒng)、圓棒砂輪鋸片自動更換系統(tǒng)、廢鋼鐵APP智能判定系統(tǒng)等智能系統(tǒng)均如此。

　　第二，已實(shí)施的智能制造項目多以“少人化、無人化、集控化”為切入點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)本質(zhì)化安全、提升裝備自動化水平、促進(jìn)人力資源優(yōu)化、降低勞動強(qiáng)度、提高勞動生產(chǎn)率為目標(biāo)。

　　第三，目前我國鋼企智能制造與國際先進(jìn)水平尚有一定差距。以美國阿肯色州大河鋼廠為例，該工廠為世界上第一家人工智能學(xué)習(xí)型鋼廠，借助德國西馬克集團(tuán)先進(jìn)的特種鋼生產(chǎn)技術(shù)并融合美國本土科技公司Noodle.ai研發(fā)的AI（人工智能）算法應(yīng)用技術(shù)，建成了智能化工廠。大河鋼廠一期總投資為13億美元（于2014年7月份建設(shè)、2016年3月份投產(chǎn)），設(shè)計年產(chǎn)能為165萬噸，員工為435人，人均產(chǎn)鋼量近4000噸。該鋼廠投產(chǎn)首月實(shí)現(xiàn)不間斷生產(chǎn)6.3萬噸熱軋產(chǎn)品，創(chuàng)造了短流程鋼廠的全球開工紀(jì)錄；投產(chǎn)后第2個月及其后的每個月均實(shí)現(xiàn)EBITDA（息稅折舊攤銷前利潤）盈利；投產(chǎn)后第4個月產(chǎn)能利用率達(dá)到80%。

　　該鋼廠取得驕人成績的原因是通過廣泛分布的傳感器收集數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)平臺，幫助鋼廠在生產(chǎn)線調(diào)度、物流運(yùn)營和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。同時，大河鋼廠還與眾多高科技企業(yè)進(jìn)行合作，不斷提升科技能力。大河鋼廠所有的系統(tǒng)均在云端運(yùn)行，不僅節(jié)省了數(shù)千萬美元的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用，而且提高了數(shù)據(jù)的安全性。大河鋼廠的全面自動化管理降低了管理費(fèi)用，大幅提高了運(yùn)營效率。該廠還是全球首家獲得LEED（能源與環(huán)境設(shè)計先鋒）認(rèn)證的環(huán)保型鋼鐵企業(yè)。

　　此外，2017年，奧鋼聯(lián)在奧地利多納維茨新建了智能化棒線材生產(chǎn)線，該智能化棒線材生產(chǎn)線僅有14名員工，每年可生產(chǎn)50萬噸棒線材。與上述智能化產(chǎn)線相比，我國鋼鐵上市公司的智能化水平尚有一定差距。

　　從國內(nèi)鋼鐵上市公司的實(shí)際情況來看，其主觀上對智能制造有著迫切的需求，且具備實(shí)現(xiàn)智能制造的客觀條件，但同時也面臨較大的挑戰(zhàn)。有需求主要體現(xiàn)在國內(nèi)鋼鐵上市公司多以長流程企業(yè)為主，生產(chǎn)流程長，影響因素多，且各關(guān)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，遵循常規(guī)方法難以達(dá)成走新型工業(yè)化的明顯效果。有條件主要體現(xiàn)在鋼鐵上市公司所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)為智能制造提供了重要的基礎(chǔ)條件。有挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在智能制造對技術(shù)精確性、可靠性和穩(wěn)定性都提出了很高要求，且國內(nèi)尚沒有成功案例可以借鑒。

　　鋼鐵智能制造未來發(fā)展方向是具備自主學(xué)習(xí)能力

　　從長遠(yuǎn)來看，智能制造未來發(fā)展方向主要集中在智能裝備、自學(xué)習(xí)控制模型、設(shè)備預(yù)測式維護(hù)、產(chǎn)品特性維護(hù)、質(zhì)量缺陷原因診斷、產(chǎn)品缺陷圖像精準(zhǔn)分類等方面。而上述需求中，設(shè)備預(yù)測式維護(hù)、產(chǎn)品特性維護(hù)、質(zhì)量缺陷原因診斷、產(chǎn)品缺陷圖像精準(zhǔn)分類均與自學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián)，本文重點(diǎn)就搜集到的國外鋼鐵行業(yè)智能制造中的自學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡要介紹。

　　智能制造包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)。智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識庫，而且還具有自學(xué)習(xí)功能，并具備搜集與理解環(huán)境信息和自身信息，進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。即智能制造的最核心內(nèi)容應(yīng)該是具備自主、深度學(xué)習(xí)功能（如谷歌研制的Alpha Go智能圍棋機(jī)器人）。

　　智能制造的基礎(chǔ)是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了計算、交易、分析、大數(shù)據(jù)4個階段，目前正在向人工智能階段邁進(jìn)，而智能制造概念正是隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)運(yùn)而生的。目前國外前沿的智能制造技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自主學(xué)習(xí)，并開始應(yīng)用于制造業(yè)相關(guān)領(lǐng)域。例如：在通過傳統(tǒng)影像分析方法來消除部分材料和零部件的復(fù)雜缺陷時，需要人工建模，可能導(dǎo)致一定程度的漏檢和誤檢，甚至仍需人工進(jìn)行復(fù)核。IBM通過其研發(fā)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)從歷史樣本中自動提取、歸納各種缺陷特征，通過自主學(xué)習(xí)，從新產(chǎn)品圖片中自動識別出可能存在的缺陷并標(biāo)識出位置，便于工作人員及時發(fā)現(xiàn)和糾正，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。

　　隨著計算機(jī)技術(shù)、AI技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼鐵智能制造未來的發(fā)展大趨勢也必將是具備自主學(xué)習(xí)能力。與目前世界領(lǐng)先的智能制造技術(shù)和理念相比，我國鋼鐵智能制造還有一段路要走。

　　《中國冶金報》（2019年09月25日 03版三版）