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炼“聪明”的钢――高质量发展的永钢实践之三
利用AI(人工智能)识别钢坯进出炉情况、依托5G技术连接生产全要素、佩戴VR(虚拟现实)设备进行检修……走进江苏永钢集团有限公司(以下简称永钢),智慧炼铁、智慧炼钢、智慧轧钢、智慧物流,智造场景遍地开花。
近年来,永钢精准把握数字经济新赛道,推动互联网、大数据等新兴技术与钢铁主业深度融合,在数智化转型方面走在行业前列。过去的一年里,永钢累计获得国家级、省级数智能化荣誉19项。
日前,《中国冶金报》记者一行走进永钢,探寻其以智慧制造赋能钢铁高质量发展的奥秘。
当“示范”,靠什么?
2023年10月份,工信部公示了2023年度智能制造示范工厂拟揭榜单位,永钢特种合金棒材智能制造示范工厂入选,成为永钢数字化转型工作迈上新台阶的有力见证。
成绩远不止于此。截至目前,永钢建成1个国家级智能制造示范工厂、3个国家级5G全连接工厂、2个江苏省智能制造示范工厂、1个江苏省互联网标杆工厂、7个江苏省智能制造示范车间,获评为工信部大数据应用试点示范项目、江苏省“两化融合”示范企业……
如此多的“示范”傍身,永钢凭借什么?在永钢特种合金棒材智能制造示范工厂,《中国冶金报》记者找到了答案。
“叮咚!”永钢云商平台页面上弹出一个新订单,有客户想要采购一批特种合金棒材。随即,特种合金棒材智能制造示范工厂便开始运转,根据客户需求制订个性化生产方案,智能生成原材料采购、生产排期计划、标准化工艺管理……客户只需一键下单,就能量身定制所需产品,“要炼什么样的钢,客户说了算”。
2020年,永钢启动特种合金棒材智能制造示范工厂项目,以实现生产过程全流程一体化管控。
“这个项目涵盖数十个应用场景,串联起质量管控、计划调度、生产作业、设备管理、能源管理、安全管理、环保管理等十余项业务环节。”永钢党委书记、总裁吴毅告诉《中国冶金报》记者。
当特种合金棒材开启生产之路,“沿途”所有车间的智能化平台就已经准备就绪,智慧料场、炼铁、炼钢、轧钢,智能精整热处理、精准配送……智造统领钢铁生产全局。
“以质量管控为例,以往,钢坯需要人工测量和肉眼观察产品质量,这对岗位人员的技能、经验水平有着较高要求,检验结果的实时性、客观性、样本覆盖面等无法全面满足精益生产的需要。”永钢副总裁程勇说道。
如今,特种合金棒材智能制造示范工厂借助5G、AI视觉分析等数字技术,通过低倍组织AI自动检测等子系统,可以精准、智能检测产品质量,实现检测效率和产品质量“双提升”。
仅在这一生产环节中,永钢就形成了《一种基于机器视觉的钢材低倍数字化检测方法》《一种钢材低倍缺陷组织自动成像及检测分析装置》等13项专利。
智慧管控还体现在绿色生产上。通过大数据技术集成的碳排放监测平台、数据中台等,永钢可以实时统计烧结、球团、炼铁、炼钢等主要工序的碳排放数据,并同步监控焦、煤、电等30多类能源使用,为生产工序优化提供数据分析支撑,助力全流程降碳3%。
“在整个项目中,我们导入了AI模型、时空融合数字孪生模型、工艺及研发仿真模型、业务流程模型、机理模型、数据算法模型、边缘侧控制模型等414个工业模型,参与现场过程控制的计算与反馈。”永钢数字化部门相关负责人介绍。
据统计,特种合金棒材智能制造示范工厂项目让生产效率、能源利用率提高了12%以上。同时,通过打通“冶炼―连铸―轧制―热处理”等工艺流程,产品研发周期也缩短了近40%。
如今在永钢,智能化浪潮从线上向线下奔涌,一场场数字技术与钢铁产业的化学反应正在加速上演。
用AI慧眼识“钢”
近年来,AI技术飞速发展,在重塑人类生活方式的同时,也深刻改变了工业生产,AI助力下的钢铁自动化、数字化、智能化生产成为发展新趋势。
在推动AI赋能工业生产方面,永钢也做出了不俗的成绩。
“以前,在钢坯进行轧制前,需要将其送入加热炉加热。在钢坯出入炉部分通常需要人工观察钢坯位置、形状等,以保证钢坯正常出入加热炉。”程勇告诉《中国冶金报》记者,“靠工人眼睛长时间盯着,强度很大,如果没能及时发现钢坯料弯、料斜等情况,就会影响加热炉正常进出钢节奏,导致生产误时。”
为解决这一问题,2022年7月份,永钢数字创新部、普钢棒材分厂联动上线了自动装出炉控制优化信息化改造项目。通过AI视觉技术,替代人工对出炉钢坯的异常情况加以识别,为现场自动化控制系统提供进出钢辅助控制信号。
“我们不断为AI机器视觉丰富样本数据,让AI深度学习、训练、调整模型,最终优化得到最佳模型。”永钢数字化部门相关负责人介绍,在生产过程中,AI会将钢坯进出炉识别结果输出给自动化控制程序,钢坯进出炉到位时,控制程序自动进行下一步操作;钢坯进出炉异常时,控制程序会发出预警,提醒工作人员及时人工干预。
不仅如此,通过AI视觉技术,技术人员还能分析信号并记录,回溯异常发生时的情况,找到原因并生成数据样本建入AI模型,进一步优化模型效果,提高生产效率。
AI,让永钢更聪明地炼钢。目前,永钢普钢棒材分厂车间自动装出炉辅助控制已平稳运行,出炉辊道钢坯和炉内钢坯料识别准确率都达到95%以上,不仅缩短了钢坯进出炉用时,提高了单位时间内钢坯处理数量,稳定了钢坯进出炉节奏,还实现了精准测控,进一步保证了产品轧制质量。
“接下来,我们将以生产需求为导向,持续推动AI视觉与智能制造深度融合,在现场管理、身份识别、产品数量及缺陷检测等方面做出更多可行性尝试。”吴毅表示。
5G点亮未来钢厂
2023年7月份,江苏省苏州市工信局发布了2023年度苏州市5G全连接工厂项目公示名单,永钢固废循环利用5G全连接工厂项目入围。
5G全连接工厂是指利用以5G为代表的新一代信息通信技术集成,打造新型工业互联网基础设施,新建或改造生产现场,形成生产单元广泛连接、信息(IT)运营(OT)深度融合、数据要素充分利用、创新应用高效赋能的先进工厂。
近年来,永钢着力推动“5G+制造”,在自动化、信息化、数字化、智能化方面加强建设,使生产现场变得井然有序、智能高效。
走进永钢固废循环利用5G工厂,在冶金尘泥加工车间,《中国冶金报》看到操作员正坐在中控室,远程操控车间设备运行,了解生产进程,观察设备运行状态、环保检测等信息。
通过应用5G技术,永钢固废循环利用5G工厂不仅有效提高了生产效率、降低了生产成本、提升了安全管控水平,还实现了资源优化调度和有效管理。
来到工厂中控室,《中国冶金报》记者只见大屏驾驶舱系统将项目中重点数据以仪表盘、曲线图、柱状图等可视化方式动态展示,方便工作人员实时观察设备运行状态、环保检测等各种参数的变化,项目状况一目了然。
“我们还研发了设备状态监控的故障预测、微检修、VR(虚拟现实)检修、人员定位健康监控等系统,有效实现了对人和物的安全进行分析、评估、预防、规避,大幅提高了安全生产水平。”程勇介绍。
《中国冶金报》记者发现,厂区里几乎看不到忙碌的工人,安全员只需戴上VR眼镜就能“云到达”车间,化身“数字巡检员”,不一会便可完成全厂区安全检查,省时省力又方便。
工厂建设的工业物联网有了5G等技术链接,实现了各层级资源间的信息交互,在数据汇集基础上,永钢还开发了MES(数字化制造执行系统)、质量管理、设备管理等系统,并覆盖工厂生产制造全过程,推动工序能耗稳步下降至设计水平的70.7%。
5G全连接工厂实现了网络化的监督管理制度,进一步增强安全保障,让生产运营更有前瞻性和协同性。单个生产环节的数据通过智能采集,与工厂网络全部打通,克服了孤岛式、单工序“单打独斗”的问题解决模式。
“接下来,永钢将利用云计算、大数据、AR等先进技术,让更多5G应用成为生产运营的加速器,赋能企业高质量发展。”程勇表示。
“我们的总体目标是基于数字化转型,实现‘跨产业、跨要素、跨界面、跨空间’的融合与协同,同时以利润增长为中心,以效率、效益为根本,成本持续降低、效率持续提升、风险持续可控、数据持续变现、健康持续顺行、市场持续增长,促进竞争力持续提升。”吴毅说道。
甩掉传统标签,打造“智造”名片。通过智能化改造、数字化转型,永钢把互联网、大数据等新技术与生产制造、管理机制进行深度融合,走出了一条以信息化带动工业化、以工业化促进信息化的新型工业化道路。
智慧钢厂,就是永钢模样。
来源:中国冶金报