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中國鋼鐵企業的智能制造之路跑偏了嗎?

發布時間:2017-06-17  來源:界面新聞

“世界鋼鐵看中國,中國鋼鐵看河北”,這句順口溜在冶金行業廣為流傳。

以河北為代表的京津冀地區,聚集了河鋼集團、首鋼集團和天津鋼管等為數衆多的大型鋼企,是中國鋼鐵工業最重要的生産基地。

近兩年,在“中國制造2025”等政策的引導下,國内鋼鐵行業掀起了智能制造的建設熱潮,京津冀地區的鋼企自然也是這股風潮的引領者之一。

京津冀鋼企争相試點智能鋼廠

中國占據了世界鋼鐵産量的半壁江山,是毫無疑問的鋼鐵大國,但其距離鋼鐵強國的目标還有很長一段距離。

在經曆了行業“黃金十年”之後,中國鋼鐵工業目前正處于産能過剩、利潤下降以及環保督查趨于嚴格等多方面的重壓之下。2016年初,在告别此前一年全行業巨虧千億元的慘痛後,新一輪的鋼鐵去産能政策拉開帷幕。中央政府提出了去産能的新目标:在五年時間内,壓減1—1.5億噸粗鋼産能。

在去産能的背景下,如何提高産品質量和生産效率,以盡可能低的成本提供更有競争力的鋼材,是當下鋼鐵企業所思考的轉型方向,也是它們争相加入智能制造升級大軍的原因。

這一點也已成為了行業共識。去年末,工信部發布的《鋼鐵工業調整升級規劃(2016-2020年)》中就提出,計劃在2020年培育形成一批鋼鐵智能制造工廠。

對于京津冀地區的鋼企而言,其所面臨的産能及環保壓力極為嚴峻,智能制造轉型的命題也因此變得更加緊迫,不少企業早已躍躍欲試。在工信部公布的智能制造試點示範項目中,也包括北京首鋼股份等京津冀鋼鐵企業的身影,首鋼股份計劃在2018年建成的“矽鋼一冷軋智能工廠”就在上述名單中。

中國鋼鐵企業的智能制造之路跑偏了嗎?

河北省一座鋼廠内,兩位工人正在産線上檢查鋼材的生産質量。

來源:視覺中國

首鋼股份智能化應用部副部長戴亞輝介紹說,在該項目完成後,将有望讓工廠的生産效率提高20%,産品不良品率降低20%,從而實現運營成本減少超過兩成的目标。兩年多前,他所在的部門由原信息化部門改名而來,目前承擔着智能鋼廠的建設任務。


與其他制造業相比,鋼鐵行業由于自動化程度較高,其發展智能制造的基礎也更為堅實。數據顯示,中國鋼鐵工業關鍵工藝流程數控化率超過65%,企業資源計劃(ERP)裝備率則在70%以上。

中國鋼鐵工業協會統計稱,以信息化投入為例,國内鋼鐵行業每年為此投資50億元左右,這些資金中,部分被用來采購傳感器這樣的監測設備,用于在鋼材生産過程中把控産品質量。即使在産能過剩導緻行業利潤大幅縮水的最近數年,鋼鐵企業們依然在此方面維持着高投入。

雖然國内鋼鐵行業的自動化、信息化水平分化程度相對嚴重,但一位不願具名的中國鋼鐵工業協會專家仍評價稱,就總體而言,國内鋼鐵工業的“兩化融合”程度在制造領域處于領先地位。

典型問題:“重硬件、輕軟件”

不過上述專家也提醒稱,從生産自動化轉型至智能制造的道路絕非坦途。他認為,包括鋼鐵在内的各行各業,都處于探索階段,到底要實現一個怎樣的目标,尚沒有現成的模闆可供參照。

而對于智能制造的認識如果不到位,鋼鐵企業就可能走入發展的誤區中,比如在“重硬件、輕軟件”這樣的問題上栽跟頭。

“一些企業在某條産線或某個車間應用機器人後,就将其定義為智能制造,這是完全錯誤的。智能制造的核心是智能決策,是工業軟件的應用。”冶金工業規劃研究院院長李新創指出,要想真正實現智能制造,并不是單純花錢買設備就能解決的。

他的上述觀點是在研究國内鋼企智能制造現狀的基礎上得出的,中國90%左右的鋼企都是冶金規劃院的合作夥伴。在李新創看來,智能制造是構建一套軟硬件融合的信息物理系統,而不是僅僅借助裝備來實現自動化。

通常而言,鋼廠硬件設備對生産效率的提升,可以用量化的指标來衡量,比如上一套設備後,就能在生産線上撤下多少數量的工人。但軟件的應用效果,更多體現在管理效率的提升,難以量化。而受限于管理水平和人員素質,部分企業的信息化項目還常常達不到預期效果。

在通過軟件提升鋼廠信息化水平的過程中,往往會打破既有的管理模式,流程更加公開透明的同時也必然觸及到某些潛在利益。而在軟件項目運作初期的磨合階段,可能還會增加工作量,加重員工對于此類改變的抵觸情緒。

首鋼股份智能化應用部副部長戴亞輝介紹稱,在實施智能化改造時,工廠仍然正常生産,因此工人們必須兼顧生産和改造兩項任務,确實帶來了更大的工作量。而智能化改造的進行,也意味着一線工人需要掌握包括自動化、信息化等相較以往更多的知識。

中國鋼鐵企業的智能制造之路跑偏了嗎?

河北省秦皇島市一座鋼廠的生産控制室内,管理人員正在檢查各項生産數據。

來源:西門子

在前述中鋼協專家看來,缺乏與鋼鐵制造相适應的智能化軟件解決方案,也是建設智能鋼廠不可回避的問題。與汽車制造相比,鋼鐵行業生産過程中的影響因素相對更多,比如在冶煉加工環節,就涉及到不同工序引發的鋼材形狀、成分和結構變化。就目前而言,生産過程中大部分時候還需依靠一線人員的經驗應對突發狀況。

李新創因此指出,智能鋼廠要想做到“軟硬兼施”,“軟件要好用”和“用戶要用好”缺一不可。目前,國内一些特大型鋼鐵企業已開始與國外的“工業4.0”方案供應商聯手,共同探索智能鋼廠這個新命題。

“工業4.0”在三年前由德國政府提出,這項被視為第四次工業革命的戰略很快風靡全球。此後,中國政府也發布了“中國制造2025”行動綱領,雖然兩者名稱不同,但均以智能制造為共同的目标。

2016年以來,河鋼和首鋼等京津冀地區的大型鋼企紛紛與西門子展開智能制造領域的戰略合作。作為擁有170年曆史的德國“老字号”,西門子一直以自動化和電氣設備為工業界所熟知,而在數字化時代來臨之際,它也迅速完成轉身,成為了世界十大軟件公司之一。

“大數據”是智能制造的基礎

在西門子(中國)有限公司過程工業與驅動集團副總裁和援凱所描繪的藍圖中,建立“數據采集—數據分析—發現規律—建立專家系統—實現産線的自主優化控制”的流程,才能促成智能鋼廠的實現,達成“優化生産線”這一未來智能化的目标。

首鋼股份智能化應用部副部長戴亞輝也指出,生産流程中數據的收集是否完整和準确,是智能制造的基礎。比如能否在煉鐵及煉鋼的過程中,讓設備産生的大量數據形成一條完整的數據鍊,就十分重要。

而這一點恰恰是不少國内鋼鐵企業的命門。戴亞輝告訴界面新聞記者,“目前國内鋼鐵行業中,90%以上的企業都做不到數據上的完整性。”

在首鋼股份建設中的“矽鋼一冷軋智能工廠”,就在實施諸如無人天車這樣的智能化改造。它将車間所下線鋼卷的信息實時反饋至倉儲系統,待機器人完成鋼卷打捆和标識号碼等作業後,由系統向無人天車發送指令,後者借助激光定位識别鋼卷的位置,并将它們吊裝送至倉庫的特定垛位。通過這項改造,原先由4個班組、8名員工運營的天車系統,現在隻需要1-2人在控制中心待命即可。

戴亞輝表示,通過無人天車等16個環節的智能化改造,首鋼的智能工廠将打通設備端到端的連接,并在此基礎上完善工廠原有的信息化系統。

中國鋼鐵企業的智能制造之路跑偏了嗎?

一座鋼廠的倉庫内,天車正在吊裝剛從車間下線的鋼卷。

來源:視覺中國

前述中鋼協專家也注意到,諸多新技術已被應用于國内鋼鐵企業的“大數據”體系中。比如,一家知名鋼廠通過生産設備上的攝像頭實時采集産線上鋼材的表面圖案,并通過建模分析不同圖案與産品質量的關系,以此提高鋼材的生産質量。不過,類似這樣的技術目前還處于應用的試驗階段。

在和援凱看來,對于現階段的中國鋼鐵行業來說,發展智能制造不能急功近利。他認為,不管是大企業還是中小企業,在發展智能工廠的過程中,需要先分析自身的實際情況,并以此實施規劃,比如認清自身的最大痛點是什麼:是産品質量、生産效率還是其他因素?

針對不同發展階段的鋼企,類似西門子這樣的供應商也有着相對應的解決方案。比如,對于自動化程度較低的鋼廠,采用可編程控制器(PLC)、分布式控制系統DCS)後,可滿足其控制機械設備和實現生産過程自動化的需求;對于希望實現産品研發和制造一體化的鋼企,工廠全生命周期管理軟件(COMOS)有助于提升産線和設備的運營維護和管理;而對那些已初步實現自動化的鋼廠來說,基于雲的開放式物聯網操作系統MindSphere等則能提升它們的數字化管理水平。

和援凱認為,對國内的鋼鐵企業而言,最重要的是根據實際情況做好長期規劃,先解決自身存在的最大問題,而不是在還沒搞清智能制造是什麼之前就一哄而上。前述中鋼協專家也提醒稱,在發展智能鋼廠時,也出現一些鋼企“為了上項目而上項目”,以争取政府資金補貼的情況,而其項目本身是否屬于智能制造的範疇,則還有待商榷。


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