本报实习记者杨悦
“数字化概念在工业4.0时代得到了大范围传播，特别是欧盟于2020年3月份发布‘欧洲工业新战略’，明确了欧洲工业新战略的未来愿景：具有全球竞争力和世界领先地位的工业、为气候中和铺平道路的工业、塑造欧洲数字未来的工业。另外，数字化转型也是欧盟实施‘绿色新政’的关键举措。” 2月18日，意大利中部时间9时30分（北京时间16时30分），中国宝武欧洲研发中心主任刘献东在由中国宝武欧洲研发中心主办，宝钢金属意大利宝玛克承办的AI机器人以及汽车零部件制造应用讨论会上，详细介绍了欧盟钢铁工业数字化转型目前面临的主要挑战及发展现状，并针对机器人应用前景做出了简要分析。
从“四个维度”挑战看三大类项目
刘献东表示，欧盟数字化转型目前主要面临垂直集成、水平集成、生命周期集成、横向集成4个维度的挑战。其中，垂直集成，即从传感器到ERP（企业资源计划）系统、经典自动化级别的系统集成；水平集成，即整个生产链中的系统集成；生命周期集成，即从基础工程到退役的整个工厂生命周期的集成；横向集成，即基于钢铁生产链之间的决策，并考虑到技术、经济和环境等方面因素。
据他介绍，为积极应对以上4个维度的挑战，目前欧盟钢铁行业数字化转型项目主要分为三大类。
第一类是数字化研究活动和技术赋能开发项目，包括物联网、大数据和云计算、自组织生产、生产线模拟、智能供应链网络、垂直和水平整合等。
第二类是煤炭和钢铁科研基金资助的项目，其中德国钢铁协会下属钢铁研究中心、圣安娜（Sant' Anna）、蒂森克虏伯（下称蒂森）、安赛乐米塔尔（下称安米）、塔塔钢铁、盖尔道、奥钢联等是该类项目的主要参与者。
第三类是其他欧盟针对钢铁行业的数字化转型与低碳技术研发的资助计划，例如“第七框架计划”“欧洲地平线计划”。
从重点企业看欧盟钢铁“智造”进程
刘献东表示，欧盟钢铁行业在数字化领域开展了多个系列研发项目。目前，包括安米、蒂森和塔塔钢铁等在内的越来越多的欧盟钢铁企业都相继投入到了数字化转型浪潮中。
安米采取的主要措施为建立数字卓越中心，应用工业无人机，实施人工智能、数字孪生项目等。据刘献东介绍，安米目前正在其全球各地的生产基地建立配套的数字卓越中心，以使各种新技术更快地应用到实际生产过程中。同时，该公司已将无人机应用于设备维护操作和能源利用情况追踪，以提高设备操作安全性，最大限度地减小员工安全风险，同时提高能源利用效率和生产效率；该公司位于美国、加拿大和墨西哥的拼焊厂目前已经实现了完全机器人化，不仅提高了产量和产品质量，而且帮助下游客户实现了“扩大生产规模”的需求。
蒂森目前重点开展的数字化转型项目包括产品与生产过程“对话”、3D工厂、保证数据安全的“工业数据空间”等。刘献东举例道：“在蒂森伊尔森堡工厂，凸轮轴钢产品能够和生产制造过程‘对话’。这种‘对话’得以实现主要是基于与互联网的接口，每个凸轮轴钢产品拥有专属ID，在生产过程中，通过互联网接口将制造过程的全部工艺流程相关信息‘输入’专属ID，赋予每个产品‘独家记忆’，从而建立能够自我管理、学习的智能工厂。蒂森认为，这种将物质与数据网络融合形成的网络物理系统是工业生产的未来。”
“塔塔钢铁的长期目标是通过创建数字解决方案来改善服务质量并提高服务透明度，以适应工业4.0时代要求，同时推进和利用数字技术、大数据分析等改进流程、产品和服务。”刘献东介绍，塔塔钢铁的数字化转型战略主要分为三大部分，分别为智能技术、智能连接以及智能服务。其中，该公司实施的智能服务项目主要包括“动态满足用户需求”“连接客户与售后市场”等，后者主要是通过虚拟现实和人工智能为客户服务提供即时技术支持。
此外，他还表示，面向下游，塔塔钢铁实施了“面向汽车行业的数字化制造发展”项目。该项目的重点之一是实现汽车价值链的数字化。
从提供商看数字化转型主要解决方案
刘献东表示，在欧盟钢铁工业推动实现数字化转型的过程中，西门子、达索系统、德国钢铁协会下属钢铁研究中心成为了目前主要的解决方案提供商。
据他介绍，西门子致力成为面向整个产品开发与生产过程的整合型供应商，建立了覆盖从产品设计、生产规划、生产实施到后续服务整个流程的“西门子数字化企业平台方案与智能制造”。
“同时，河钢与西门子在数字化领域的深度合作也十分具有参考价值。”他表示，河钢集团与西门子自2016年10月份开始，在数字化领域开展了一系列广泛而深入的合作。2020年，河钢集团与西门子共同研发建设了目前全球冶金行业规模最大、系统最复杂的数字化料场——河钢唐钢新区封闭式全流程“无人”料场，实现了更干净、更安全、更高效的智慧原料运营。2021年，西门子为河钢石钢提供了数字化工厂的顶层设计咨询及软硬件一体的解决方案，优化了资源配置。此外，河钢也是中国首家接入西门子MindSphere（基于云的开放式物联网操作系统）的钢铁企业，利用河钢数字自主研发平台的物联网采集技术、三维可视化技术与西门子MindSphere充分融合，形成智慧轧机解决方案，帮助河钢衡板优化轧机运行。
刘献东表示，达索系统作为全球工业软件巨头，为各行各业提供了工业软件系统服务以及技术支持。达索系统3D设计软件在汽车工业的运用范围十分广泛，涉及从零件设计到整车设计以及制造、装配工艺、产品维护整个生命周期。在过去的40多年来，该公司一直致力于在数字化领域全面布局，基于12个产品品牌和覆盖12个行业的解决方案，围绕达索系统产品在3D建模应用、大数据和信息智能应用、社交和协同应用的能力，为企业客户提供可协同的3D虚拟空间，从而推动实现可持续性创新。
“德国钢铁协会下属钢铁研究中心是欧洲领先的钢铁冶金技术研究机构之一，也是欧盟数字化转型解决方案的主要提供商。其代表性案例有垂直整合与网络化生产、自组织生产、跨工序的自动化。其中，跨工序的自动化是指针对较长的工序流程，基于跨工序的工厂信息流，建立跨工序的自动化设计解决方案，包括炼钢厂的温度管理等，传统的炼钢过程控制是基于静态操作说明和手动干预的，各工序的检测和模型相对独立，难以确保最佳的一贯制工艺控制。该机构开发的全过程动态模型，可以监测炼钢过程温度和其他质量参数。”他介绍道。
从优缺点对比看机器人应用前景
“随着制造业的转型升级，协作机器人成为热门话题，了解协作机器人与传统的工业机器人间的区别对于钢铁企业实现数字化转型来说十分重要。”刘献东表示，协作机器人就是机器人与人可以在生产线上协同作战，充分发挥机器人的效率及人类的智能，不仅性价比高，而且安全方便。传统的工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，被广泛应用于电子、物流等工业领域。
据他介绍，传统的工业机器人，占用的空间较大，且不易搬运，同时缺乏力传感器（允许机器人了解周围环境，并允许它在空间受到侵犯时自动停止），再加上自身较重、操作要求较高这两个因素，传统的工业机器人有可能成为“潜在的危险工具”。相反，协作机器人结构紧凑，占用空间较小，且易搬运，可以根据生产需求单独编程，以应对不同的生产任务。同时，协作机器人自身重量较轻，配备力传感器，可以起到保护工人安全的作用。“协作机器人可以担当许多角色，将在更多领域得到重用。到2026年末，中国宝武将有超1万台套机器人上岗。”他补充道。
最后，他表示：“就下游行业而言，也充满了挑战与机遇。目前，宝钢金属意大利宝玛克正面临着新能源汽车高速发展和新增战略市场带来的挑战。如果未来电动汽车的电池包和底盘逐渐一体化，新的材料和更高的焊接技术要求将带来新的技术创新需求。基于人工智能的焊接机器人，将成为典型交叉学科的创新与突破点，极大地提高制造效率，且更能保证产品质量的稳定性。”
《中国冶金报》（2023年02月24日02版二版）
扫一扫关注微信
