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"数"添动力 "智"赢未来 --中天钢铁"智能化改造 数字化转型"纪实

本报记者李倩朱元洁

工信部首批“5G+工业互联网”试点示范项目、江苏省五星上云企业、江苏省智能制造示范工厂、江苏省首家“5G+数字钢厂”……翻开中天钢铁智慧制造的篇章,荣誉奖项纷至沓来。近年来,中天钢铁乘着信息化、数字化、智能化的东风,让新技术赋能钢铁,加快智慧制造的步伐,生产流程持续优化、生产愈发安全高效、员工劳动强度不断降低……

“智慧钢厂说到底就是应用集中控制、远程作业、机器人、5G云计算和大数据等新一代信息技术手段,代替工人的头脑和操作,从而实现‘黑灯工厂’。”日前,中天钢铁集团副总裁、中天钢铁集团(南通)有限公司总经理董力源分享了他对智慧钢厂的理解。“黑灯”是对智慧工厂的一种生动描绘,指通过在智慧工厂中覆盖大量的前沿技术,让“5G+云+AI(人工智能)+大数据”等ICT技术(信息与通信技术)与钢铁生产深度融合,探索以工业互联网平台、大数据平台为代表的平台化应用,无缝打通工厂内数据采集、传输、处理、应用等环节,全力打造信息化、数字化、智能化的“智慧工厂”。当前,围绕钢铁企业管理模式变革的需求,借助低碳转型的契机,中天钢铁以信息技术普及应用为主导,大力推进智慧制造,“淬炼”智慧钢铁。

持续推进——

智能化进程进入新阶段

科技发展从来都不是一蹴而就的,中天钢铁智能化进程经历3个发展阶段、20余年的积淀。

第一阶段为2000年—2007年的基础建设时期。在此阶段,中天钢铁成立了电脑部,完成信息化基础建设,企业主干网100%覆盖生产及办公区域,并培养专业队伍以加强企业信息化推进。

第二阶段为2008年—2013年的单项应用时期。电脑部升级为信息工程部。在此期间,其OA(办公自动化)系统成为全集团协同办公统一平台;用友NC系统覆盖采购、销售、仓储及财务管理等业务模块;港口计量系统实现港口计量数据自动采集;远程集中计量系统实现了磅站无人值守,集中计量大厅办公,提高计量效率。

第三阶段为2014年至今的集成提升时期。中天钢铁根据发展规划要求,进一步加快信息化、数字化、智能化的步伐,逐步推进信息化及智能化建设。目前,相关系统建设已经全面完成。其中,2014年4月份产销系统上线,9月份设备管理模块上线;2015年10月份,轧钢智能生产车间获评为江苏省示范智能车间;2016年,中天钢铁获评为江苏省两化融合试点企业、网络信息安全试点企业,取得CMMI(软件能力成熟度集成模型)三级资质;2017年,设备运维管理平台、转炉副枪系统、移动点巡检系统、自动取样系统、铸坯喷码机器人等上线;2018年,移动中天App、企业版杀毒软件、深信服系统、运维堡垒机、热眼系统等上线;2019年,设备管理系统、NC一期、MES(制造执行系统)、HR(人力资源)升级系统、新OA系统、智能加热燃烧控制项目等上线;2020年,制造管理系统、主数据管理系统、海关关务系统、企业云盘项目、准入管控系统、连铸坯机器人喷号项目、钢坯号码识别项目等先后上线并投用。

2021年,中天钢铁形成“五部合一”全新智能管控中心,优化整合生产、物流、能源、安全、环保5个部门的职责权限、业务流程等,实现“五部合一”的扁平化管理。同时,该集团积极搭建大数据平台,开展精益分析,助力高品质优特钢新产品研发、产品质量大数据全流程分析跟踪、解决高端优特钢“卡脖子”难题;以中天特钢炼钢厂5G数字工厂为试点,通过“高带宽、广覆盖、低延时”5G专网,实现在线监控、工艺数据实时采集,以及实时预警,确保高品质优特钢产品实现质量的全过程有效管控。

2022年,随着中天钢铁“一总部多基地”规划的实施,中天钢铁抢抓“5G+工业互联网”新一代信息通信技术快速发展机遇,“5G+智能制造”应用场景遍地开花——挥汗如雨的场景逐渐消失,取而代之的是在空调房里点点按钮;在狭小空间里操作天车的场景不见了,取而代之的是无人行车;设备故障多发的问题不再,取而代之的是设备预防预测性系统,把故障防患于未然:自动诊断设备故障,避免设备非计划停机……这些在以前想都不敢想的事情,如今一一成真了。

遍地开花——

“智能化改造数字化转型”赋能钢铁

场景化的智能装备让传统生产更加简单高效,全景化的新技术融合让数字“梦见”工厂未来,集成化平台的应用让数据开口说话做决策……在中天钢铁,这已经不是稀奇的事情了。中天钢铁正以5G、工业互联网、大数据、人工智能、标识解析、VR(虚拟现实)仿真等新技术为依托,让“智能化改造,数字化转型”赋能钢铁“智”造。

当下虽已立秋,但“秋老虎”仍在发威。走进中天特钢六轧厂KOKCS智能生产车间,只见主操工坐在远离生产区域5公里外的装有空调的主控室内,在键盘上动动手指,就完成了初轧、精轧、打包等流程。

“由于智能化水平高,该车间于2015年获评为江苏省首批示范智能车间。”中天钢铁总裁助理、数智创新部部长魏巍介绍,这并不是中天钢铁唯一的一个示范车间,像这样的省级智能示范车间,在中天钢铁还有5个。在高端精品线材制造车间,智能装备占比近100%。

“智”造带来的不是某一方面的改变,而是全方位的提升。随着这些省级示范智能车间的投用,中天钢铁在生产成本、效率、质量、能耗指标等方面均得到显著改善,年产值增加超2亿元,不合格品率降低了53%,钢绞线、弹簧钢等优质产品获冶金产品实物质量“金杯奖”。

走进中天钢铁花费近2亿元打造的全国首批5G试点示范数字工厂——中天特钢炼钢厂,《中国冶金报》记者戴上VR眼镜后,犹如“行走”在与现实等比例打造的3D全景生产现场,所有生产环节以及数据一目了然。

在这里,高科技元素的应用比比皆是,生产更加安全、高效。如炉前全自动快速分析系统取代了20人的实验室,将一炉钢水的检验时间从以前的5分钟缩短至1分50秒;在废钢跨5G行车远程操控系统支持下,每炉钢冶炼时长平均缩短30秒,进一步降低生产能耗;喷码机器人取代人工喷码操作,钢坯标识字体效果清晰易识别,且大大降低了工人的劳动强度;行车操作人员在智慧天车调度室,点点按钮,就能实时远程、多视角操控天车……

“以前,我们的工作环境都是在高空,每次需要花费5分钟爬上5层楼高的天车操作室,通过地面指挥人员发出的信号配合作业。如今,我们在操控室内就能远程实时、多视角操控天车,在降低安全风险的同时,大大改善我们的工作环境,真是幸福!”中天特钢炼钢厂天车工黄杏芬说出了自己的心声。

这么多高技术元素,依靠什么来稳定支撑和联络?又该如何管理呢?《中国冶金报》记者有了这样的疑问。相关负责人表示,该厂厂区占地面积达10万平方米,内设81个5G基站、120路5G高清视频监控、2000个工业设备联网监控点等,可以说5G信号遍布厂区每个角落。该车间就是依托5G+工业互联网,实现了人员、生产、设备、物流、环能、安全等核心要素的实时监控、实时管理。

数据显示,该厂2021年设备故障率较2019年下降70.7%。这一数据也是智能化对于工厂管理优化最好的证明。

此外,为加快“智能化改造数字化转型”的步伐,中天钢铁于2016年成立了常州皓鸣信息科技有限公司,致力于云计算、物联网、智能制造、绿色制造、智慧园区等关键技术的研发与应用,提供工业大数据分析、工序机器人集成应用等技术应用集成新型服务;研发具有完全自主知识产权的“工网宝”“中天云商”等信息化平台,提供供应链全流程一站式在线服务,实现智能化大规模定制生产、准时生产、柔性生产。

未来之路——

全力打造“智慧工厂”

在中天钢铁绿色精品钢生产基地,焦化厂配备智能环保煤场、自动包装系统,轧钢厂采用自动点数系统、自动焊标牌系统让工作更安全高效,“无人天车”能大大提高操作精准度……中天钢铁集团(南通)有限公司通过全面应用“5G+工业互联网”技术,高端工业机器人逐渐替代现场人工,生产现场“一张图”管控,即使操控室距离生产区域5公里,也能实现远程精准管控。

据了解,中天钢铁在南通海门港片区建设的绿色精度品钢项目就是本着“智慧钢厂”的建设标准规划实施的。其中,总投资超过8亿元建成的全厂数字化控制中心,将生产现场炼铁、炼钢、轧钢等6大工序23个生产单元、铁前39个操作岗位452名员工集中到离生产现场5公里外的园区,实现无边界协同、全流程集控。

“特别是即将投入使用的智能员工卡,将具备人员高精度定位、一键救护、重点危险区域管控、智能报警安全带、智能巡检等多重安全防护功能,所有数据实时联通数控中心,有效保证生产、人员安全。”中天钢铁南通公司安全处处长李红斌说。

目前,中天钢铁立足“一总部多基地”建设规划,已打造完成“一张网”“两平台”“五应用集群”“二十应用场景”的5G矩阵式应用生态,即基于5G技术的工厂全连接传输网络,工业互联网平台、工业大数据平台两大应用平台,绿色环保、节能低碳、管理创新、产品提档升级、产业链协同五大应用集群,无人料场、超低排放、能源集控、智慧安全、数字孪生、智慧物流等20个应用场景。

有专家表示,“未来工厂”是融合机器人、互联网、大数据、数字孪生、人工智能等技术,以少人化、无人化、“黑灯工厂”的生产形态,实现高效、高质、绿色生产目标的新概念。

“下一步,中天钢铁将继续积极践行5G+工业互联网赋能优特钢高质量发展战略,在5G应用场景的广度与深度方面进一步拓展。”董力源表示。

中天钢铁一方面将利用5G网络,充分应用机器视觉、AI算法,在自动化的基础上打造工业大脑,进一步实现钢铁全工序实时智能控制;另一方面在钢铁生产制造全过程应用5G+工业互联网,实现全流程、全要素碳足迹跟踪,为应用新工艺、新技术实现碳排放降低、碳捕集提供数据支撑及分析工具。在销售及客户服务方面,中天钢铁将积极为下游客户提供绿色钢铁产品,促进全产业链碳足迹追溯,助力绿色低碳。

未来,中天钢铁将继续运用‘5G+云+AI+大数据’等新一代信息技术与钢铁生产深度融合,探索以工业互联网平台、大数据平台为代表的平台化应用,无缝打通工厂内数据采集、传输、处理、应用等全环节,全力打造信息化、数字化、智能化的“智慧工厂”。

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