記者 劉加軍
攝影周松華
“從國家的角度講，落實智能製造是增強中國製造國際競爭力的重要路徑，也是重塑我國當前製造業格局的需要。 從企業的角度講，實施智能製造是轉型升級、可持續發展的必經之路。 2018年，沙鋼創新提出了企業智能製造5年規劃，由點及面，全面推進智能製造戰略工程，計劃通過5年左右的努力，把1500個有人崗位變成無人崗位，使人均年產鋼量向1800噸邁進，讓智能製造成為推動沙鋼高質量發展的‘新引擎’。 ”日前，沙鋼集團公司董事局常務執行董事、常務副總裁，沙鋼集團有限公司董事長沈彬對《中國冶金報》記者表示。
一鍵下單式組織生產、世界第二大高爐（5800立方米）70%以上時間處於自運行狀態、研發新鋼種前可先使用計算機模擬生產、連鑄加渣無人化、倉儲無人化、天車無人化、車間無人化、檢修無人化……走進沙鋼，處處都能感受到智能化給這家鋼鐵企業帶來的強勁推動力。
讓生產更智能
“智能製造在節能、生產率等方面有著絕對的優勢： 一是 高效靈活的生產模式。 推動企業實現從生產方式到管控模式的變革，使企業優化工藝流程，降低生產成本，促進勞動效率和生產效益的提升。 二是 產業鏈的有效協作與整合。 推動產業鏈在研發、設計、生產、製造等環節的無縫合作，為進一步提高產業鏈協作效率打下基礎。 ”沈彬指出。
沙鋼通過構建能源、環保管控集成平臺，實現能源管理與能源計量、生產管理的有效集成，直接提升能源綜合利用、減排水平； 通過建立全公司管控一體化的能源管理中心平臺，覆蓋基礎自動化、過程監控及管理3個層次，實現對能源、環保系統的集中控制和監測，以及在能源生產、輸配、消耗環節的集中化、扁平化、全局化、平衡化管理。
圖為沙鋼能源動力管控中心
走進沙鋼動力中心，但見水、汽、電、煤氣等各種介質和原料的運行情況在巨幅顯示屏上一覽無餘，電腦屏幕上顯示著各種運行數據和狀態，工作人員根據情況隨時發出各種指令。
“沈文榮主席曾經提醒我，‘煙囪冒出去的不是煙，而是人民幣’。 因為鋼鐵生產過程具有波動性，想把成千上萬的設備和介質最高效地管控和利用好，需要集中管控和智能管理。 ”沙鋼動力中心黨總支書記、廠長曹憲明介紹說，“例如，目前我們實現了煤氣零排放，並且從原來的每4.2立方米煤氣發電1千瓦時，發展到現在2.8立方米煤氣發電1千瓦時； 通過移峰填谷等手段大幅度降低用電支出，等等。 此外，由於採用了智能化系統，設備的運行和維護可以實現遠程操控和無人化。 這兩年，我們人員減少了160多人。 2018年，動力中心產生利潤3.4億元。 ”
沙鋼通過建設生產管控調度系統，在國內率先有效運用鐵水“一包到底”新技術，實現了鐵前與鐵後生產的有效集成。 通過鍊鐵—鍊鋼“一包到底”的生產新技術，高爐生產出來的鐵水經過該鐵水包直接被輸送到鍊鋼車間，經脫硫處理後兌入轉爐進行鍊鋼生產。 運輸過程中不僅不更換鐵水包，而且取消了傳統生產工藝中採用的魚雷罐車和混鐵爐裝置，提高了鍊鐵、鍊鋼生產單元的銜接效率，有效降低了能源消耗。 “溫降至少減少了50攝氏度，而且消除了倒罐過程中的煙塵問題，效益巨大。 ”鍊鐵廠廠長魏紅超說。
“一包到底”的採用，給企業帶來效益的同時，也給生產管理和調度帶來一些問題。 例如，如何實現鐵水的動態平衡調度和鍊鐵、鍊鋼生產單元間的有序聯動？ “沙鋼為實現‘一包到底’，充分利用信息化技術，構建生產管控調度系統，將全公司的和轉爐的生產進行統一調度和管理，有效地解決了鍊鐵與鍊鋼之間的矛盾。 ”沙鋼計算機中心副主任倪國華介紹。
沙鋼在焦化、轉爐、鍊鐵、板材生產線都配有專家系統，並不斷提高、優化、完善，使得生產更加智能。 “在燒結廠，只需輸入數據，從料倉取料、配料到進入燒結，都可自動完成。 沙鋼的5800立方米高爐70%以上的時間不需要人工干預，利用沙鋼自己開發的專家系統，自採集信息、自決策、自執行。這個系統內含3萬多個數據，最快數據響應是毫秒級，實現了由經驗模式向數據支撐決策的轉變。 ”魏紅超介紹。
2017年，沙鋼以轉爐特鋼車間、棒線三車間和棒線九車間為智能工廠試點，向工信部申報的高端線材全流程智能製造新模式應用項目獲得批准。 該項目主要針對我國高端線材產品供給能力不足、尺寸精度低，以及穩定性、均勻性、一致性差等問題，對沙鋼轉爐特鋼、開坯修模和線材軋鋼生產線全流程進行智能化改造，達到建設一箇中心（集成控制和大數據中心）、一條智能化生產線（轉爐鍊鋼到線材軋製的全流程智能化生產線）、四大系統（數據採集與控制系統、製造執行系統、企業資源計劃系統、決策支持系統）、七大平臺（數字化仿真平臺、全流程質量管控平臺、設備全生命週期管理平臺、智能物流和倉儲平臺、環境和安全檢測平臺、能源監控智能優化平臺、可控可視化管理平臺）的成效。
近年來，通過採用國內外先進自動化、信息化、大數據、雲計算、人工智能、系統工程技術等手段，對現有生產線工藝、質量、設備、安全、數據採集與分析、模型建立、智能控制等方面進行技術改造，沙鋼達到了生產線高度自動化、減少人工干預、提高生產控制準確性、提升生產效率、提高產品質量的目標。
以智能提高效率
“沙鋼通過智能製造，促進企業從生產型組織向服務型組織的轉變； 通過運用物聯網、大數據、雲計算等智能製造關鍵技術，不斷催生遠程運維、智能雲服務等新的商業模式和服務形態，全面提升企業創新和服務能力； 與此同時，協同開發和雲製造，實現信息共享，整合企業間優勢資源，在各產業鏈環節實施協同創新，推動製造資源和製造能力的優化配置，以提高勞動生產率、提升產品質量。 ”沈彬說。
事實上，多年來沙鋼本部圍繞“機械化、自動化、信息化、智能化”，積極推進智能工廠建設，在燒結、焦化、鍊鐵、鍊鋼、軋材乃至輔助車間全面開展了數字化產線改造，進一步提高工藝技術水平和裝備自動化水平，提高勞動生產率。 2011年，沙鋼啟動“機器換人”計劃，截至目前已上馬200多臺機器人 。
圖為沙鋼使用的噴號機器人
“通過推進智能化，工人勞動強度大幅度降低，工作環境得到改善，實現了質量提升。 現在，在冷軋廠硅鋼車間，除了操作間內的零星工作人員，已幾乎看不到一線工人，實現了‘一鍵下單式組織生產’。 比如，原來鋅鍋加鋅靠人工，高溫高溼，而且不好把握液麵及加入量； 而採用自動加鋅機器人後，機器人可根據液麵高度確定加入量，並獨立執行。 機器人操作比人工更加精準，且對環境要求不高。 ”冷軋廠廠長戴衛兵介紹。
圖為沙鋼使用的搬運機器人
沙鋼建設了物流管控集成平臺，實現物流與購銷、物流與生產、物流與庫存、物流與計量的有效集成，為經營、生產管理的有效運作提供物流支撐，提升物流執行效率，降低物流成本。 沙鋼物流系統針對集團整體物流業務，從碼頭卸貨開始到原輔料的入庫，再到產成品的出庫，最後到碼頭的裝貨結束，形成物流的閉環管理。 “通過智能物流建設，物流成本及物流本身的能源消耗顯著降低，物流效率大幅提升。 沙鋼年度物流作業能力提高了約252.85萬噸，翻運計量員減少到3人。 ”倪國華介紹。
在品種開發方面，智能化更是大幅度提高了效率。 “沙鋼研究院的定位是緊貼市場需求，急沙鋼之所急、想沙鋼之所想。 通過智能化的應用，品種研發效率大幅度提升。 原來一年平均研發一個新品種，現在是幾十個。 ”沙鋼研究院院長麻晗介紹，沙鋼研發團隊通過數字化工藝仿真平臺，基於納觀、微觀、宏觀模型對材料的成分、組織結構、性能進行設計與優化，仿真出建議方案。 “例如，生產2000兆帕級鋼絞線，從成分到工藝都要不斷調整。 按照傳統做法，我們需要先確定成分，然後用小爐子試煉、再軋，不合適就調整成分重來一遍。 智能化改造後可節約至少一半的時間。 ”麻晗舉例。
沙鋼2017年及之前實施的537項智能化項目，主要有操作室合併、遠程監控、加熱爐自動進出鋼、自動燃燒等，為減員提質、提升設備與系統安全運行、改善作業環境及節省能源消耗發揮了重要作用。 2018年到2019年第一季度，沙鋼新增智能化項目28項，如燒結成品倉上料無人化、幹熄焦自動清理水封槽、硫氨自動噴碼打印、熱處理操作室合併、高爐水渣行車無人化、電爐自動接電極等。 此外，自動鍊鋼與自動出鋼，軋鋼自動加熱、自動打包，風機風量自動控制等技術已於今年在沙鋼全公司推廣。
圖為沙鋼的無人車間
“未來，沙鋼的智能化發展將分兩個階段進行。 第一階段目標是到2020年，沙鋼智能製造達到國內領先水平，實現生產過程動態優化，以及製造和管理信息的全程可視化，企業在資源配置、工藝優化、過程控制、產業鏈管理、節能減排及安全生產等方面的智能化水平顯著提升。第二階段目標是到2025年，沙鋼智能製造水平達到國際先進水平，實現網絡協同製造，企業間、部門間創新資源、生產能力和服務能力高度集成，生產製造與服務運維信息高度共享，資源和服務的動態分析與柔性配置水平顯著提高。 ”沈彬介紹。
沙鋼“鋼鐵+數據中心”雙主業的時代即將到來。
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