“世界鋼鐵看中國，中國鋼鐵看河北”，這句順口溜在冶金行業(yè)廣為流傳。
以河北為代表的京津冀地區(qū)，聚集了河鋼集團、首鋼集團和天津鋼管等為數(shù)眾多的大型鋼企，是中國鋼鐵工業(yè)最重要的生產(chǎn)基地。
近兩年，在“中國制造2025”等政策的引導(dǎo)下，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)掀起了智能制造的建設(shè)熱潮，京津冀地區(qū)的鋼企自然也是這股風(fēng)潮的引領(lǐng)者之一。
京津冀鋼企爭相試點智能鋼廠
中國占據(jù)了世界鋼鐵產(chǎn)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標(biāo)還有很長一段距離。
在經(jīng)歷了行業(yè)“黃金十年”之后，中國鋼鐵工業(yè)目前正處于產(chǎn)能過剩、利潤下降以及環(huán)保督查趨于嚴格等多方面的重壓之下。2016年初，在告別此前一年全行業(yè)巨虧千億元的慘痛后，新一輪的鋼鐵去產(chǎn)能政策拉開帷幕。中央政府提出了去產(chǎn)能的新目標(biāo)：在五年時間內(nèi)，壓減1—1.5億噸粗鋼產(chǎn)能。
在去產(chǎn)能的背景下，如何提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，以盡可能低的成本提供更有競爭力的鋼材，是當(dāng)下鋼鐵企業(yè)所思考的轉(zhuǎn)型方向，也是它們爭相加入智能制造升級大軍的原因。
這一點也已成為了行業(yè)共識。去年末，工信部發(fā)布的《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級規(guī)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(qū)的鋼企而言，其所面臨的產(chǎn)能及環(huán)保壓力極為嚴峻，智能制造轉(zhuǎn)型的命題也因此變得更加緊迫，不少企業(yè)早已躍躍欲試。在工信部公布的智能制造試點示范項目中，也包括北京首鋼股份等京津冀鋼鐵企業(yè)的身影，首鋼股份計劃在2018年建成的“硅鋼一冷軋智能工廠”就在上述名單中。
河北省一座鋼廠內(nèi)，兩位工人正在產(chǎn)線上檢查鋼材的生產(chǎn)質(zhì)量。
來源：視覺中國
首鋼股份智能化應(yīng)用部副部長戴亞輝介紹說，在該項目完成后，將有望讓工廠的生產(chǎn)效率提高20%，產(chǎn)品不良品率降低20%，從而實現(xiàn)運營成本減少超過兩成的目標(biāo)。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(dān)著智能鋼廠的建設(shè)任務(wù)。
與其他制造業(yè)相比，鋼鐵行業(yè)由于自動化程度較高，其發(fā)展智能制造的基礎(chǔ)也更為堅實。數(shù)據(jù)顯示，中國鋼鐵工業(yè)關(guān)鍵工藝流程數(shù)控化率超過65%，企業(yè)資源計劃(ERP)裝備率則在70%以上。
中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計稱，以信息化投入為例，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)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(jiān)測設(shè)備，用于在鋼材生產(chǎn)過程中把控產(chǎn)品質(zhì)量。即使在產(chǎn)能過剩導(dǎo)致行業(yè)利潤大幅縮水的最近數(shù)年，鋼鐵企業(yè)們依然在此方面維持著高投入。
雖然國內(nèi)鋼鐵行業(yè)的自動化、信息化水平分化程度相對嚴重，但一位不愿具名的中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會專家仍評價稱，就總體而言，國內(nèi)鋼鐵工業(yè)的“兩化融合”程度在制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
典型問題：“重硬件、輕軟件”
不過上述專家也提醒稱，從生產(chǎn)自動化轉(zhuǎn)型至智能制造的道路絕非坦途。他認為，包括鋼鐵在內(nèi)的各行各業(yè)，都處于探索階段，到底要實現(xiàn)一個怎樣的目標(biāo)，尚沒有現(xiàn)成的模板可供參照。
而對于智能制造的認識如果不到位，鋼鐵企業(yè)就可能走入發(fā)展的誤區(qū)中，比如在“重硬件、輕軟件”這樣的問題上栽跟頭。
“一些企業(yè)在某條產(chǎn)線或某個車間應(yīng)用機器人后，就將其定義為智能制造，這是完全錯誤的。智能制造的核心是智能決策，是工業(yè)軟件的應(yīng)用。”冶金工業(yè)規(guī)劃研究院院長李新創(chuàng)指出，要想真正實現(xiàn)智能制造，并不是單純花錢買設(shè)備就能解決的。
他的上述觀點是在研究國內(nèi)鋼企智能制造現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上得出的，中國90%左右的鋼企都是冶金規(guī)劃院的合作伙伴。在李新創(chuàng)看來，智能制造是構(gòu)建一套軟硬件融合的信息物理系統(tǒng)，而不是僅僅借助裝備來實現(xiàn)自動化。
通常而言，鋼廠硬件設(shè)備對生產(chǎn)效率的提升，可以用量化的指標(biāo)來衡量，比如上一套設(shè)備后，就能在生產(chǎn)線上撤下多少數(shù)量的工人。但軟件的應(yīng)用效果，更多體現(xiàn)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(zhì)，部分企業(yè)的信息化項目還常常達不到預(yù)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(yīng)用部副部長戴亞輝介紹稱，在實施智能化改造時，工廠仍然正常生產(chǎn)，因此工人們必須兼顧生產(chǎn)和改造兩項任務(wù)，確實帶來了更大的工作量。而智能化改造的進行，也意味著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。
河北省秦皇島市一座鋼廠的生產(chǎn)控制室內(nèi)，管理人員正在檢查各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
來源：西門子
在前述中鋼協(xié)專家看來，缺乏與鋼鐵制造相適應(yīng)的智能化軟件解決方案，也是建設(shè)智能鋼廠不可回避的問題。與汽車制造相比，鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)過程中的影響因素相對更多，比如在冶煉加工環(huán)節(jié)，就涉及到不同工序引發(fā)的鋼材形狀、成分和結(jié)構(gòu)變化。就目前而言，生產(chǎn)過程中大部分時候還需依靠一線人員的經(jīng)驗應(yīng)對突發(fā)狀況。
李新創(chuàng)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，國內(nèi)一些特大型鋼鐵企業(yè)已開始與國外的“工業(yè)4.0”方案供應(yīng)商聯(lián)手，共同探索智能鋼廠這個新命題。
“工業(yè)4.0”在三年前由德國政府提出，這項被視為第四次工業(yè)革命的戰(zhàn)略很快風(fēng)靡全球。此后，中國政府也發(fā)布了“中國制造2025”行動綱領(lǐng)，雖然兩者名稱不同，但均以智能制造為共同的目標(biāo)。
2016年以來，河鋼和首鋼等京津冀地區(qū)的大型鋼企紛紛與西門子展開智能制造領(lǐng)域的戰(zhàn)略合作。作為擁有170年歷史的德國“老字號”，西門子一直以自動化和電氣設(shè)備為工業(yè)界所熟知，而在數(shù)字化時代來臨之際，它也迅速完成轉(zhuǎn)身，成為了世界十大軟件公司之一。
“大數(shù)據(jù)”是智能制造的基礎(chǔ)
在西門子(中國)有限公司過程工業(yè)與驅(qū)動集團副總裁和援凱所描繪的藍圖中，建立“數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)分析—發(fā)現(xiàn)規(guī)律—建立專家系統(tǒng)—實現(xiàn)產(chǎn)線的自主優(yōu)化控制”的流程，才能促成智能鋼廠的實現(xiàn)，達成“優(yōu)化生產(chǎn)線”這一未來智能化的目標(biāo)。
首鋼股份智能化應(yīng)用部副部長戴亞輝也指出，生產(chǎn)流程中數(shù)據(jù)的收集是否完整和準(zhǔn)確，是智能制造的基礎(chǔ)。比如能否在煉鐵及煉鋼的過程中，讓設(shè)備產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)形成一條完整的數(shù)據(jù)鏈，就十分重要。
而這一點恰恰是不少國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的命門。戴亞輝告訴界面新聞記者，“目前國內(nèi)鋼鐵行業(yè)中，90%以上的企業(yè)都做不到數(shù)據(jù)上的完整性。”
在首鋼股份建設(shè)中的“硅鋼一冷軋智能工廠”，就在實施諸如無人天車這樣的智能化改造。它將車間所下線鋼卷的信息實時反饋至倉儲系統(tǒng)，待機器人完成鋼卷打捆和標(biāo)識號碼等作業(yè)后，由系統(tǒng)向無人天車發(fā)送指令，后者借助激光定位識別鋼卷的位置，并將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(tǒng)，現(xiàn)在只需要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(huán)節(jié)的智能化改造，首鋼的智能工廠將打通設(shè)備端到端的連接，并在此基礎(chǔ)上完善工廠原有的信息化系統(tǒng)。
一座鋼廠的倉庫內(nèi)，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(xié)專家也注意到，諸多新技術(shù)已被應(yīng)用于國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的“大數(shù)據(jù)”體系中。比如，一家知名鋼廠通過生產(chǎn)設(shè)備上的攝像頭實時采集產(chǎn)線上鋼材的表面圖案，并通過建模分析不同圖案與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系，以此提高鋼材的生產(chǎn)質(zhì)量。不過，類似這樣的技術(shù)目前還處于應(yīng)用的試驗階段。
在和援凱看來，對于現(xiàn)階段的中國鋼鐵行業(yè)來說，發(fā)展智能制造不能急功近利。他認為，不管是大企業(yè)還是中小企業(yè)，在發(fā)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(guī)劃，比如認清自身的最大痛點是什么：是產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率還是其他因素?
針對不同發(fā)展階段的鋼企，類似西門子這樣的供應(yīng)商也有著相對應(yīng)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(tǒng)(DCS)后，可滿足其控制機械設(shè)備和實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的需求;對于希望實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)和制造一體化的鋼企，工廠全生命周期管理軟件(COMOS)有助于提升產(chǎn)線和設(shè)備的運營維護和管理;而對那些已初步實現(xiàn)自動化的鋼廠來說，基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere等則能提升它們的數(shù)字化管理水平。
和援凱認為，對國內(nèi)的鋼鐵企業(yè)而言，最重要的是根據(jù)實際情況做好長期規(guī)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么之前就一哄而上。前述中鋼協(xié)專家也提醒稱，在發(fā)展智能鋼廠時，也出現(xiàn)一些鋼企“為了上項目而上項目”，以爭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范疇，則還有待商榷。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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