本報(bào)記者 張鷹
上篇（詳見本報(bào)11月1日02版），我們介紹了浦項(xiàng)制鐵智能工廠通過PosFrame（智能數(shù)據(jù)中心）實(shí)現(xiàn)企業(yè)所有數(shù)據(jù)收集和標(biāo)準(zhǔn)化管理的過程。這是浦項(xiàng)制鐵推進(jìn)智能工廠建設(shè)的基礎(chǔ)和核心。那么具體到各個(gè)生產(chǎn)流程，浦項(xiàng)制鐵是如何推進(jìn)智能制造的？本文將列舉大量相關(guān)案例，使您對(duì)智能工廠的理解不再僅停留于模糊、抽象的概念。
小批量訂單處理變“聰明”
浦項(xiàng)制鐵的訂單管理部門負(fù)責(zé)整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)的規(guī)劃。該部門的關(guān)鍵任務(wù)之一是處理小批量訂單——這些小批量訂單數(shù)量太少，通常不能滿足鋼鐵廠的最低產(chǎn)量要求。
在智能化之前，工人需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)小批量訂單進(jìn)行分析和處理。但由于人為失誤的存在，有時(shí)，一些小批量訂單會(huì)被遺漏；有時(shí)，一些緊急訂單甚至?xí)诲e(cuò)誤地歸類為小批量訂單，并最終耽誤生產(chǎn)。一旦發(fā)生這種失誤，工人必須花費(fèi)大量時(shí)間找到相關(guān)訂單并重新進(jìn)行分類。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，這一過程通常需要6個(gè)多小時(shí)。而工人處理全部小批量訂單的平均時(shí)間約為12個(gè)小時(shí)。
如今，浦項(xiàng)制鐵訂單管理部門的智能系統(tǒng)可以自動(dòng)組織小批量訂單生產(chǎn)，還可通過自主學(xué)習(xí)功能對(duì)訂單進(jìn)行評(píng)估。為了使生產(chǎn)成本最低化，該系統(tǒng)可以對(duì)計(jì)劃生產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)判，并視情況將小批量訂單與其他訂單合并處理。與之前的12個(gè)小時(shí)相比，新的智能化訂單處理流程僅需要1個(gè)小時(shí)。
智能煉鐵技術(shù)成為韓國“國家核心技術(shù)”
浦項(xiàng)制鐵煉鐵廠的智能系統(tǒng)可對(duì)爐內(nèi)通風(fēng)情況、鐵水溫度等多種因素進(jìn)行綜合控制；而在過去，這些都基本依靠體力勞動(dòng)。
在推進(jìn)煉鐵智能化過程中，浦項(xiàng)制鐵定義了影響爐況的變量，然后對(duì)各種信息進(jìn)行整合。從技術(shù)上講，這個(gè)過程叫作“數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化”。2017年，浦項(xiàng)制鐵開始加速構(gòu)建自動(dòng)控制系統(tǒng)，賦予智能系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)功能，并使其實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在變量的預(yù)測(cè)和控制?，F(xiàn)在的浦項(xiàng)制鐵煉鐵廠，鐵水溫度通過物聯(lián)網(wǎng)成為數(shù)據(jù)，高清攝像機(jī)定期對(duì)原料和燃料進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，煉鐵流程高效又便捷。
即使當(dāng)前的爐況是令人滿意的，智能系統(tǒng)也會(huì)不斷追求卓越，以確保爐況始終保持在最佳狀態(tài)。浦項(xiàng)制鐵2號(hào)高爐作為韓國首個(gè)智能煉鐵技術(shù)的試驗(yàn)基地，在應(yīng)用智能系統(tǒng)后，鐵水日產(chǎn)量提高了240噸。今年7月份，應(yīng)用于浦項(xiàng)制鐵2號(hào)高爐的智能技術(shù)被確定為韓國“國家核心技術(shù)”。
PTX系統(tǒng)讓高溫測(cè)量更精準(zhǔn)
煉鋼作業(yè)需要極高的溫度，很難對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這增加了煉鋼作業(yè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工人經(jīng)驗(yàn)的依賴。這也就意味著，在這一過程中，變化和失誤不可避免。
為解決這一問題，浦項(xiàng)制鐵第二煉鋼廠開發(fā)了一個(gè)綜合控制系統(tǒng)——PTX系統(tǒng)，可對(duì)從轉(zhuǎn)爐到連鑄過程中的時(shí)間、溫度和配料等因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煉鋼作業(yè)中可能涉及的12.5萬個(gè)程序的數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化。
在應(yīng)用PTX系統(tǒng)之前，浦項(xiàng)制鐵煉鋼廠的溫度測(cè)量準(zhǔn)確度為80%，而如今，智能系統(tǒng)對(duì)溫度的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度達(dá)到90%，原材料的使用也變得更加高效。
缺陷預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單快捷又經(jīng)濟(jì)
生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制至關(guān)重要，但把每個(gè)材料都仔細(xì)檢查一遍是不現(xiàn)實(shí)的。因此，典型的檢查一般是對(duì)樣品材料進(jìn)行徹底的表面檢查，如果在特定樣品中發(fā)現(xiàn)任何異常，就必須回收同批生產(chǎn)的所有其他材料，然后進(jìn)行徹底檢查。
為縮短樣品檢查時(shí)間，浦項(xiàng)制鐵通過應(yīng)用人工智能技術(shù)，在大量收集煉鋼和連鑄過程數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了缺陷預(yù)測(cè)模型。該模型根據(jù)已設(shè)定好的構(gòu)成質(zhì)量異常的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行缺陷預(yù)測(cè)，能精準(zhǔn)篩選出有缺陷的材料，避免了不必要的測(cè)試環(huán)節(jié)，并能指出缺陷產(chǎn)生的原因。該模型自2018年3月份投入使用以來，運(yùn)行效果良好，有望每年節(jié)省6億韓元（約合51.86萬美元）。
平直度測(cè)量用上人工智能
厚板產(chǎn)品經(jīng)過板坯加熱工序和兩道軋制工序后，根據(jù)客戶要求，進(jìn)行加速冷卻處理，這個(gè)過程被稱為熱機(jī)械控制工藝(TMCP)。TMCP包括向鋼板噴射高速水，使其迅速冷卻到指定的溫度，以提高鋼板的強(qiáng)度和焊接能力。特殊的設(shè)備和先進(jìn)的噴水技術(shù)是實(shí)現(xiàn)該工藝的前提。如果沒有精準(zhǔn)的操控，鋼板的平直度就會(huì)受到影響。
過去，厚板的兩個(gè)平直度是人工分析得出的，一次是在TMCP處理后，板材很熱時(shí)（熱平直度），另一次是在板材冷卻后（冷平整度）的剪切過程中。用人工的方式測(cè)量平直度是非常耗時(shí)的，而且對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的工程師來說也是一個(gè)挑戰(zhàn)。
通過分析影響熱軋板形和冷軋板形的因素，浦項(xiàng)制鐵光陽鋼鐵廠建立了一個(gè)模型，并最終得出了獲得最佳板形的條件?，F(xiàn)在，現(xiàn)場(chǎng)的工程師們無須耗時(shí)費(fèi)力，僅僅通過監(jiān)控該模型產(chǎn)生的最佳工況數(shù)值，就可以確保軋制過程的順利進(jìn)行。據(jù)了解，目前浦項(xiàng)制鐵光陽鋼鐵廠TMCP后產(chǎn)品的修正需求已減少到50%，每年可節(jié)省約13億韓元（約合112.31萬美元）。
表面處理走向智能
連續(xù)鍍鋅線(CGL)可對(duì)冷軋卷板進(jìn)行連續(xù)熱處理，并將其置于鋅鍋中，最終制成鍍鋅鋼板。浦項(xiàng)制鐵的Giga鋼（“千兆鋼”）就是通過CGL生產(chǎn)出來的。
當(dāng)板材從鋅鍋中取出后，氣刀通過在鋅表面凝固之前將其切斷來控制涂層的量。由于每個(gè)產(chǎn)品的目標(biāo)涂層重量不同，且只有在完成氣刀切割和凝固工序后才能測(cè)量涂層重量，涂層重量的控制極具挑戰(zhàn)性。
為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，浦項(xiàng)制鐵研發(fā)了基于AI（人工智能）的涂層重量控制模型，可對(duì)板材厚度、寬度、操作條件和目標(biāo)涂層重量等指標(biāo)進(jìn)行精確管理。在使用該模型前，浦項(xiàng)制鐵預(yù)測(cè)涂層重量的準(zhǔn)確率為89%，現(xiàn)在準(zhǔn)確率已達(dá)到99%。與智能煉鐵技術(shù)一樣，浦項(xiàng)制鐵的智能表面處理技術(shù)也被韓國政府指定為“國家核心技術(shù)”。
智能工廠為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航
智能生產(chǎn)的過程最大程度地降低了人為失誤發(fā)生的概率，同時(shí)，客觀、準(zhǔn)確的大數(shù)據(jù)分析也成為企業(yè)高層決策的一大重要助力。這是不是意味著人類的勞動(dòng)將變得可有可無？并不是。推行智能制造技術(shù)的初衷，除了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量以外，還包括降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度和保障員工安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和人類之間的高效協(xié)同。
一家真正智能的鋼鐵廠始終將打造安全放心的工作環(huán)境放在首位。浦項(xiàng)制鐵也不例外。為加強(qiáng)安全和質(zhì)量管理，浦項(xiàng)制鐵開發(fā)了一套智能閉路電視系統(tǒng)，并在光陽鋼鐵廠3號(hào)表面處理廠、2號(hào)煉鋼廠、1號(hào)焦化廠和浦項(xiàng)鋼鐵廠2號(hào)板材廠安裝應(yīng)用。與普通的只記錄視頻片段的閉路電視不同，該智能閉路電視系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)設(shè)施所處的模式和正在進(jìn)行的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到任何異常時(shí)，會(huì)立即通知相關(guān)人員。
比如，在表面處理工廠，該系統(tǒng)的智能攝像頭可檢測(cè)到線圈末端的細(xì)微色差，從而對(duì)潛在的質(zhì)量缺陷做出及時(shí)反應(yīng)。
又如，該系統(tǒng)的熱成像攝像機(jī)，可進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)以預(yù)防火災(zāi)。
《中國冶金報(bào)》（2019年11月08日 02版二版）
