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中國鋼鐵邁向智能製造 從爐火通明到黑燈工廠

新浪科技 2020-06-29 10:26

原標題:中國鋼鐵邁向智能製造 從爐火通明到黑燈工廠 來源:中國紀檢監察報

27f3-ivrxcex1882101.jpg圖為包鋼鋼管公司內正在作業的管加工接箍搬運機器人。 張浩東 攝

  黑燈工廠,也叫智能工廠,因車間內的機器可以自動運作,無需燈光照明而得名。在去產能的大形勢下,近年來,作為中國傳統製造業支柱產業之一的中國鋼鐵業積極擁抱智能化浪潮。曾經,人們對鋼鐵工業的印象是「傻大黑粗」;如今,依託先進的技術,各大鋼鐵企業早已擺脫過去的生產方式,實現信息化、自動化、無人化、智能化的華麗轉型,展現出全新的生產形態。

  一座智能化的鋼鐵工廠是什麼樣的?生產過程中又運用了哪些高端技術?從中國最早的鋼鐵工業基地之一——包頭鋼鐵(集團)有限責任公司的智能化系統可以管中窺豹。

  自動生產:工業機器人大展身手 貼標打包一氣呵成

  撈渣斗被浸入池內,將池內的鋅渣撈到鋅槽……走進包鋼薄板廠的車間,「工人們」正在生產線上忙碌地工作著。不過,這些工人並不是普通的工人,而是智能化的機器人。

7fa8-ivrxcex1881362.jpg圖為白雲鄂博鐵礦內無人駕駛礦車正在進行鐵礦運輸。 周立波 攝

  將機器人嵌入生產線,代替人去完成高強度、重複性乃至有危險性的勞動,是國內鋼鐵行業邁向智能製造的重要一步。這些自動化設備不僅降低了工人的勞動強度,還提升了工作的準確度,節省了許多成本。薄板廠鍍鋅硅鋼部副部長王永告訴記者,廠里使用撈渣機器人后,出渣率由原先的10%現在降低到了9%,這降低的一個百分點折算到一年裡面,大約就可以節省60萬元。

  目前,包鋼已有多條生產線上崗了工業機器人。在煤焦化工分公司,回收區域硫酸銨自動打包生產線高效運轉,整套生產線由碼垛機器人系統、機器人袋式抓具、自動上袋機等組成,從打包到輸送,整個流程一氣呵成,乾淨利落。在金屬製造公司,自動貼標籤機器人不僅能為鋼卷貼標、掃碼,還能校驗鋼卷信息,確認無誤后才予以放行。金屬製造公司負責智能製造工作的高級技術主管趙建告訴記者,以前公司都是人工進行鋼卷貼標,大概有千分之五的出錯率。機器人嵌入生產線后,每台機器人能代替一個班(約24人)的工人,可提高貼簽效率10%左右,且工序質量明顯提高。在鍊鋼廠,連鑄機自動加渣系統、「一鍵式」鍊鋼模式,讓工廠職工告別了臟與累。鍊鋼廠的工作人員張蒙感慨地說:「以前需要人工用鐵鍬從料包中剷出保護渣來實現加渣操作,大家夏天要忍受高溫下的煙熏火烤,冬天要忍受外面的刺骨寒風,現在臟活累活都有機器人幹了,我們只需操作電腦就行了。」

  包鋼股份設備工程部部長郭偉說:「2019年,我們的機器人項目立項19台,今年又陸續部署了端面打磨機器人、取樣搬運機器人等8種工業機器人,在引進設備的同時,我們也在加強自主研發,目前已規劃了幾台要研發的機器人。」

  智慧礦山:5G網路全面覆蓋 無人設備協同運作

  白雲鄂博,中國最大的鐵—氟—稀土綜合礦床所在地。

  在包鋼的白雲鄂博礦區,每天都能看到幾輛高6.8米,載重170噸的「大塊頭」礦車沿著既定路線,準確無誤地向指定位置運送礦石。你以為,駕駛礦車的一定是經驗豐富的「老司機」,但實際上,這些轉彎靈活、遇到阻礙還會及時剎車的礦車是無人駕駛車輛。

  在礦車明亮的駕駛室內,本應由駕駛員掌控的方向盤現在由電控方向盤代替。油門、制動,全部為電動感測。靠著先進的GPS與視覺感知技術,無人駕駛礦車能夠準確感知周邊環境;而強大的5G邊緣計算能力與核心雲計算能力,讓礦車有了自動分級決策的「大腦」。礦區工作人員楊楠介紹,這些高科技傍身的礦車不僅可以完全按照編程路線行駛,而且不受惡劣環境影響,可以說是風雨無阻。

  作為全國首個無人駕駛運輸運營的露天礦山,包鋼白雲鄂博礦區於2018年8月迎來第一台無人駕駛礦車的實地測驗。如今,在不到兩年的時間內,已有4台無人駕駛礦車在礦區正式上崗了。

  據楊楠介紹,隨著礦車數量的增多,礦區依託5G網路,搭建了遠程智能調度監控平台,建設了「車車—車網—車地」通信系統,實現車輛的遠程操控、自動避障、實時調度。同時構建起「露天鐵礦石石方-鐵礦原石運輸礦卡無人駕駛作業集群」,讓礦車可以協同工作,互相配合,最大程度減少了工程現場作業人員數量。

  自動化的無人礦車,只是白雲鄂博智慧礦山項目的一部分。

  包鋼(集團)公司副總經理、包鋼股份董事長李德剛表示,智能礦山建設是一個複雜的系統工程,目前主要包括三大部分。「第一部分是無人駕駛。除了礦車,我們還有很多鏟車也是遠程操控的。包頭冬天很冷,外面氣溫有時能達到零下30多攝氏度,無人駕駛和遠程操控技術可以減輕工作人員的負擔。」

  第二部分是無人機測繪。「無人機可以對礦山的地理情況進行測繪,並將數據傳回來,我們通過分析數據就能解決每天要采什麼地方、采多少等問題。我們還可以依託數據建立數字模型,優化採礦過程中的管理。」

  第三部分是調度系統,這是智能礦山的核心。「基於上面兩個系統傳送來的數據,我們可以監控整個生產過程並對整個調度系統進行優化,找出最佳的控制方法。目前,正在進行的建設項目有生產智能調度系統、智能礦區安全監控系統、電鏟智能管控系統、牙輪鑽機智能管控系統等。」李德剛說。

1597-ivrxcex1881983.jpg圖為包鋼股份金屬製造公司冷軋「智能倉庫」的無人行車。(資料圖片)

  記者了解到,對於整個礦山系統來說,一個重要關鍵詞就是「數據」。運營中的智慧礦山數據傳輸量非常大,必須依靠5G通信網路才能實現。同時,由於5G傳輸速度很快,網路時延小於20毫秒,可以讓礦山的控制變得更快更及時。

  「在智能化管理下,礦區綜合效益提升10%以上,整體能耗下降5%以上,節能環保水平也顯著提升。」楊楠說,「隨著我們國家5G技術的快速發展,以及工業互聯網的建設,未來的白雲鄂博礦山將會是一座集安全、綠色、智慧、人文及科學於一體的礦山。」

  智能倉庫:各項數據實時上傳 整個流程自動跟蹤

  對於一座智能工廠來說,僅僅在單個的工序點推進智能化是不夠的,還要實現智能製造系統化、集控化和一鍵化的更高目標。

  無人化智能倉庫,這是包鋼從工序智能化走向區域智能化的重要表現。

  在金屬製造公司的冷軋智能倉庫,放眼望去,百米廠房內,只有機械設備在有條不紊、盡職盡責地工作。機器人把標籤貼在鋼卷上,為鋼卷打上二維碼,這些二維碼是鋼卷的「身份證」,是串聯起庫區物聯網的關鍵信息,只要對著它「掃一掃」,相關數據就會實時上傳至庫區管理系統,管理人員可以輕鬆查詢、跟蹤。

  帶著「身份證」的鋼卷在傳輸帶上稍作停留,便被有著兩條巨大吊臂的無人行車吊走入庫。金屬製造公司的技術人員董秉偉告訴記者,這些懸在空中的無人吊機「手腳靈活」,能夠準確識別、吊運鋼卷,且不會對鋼卷產生損耗。同時,它們的安全性能很高,吊機運行的邊界設有黃色安全隔離欄,隔離欄上每隔一段距離都有一道安全門,工作人員想要進入庫區,必須按下門上的紅色按鈕,獲得管理系統的許可,門才會打開,確保了無人庫安全有序運行。

  在庫區的操作室內,管理人員面前的電腦屏幕上正顯示著庫區的三維立體建模,與整個模型外面的庫區的實際運作情況別無二致。負責整套「智能倉庫」設計改造的總工程師石愛文介紹,庫區之所以能實現全流程自動跟蹤和管控,源於它有一個智慧的「大腦」——庫區管理系統,系統擁有龐大的信息網路,可以通過行車智能調度、路徑規劃、垛位分配等功能,完成五條生產線上所有鋼卷的下線入庫、上線出庫、庫內倒垛以及所有行車和地面設備的無人作業,還可以對物料進行實時跟蹤。

  智能倉庫相比傳統倉庫好在哪裡?庫區負責人王凈說:「過去,我們的倉儲系統都是人工找位、吊運、倒卷,很容易出現紕漏和安全生產事故,比如司機不當吊運會影響產品質量,物料在流轉過程中可能產生不必要的損耗。如今,庫區生產實現了智能化,不僅作業時間縮短了,而且鋼卷吊損率下降了90%,作業準確率也大大提升。更重要的是,無人智能庫運行后,減少了36名吊車司機和4名地面人員,目前一個班只有2個人負責吊車生產系統看護和應急操作,每年可節省人工成本479萬元。」

  相關報道顯示,目前包括包鋼、寶鋼等在內的多家國內鋼鐵企業均已實現庫區無人化,一些原先需要開燈作業的崗位具備了滅燈條件。從少人化進而到無人化,從「體力活」到「腦力活」,從工藝智能化到區域智能化,傳統鋼鐵業正一步步向「黑燈工廠」邁進。(本報記者 王雅婧)

【編輯:姜雨薇】