聚焦智能化再制造 钢铁业定制时代来临

　　设计和建设理念“贪大求洋”；设备运行“大马拉小车”；大量设备“带病工作”……这些都是目前我国冶金装备服役期间的一些“通病”。在整个行业微利运行的背景下，冶金装备智能化与在役再制造已经上升至战略高度，大规模生产即面向用户的规模化定制时代即将来临。

　　在日前举行的2014年钢铁行业技术创新大会上，冶金自动化研究院总工程师李崇坚表示，未来冶金装备智能化与在役再制造应该重点发展监控智能化，设备与工艺相匹配，提高整体系统能效等。为此，设计层面要从系统工艺能效出发，修改设备设计规范和标准；示范工程需要安排技术样板示范、应用工程示范、工厂示范，并且建立设备远程监控和能效监测平台。

　　中国工程院院长周济表示，冶金设备智能化与在役再制造是“制造强国”战略的重要组成部分，它紧密切合数字化、智能化、网络化等新一轮科技革命和产业变革的核心技术，将信息化技术与制造技术深度融合，发展“工业互联网”理念。

　　装备水平跻身先进

　　为探索冶金装备智能化与在役再制造的发展战略和具体路径，中国钢铁工业协会、钢铁企业、高校和研究院所于2003年12月27日成立了高端能源动力机械健康与能效监控智能化发展战略研究暨流程工业机械装备在役再制造工程战略研究冶金项目组。目前，项目组已经形成了研究报告初稿。

　　研究报告显示，在焦化生产上，目前我国共有2200多座焦炉，65孔以上的焦炉55座。在炼铁生产上，全国共有1480多座高炉，1000m3以上大型高炉480多座；高炉炼铁装备主要包括高炉鼓风机，高炉除尘风机，冷却水泵等。在炼钢生产上，我国钢铁企业拥有约810座转炉，近360座电路；炼钢生产用电占冶金生产用电的25%。此外，在轧钢生产环节，我国共有宽带钢热连轧机81套，产能约2.32亿吨；中厚板轧机76套，产能约0.92亿吨；今年投产的轧钢生产线集成当代最先进轧钢技术，采用分布式计算机系统进行传动控制、基础自动化控制等，为高品质钢铁材料生产奠定了基础。

　　然而，目前我国冶金工业可持续发展依然面临不少问题，一方面产能严重过剩，产能利用率不足70%；另一方面节能减排任务十分艰巨，一些地区钢铁污染排放已经超出环境承载能力，大多数钢铁企业没有实现污染物达标排放，与国家节能环保要求存在巨大差距。

　　在此背景下，冶金设备的智能化与在役再制造显得尤为重要。根据定义，装备在役再制造是指运用信息化、智能化技术对在线运行的装备进行技术改造，旨在实现冶金机械装备的安全、健康运行，装备与生产工艺的匹配，促使系统高效运行和冶金生产的节能减排；同时适应钢铁产业向规模化定制转变的需要。

　　智能化水平亟待提升

　　研究报告认为，现阶段我国冶金装备的服役状态主要呈现如下三个特点：其一，经过30多年“大炼钢铁”的高速发展，我国冶金装备水平大幅提高，但装备普遍贪大求洋，设计和建设理念不科学，设备运行“大马拉小车”；其二，国内冶金设备与生产工艺结合不够。先进的冶金装备缺少生产数据的挖掘利用，设备运行与生产工艺、产品质量不适应，设计和实际运行“大马拉小车”现象严重。其三，在当前产能过剩的背景下，钢铁企业利润下降，设备维护和备件更新面临困难，大量冶金机械设备“带病工作”。

　　以轧钢生产设备为例，国内轧钢设备利用率普遍较低，主力轧钢设备热轧、冷轧、中板和无缝管轧线的产能利用率仅为72%、50%、74%和70%。并且，设备生产消耗大，包括金属损失多、轧辊等操作更换件消耗大，轴承等机电设备备品备件消耗大，油、水、电、燃气等能源介质消耗大。此外，产品质量也不稳定，主要是高端产品的性能和质量不稳定，如无缺陷表面轿车用钢与国际先进水平差距较大，取向电工钢成材率低于70%（日本达到80%以上）。产品同质化、无特色严重，在国际市场竞争力不够。

　　研究报告显示，我国冶金机械装备在智能化方面还与国外存在差距。国外大型冶金机械和电气装备制造商，如SMS、VAI、三菱、Siemens、ABB、东芝等提供的冶金装备都有完备的设备信息检测和故障诊断系统，对设备状态实施在线监测。而国内大多设备没有信息检测和故障诊断系统，即使引进设备也处在离线监测状态。

　　并且，国外大型冶金装备都具有设备远程监控系统，设备运行状态和故障信息通过网络传递到远程的制造商设备监测中心。监测中心对设备故障进行精密分析和诊断，为设备健康维护提供了良好平台，提升了设备的现代化管理水平，有利于充分挖掘设备潜力，盐城设备使用期限。相比之下，尽管以陕鼓为代表的一批企业已经建立了远程监测诊断中心，但总的来说，国内只有引进设备和少数国产设备配有远程监控系统，并且“离线”，信息不沟通，少有在线远程监控服务。

　　此外，将装备信息与工艺紧密结合也是国外先进冶金设备的典型特征。例如，奥钢联VAI-SIEMENS提供的连铸机可以通过设备运行状态信息判断铸坯质量，以确定是否采用热轧生产工艺。而国内引进装备信息与工艺结合应用不够充分。

　　值得一提的是，物联网、云计算技术已经开始应用于冶金装备研发领域。“借助先进的物联网平台，企业可以自动、实时、准确、详实地获取钢铁生产中的各方面信息，为企业管理与系统维护提供更好的服务。”李崇坚说。

　　规模化定制时代来临

　　研究报告认为，我国钢铁产业模式正在面临重大转变，大规模生产即面向用户的规模化定制时代已经来临。

　　在李崇坚看来，数字化、网络化、智能化技术，使规模制造与定制化有机地融为一体，不仅将用户需求充分体现在产品设计、生产和使用的各个环节，形成了全新的产业模式，还将工业互联网应用到制造业，实现产业形态从生产型制造向服务型制造的转变。

　　更为重要的是，在钢铁行业产能过剩、微利运行的情况下，从客户需求出发，建设以客户驱动的现代冶金企业集成制造管理系统，在质量、生产、成本、物流管理等各方面形成规模化定制生产体系，能够实现大规模定制下的个性化服务管理创新，精益制造下的生产全过程动态成本控制，以及生产制造过程的敏捷化。

　　纵观国内企业，宝钢已经在规模化定制领域进行了有益的探索，并且初见成效。作为中国最大的钢铁企业，针对规模大、流程长的特点，宝钢在ERP、MES系统的基础上，自主研发了炼钢—轧钢流程生产组织优化系统，研制了虚拟制造和离散事件仿真平台，实现了人机互动的自适应优化，使得按订单排产时间从4小时缩短到10分钟，大幅提升了计划系统的效率和生产的适应能力。