本報記者 張鷹
我們介紹了浦項制鐵智能工廠通過PosFrame（智能數(shù)據(jù)中心）實現(xiàn)企業(yè)所有數(shù)據(jù)收集和標準化管理的過程。這是浦項制鐵推進智能工廠建設的基礎和核心。那么具體到各個生產(chǎn)流程，浦項制鐵是如何推進智能制造的？本文將列舉大量相關(guān)案例，使您對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”
浦項制鐵的訂單管理部門負責整個鋼鐵生產(chǎn)的規(guī)劃。該部門的關(guān)鍵任務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)標準對小批量訂單進行分析和處理。但由于人為失誤的存在，有時，一些小批量訂單會被遺漏；有時，一些緊急訂單甚至會被錯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，工人必須花費大量時間找到相關(guān)訂單并重新進行分類。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，這一過程通常需要6個多小時。而工人處理全部小批量訂單的平均時間約為12個小時。
如今，浦項制鐵訂單管理部門的智能系統(tǒng)可以自動組織小批量訂單生產(chǎn)，還可通過自主學習功能對訂單進行評估。為了使生產(chǎn)成本最低化，該系統(tǒng)可以對計劃生產(chǎn)量進行預判，并視情況將小批量訂單與其他訂單合并處理。與之前的12個小時相比，新的智能化訂單處理流程僅需要1個小時。
智能煉鐵技術(shù)成為韓國“國家核心技術(shù)”
浦項制鐵煉鐵廠的智能系統(tǒng)可對爐內(nèi)通風情況、鐵水溫度等多種因素進行綜合控制；而在過去，這些都基本依靠體力勞動。
在推進煉鐵智能化過程中，浦項制鐵定義了影響爐況的變量，然后對各種信息進行整合。從技術(shù)上講，這個過程叫作“數(shù)據(jù)標準化”。2017年，浦項制鐵開始加速構(gòu)建自動控制系統(tǒng)，賦予智能系統(tǒng)自主學習功能，并使其實現(xiàn)對潛在變量的預測和控制。現(xiàn)在的浦項制鐵煉鐵廠，鐵水溫度通過物聯(lián)網(wǎng)成為數(shù)據(jù)，高清攝像機定期對原料和燃料進行實時監(jiān)測，煉鐵流程高效又便捷。
即使當前的爐況是令人滿意的，智能系統(tǒng)也會不斷追求卓越，以確保爐況始終保持在最佳狀態(tài)。浦項制鐵2號高爐作為韓國首個智能煉鐵技術(shù)的試驗基地，在應用智能系統(tǒng)后，鐵水日產(chǎn)量提高了240噸。今年7月份，應用于浦項制鐵2號高爐的智能技術(shù)被確定為韓國“國家核心技術(shù)”。
PTX系統(tǒng)讓高溫測量更精準
煉鋼作業(yè)需要極高的溫度，很難對溫度進行實時監(jiān)測，這增加了煉鋼作業(yè)對現(xiàn)場工人經(jīng)驗的依賴。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，浦項制鐵第二煉鋼廠開發(fā)了一個綜合控制系統(tǒng)——PTX系統(tǒng)，可對從轉(zhuǎn)爐到連鑄過程中的時間、溫度和配料等因素進行監(jiān)測和控制，實現(xiàn)了對煉鋼作業(yè)中可能涉及的12.5萬個程序的數(shù)字化和標準化。
在應用PTX系統(tǒng)之前，浦項制鐵煉鋼廠的溫度測量準確度為80%，而如今，智能系統(tǒng)對溫度的預測準確度達到90%，原材料的使用也變得更加高效。
缺陷預測簡單快捷又經(jīng)濟
生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制至關(guān)重要，但把每個材料都仔細檢查一遍是不現(xiàn)實的。因此，典型的檢查一般是對樣品材料進行徹底的表面檢查，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，然后進行徹底檢查。
為縮短樣品檢查時間，浦項制鐵通過應用人工智能技術(shù)，在大量收集煉鋼和連鑄過程數(shù)據(jù)的基礎上，建立了缺陷預測模型。該模型根據(jù)已設定好的構(gòu)成質(zhì)量異常的標準進行缺陷預測，能精準篩選出有缺陷的材料，避免了不必要的測試環(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，進行加速冷卻處理，這個過程被稱為熱機械控制工藝(TMCP)。TMCP包括向鋼板噴射高速水，使其迅速冷卻到指定的溫度，以提高鋼板的強度和焊接能力。特殊的設備和先進的噴水技術(shù)是實現(xiàn)該工藝的前提。如果沒有精準的操控，鋼板的平直度就會受到影響。
過去，厚板的兩個平直度是人工分析得出的，一次是在TMCP處理后，板材很熱時（熱平直度），另一次是在板材冷卻后（冷平整度）的剪切過程中。用人工的方式測量平直度是非常耗時的，而且對于現(xiàn)場的工程師來說也是一個挑戰(zhàn)。
通過分析影響熱軋板形和冷軋板形的因素，浦項制鐵光陽鋼鐵廠建立了一個模型，并最終得出了獲得最佳板形的條件。現(xiàn)在，現(xiàn)場的工程師們無須耗時費力，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行。據(jù)了解，目前浦項制鐵光陽鋼鐵廠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)可對冷軋卷板進行連續(xù)熱處理，并將其置于鋅鍋中，最終制成鍍鋅鋼板。浦項制鐵的Giga鋼（“千兆鋼”）就是通過CGL生產(chǎn)出來的。
當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。由于每個產(chǎn)品的目標涂層重量不同，且只有在完成氣刀切割和凝固工序后才能測量涂層重量，涂層重量的控制極具挑戰(zhàn)性。
為了應對這一挑戰(zhàn)，浦項制鐵研發(fā)了基于AI（人工智能）的涂層重量控制模型，可對板材厚度、寬度、操作條件和目標涂層重量等指標進行精確管理。在使用該模型前，浦項制鐵預測涂層重量的準確率為89%，現(xiàn)在準確率已達到99%。與智能煉鐵技術(shù)一樣，浦項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，客觀、準確的大數(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強度和保障員工安全生產(chǎn)，實現(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。浦項制鐵也不例外。為加強安全和質(zhì)量管理，浦項制鐵開發(fā)了一套智能閉路電視系統(tǒng)，并在光陽鋼鐵廠3號表面處理廠、2號煉鋼廠、1號焦化廠和浦項鋼鐵廠2號板材廠安裝應用。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)設施所處的模式和正在進行的動作進行監(jiān)測和分析。當系統(tǒng)識別到任何異常時，會立即通知相關(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到線圈末端的細微色差，從而對潛在的質(zhì)量缺陷做出及時反應。
又如，該系統(tǒng)的熱成像攝像機，可進行自動探測以預防火災。
