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汇聚企业发展的“智慧动力”丨首钢京唐推进智能化工厂建设纪实

汇聚企业发展的“智慧动力”丨首钢京唐推进智能化工厂建设纪实 首钢京唐
2022-09-14
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走进首钢京唐运输部5G应用智能仓库,几百米厂房内空无一人,两台无人驾驶的天车在紧张有序地吊装着成品冷轧卷。

在MCCR产线,最后一道卷取工序完成后,智能运卷车缓缓行驶过来,载上新下线的板卷自动运行,经过全自动打包喷号后,顺着钢卷运输线行驶至智能成品库区……

随着信息技术的飞速发展,建设智能化工厂已成为行业重要发展趋势。近年来,首钢京唐借助5G网络、云数据平台、大数据等技术深度融合数字化、智能化工序,持续推进智能工厂建设,使企业安全生产水平、效率效益不断提高。

在数字化、智能化发展的道路上,京唐人的脚步从未停歇过。紧盯高质量发展目标,立足系统、装备、管理等实际。首钢京唐大力实施科技创新和智能化建设,在“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的目标指引下,建通道、搭平台、做系统。2021年至今,首钢京唐通过智能化改造,1580产线和2250产线智能排程系统、炼钢套筒窑数据采集、中厚板智能计量管理系统、码头散货信息移动管理系统等9处实现远程控制、监测……一条更有效、更高效、更切合实际的可持续发展的智能化工厂建设蓝图清晰呈现在京唐人面前。


紧扣时代发展脉搏,借数字经济蓬勃发展之势,首钢京唐瞄准全面实现“四个一流”目标,智能化建设悄然提速,并据此提出“应用信息化、智能化技术,加速推动数字化、智能化转型发展,将京唐建设成智能化钢铁厂”的战略构想。

智能化制造是当今制造业的发展趋势和核心技术,也是工厂转型发展的重要方向。首钢京唐深刻认识到,智能化是企业迈向高质量发展的必然选择,对于提升企业安全生产水平、保障经营生产稳定具有重要意义,势必成为企业转型升级的核心驱动力。

智能化建设是一个多系统、多层次、多技术、多专业相互融合的复杂系统工程,为迅速找到适合京唐实际的智能化建设道路,首钢京唐信息计量部分层级召开专题会议,由部领导带队、相关人员参与,选择重点区域召开上百次智能化建设调研座谈会,逐步摸索出京唐智能化建设总体框架。成立了由信息计量部、热轧部、冷轧部、镀锡板事业部、中厚板事业部等单位领导任组长的智能化建设领导小组,下设专项推进办公室,建立了月度推动、季度总结、年度考核和工作通报等制度机制,逐级压实责任,分工分头推进。“京唐的智能工厂建设要有‘一盘棋’思维,从设计、路径、评价等方面都要建立起完备的管理体系。”信息计量部部长郭亮说,“我们必须要通过体系思维,加强各单位的协同,使管理数据、生产数据、质量数据有序流通,支撑公司加速推进数字化、智能化转型发展。”

智能化工厂怎么建?智能化转型关键在于集智聚力。首钢京唐在智能工厂的建设中,始终秉持“业务驱动、流程优化、数据支撑、系统固化”的思想,在机制建设、业务与系统融合、推动产销一体化以及人才培养、协同作战上下功夫、做文章。在智能工厂体系建设初期,最困难的就是智能工厂怎么建,建成什么样,如何评价。没有可以借鉴的方案,更没有图纸、资料。对京唐来说,一片“空白”。在负责体系建设的技术专家宋海洋带领下,为了尽快弄清楚智能工厂建设体系框架,技术人员加强与生产、设备、质量、工艺等不同专业沟通,梳理各专业工作流程,与现场操作人员讨论操作细节。了解各专业需求和建议,同时加强与宝钢、马钢等企业加强技术交流。经过反复论证、调研、交流、学习,一套适合京唐的《智能工厂建设标准》形成了。该标准将京唐智能工厂体系架构映射成智能运营、智能生产、智能装备三个层级,明确智能工厂设计范围,总结关键技术和主要特征,为智能工厂建设指明了方向。此标准还对智能工厂的成熟度,从综合、单项两个方面进行评价,从设计到评价形成一个完整闭环。

有了智能工厂建设总体框架,还需要到实践中去检验可操作性。宋海洋团队联合热轧部、冷轧部、镀锡板事业部、中厚板事业部四个部门,成立了四个智能工厂工作小组。在智能化工厂建设体系框架下,针对四个部门自身存在的问题,对标先进,形成详细的技术方案和分步实施计划,按照计划有序、稳步推进。

时光荏苒,岁月如梭。基于“环境优雅、操作简单、管理有序”的理念,按照“先试点,后推广,点、线、面同步推进”的实施策略,以自动化、智能化、无人化为发展方向,京唐智能化建设如火如荼:

——围绕物流库区管理能力和协同效率,实施了智能化无人库区9个,在建2230冷轧中间库1个;

——围绕提升智能化制造能力,通过产线控制系统模型优化,实施了产线智能控制无人操作项目 4个;

——围绕改善作业岗位工作环境,实施了拆捆带、贴标签、捞锌渣等机器人项目 66 个;

——为占领前沿技术制高点,进行冷轧酸洗智能库区 5G 环境下的应用研究……

时间在不停变化,然而不变的是京唐人矢志不渝发展智能制造的决心,不变的是京唐人持之以恒推动数字化转型的恒心。正是有了这份执着的追求,才有了“京唐智造”全面推进的坚实基础。


顺应时代转变,智能工厂建设可谓应时而谋。

在智能制造之路上,首钢京唐通过架设工业互联网、云计算、移动APP等网络终端和物联网、智能管控、知识库、大数据等平台,赋能“数字大脑”建设,积极探索企业管理新路径,初步体现出智能制造的优势。

如今,在京唐各生产线上,各工序设备根据生产计划、物料状态等信息自动下载工单并按需启动,工艺参数自动识别、校验、下达,系统自动检测过程中若发现异常,会自动推送预警信息……

在京唐,智能化气息扑面而来。

在推进生产管理扁平化的过程中,智能系统能够结合工艺路线、生产节拍和设备配置,实施产线仿真、智能排产、生产条件自动验证、工序间自适应联动,在实现生产线无人或少人生产的同时,推动了生产组织、工艺质量、设备管理和员工工作方式的变革。

围绕探索建立数据分析系统,制造部以生产批次为对象,全面归集生产过程数据,促进实现生产、岗位绩效即时评价,并结合专业化网格分工,作业部管理和技术人员通过量化数据发现、分析、解决问题,推动形成了沟通极度透明、反应极其迅速、决策去中心化的敏捷型团队,为工序管理和技术改善提供了全新动力。

“企业拉开了智能制造的序幕,也尝到了智能制造的甜头。”京唐制造部副部长刘文广说,“智能工厂建设,是一项系统工程。只有持续深化智能制造技术研究与应用,才能保证企业高质量发展方向正确、工作有序、成果有效。”

天车无人驾驶已逐渐成为新时代行业发展和竞争的必然选择,而5G技术的应用又为智能无人天车插上了腾飞的翅膀。京唐在建设5G智能无人天车之初,由于没有可借鉴的经验,视频回传时运行经常卡顿,造成天车自主操作的效率低。针对这种情况,负责智能无人天车建设的智能制造主管陈成,迅速行动,他查阅大量5G技术资料,深入现场开展5G实验,认真分析设备结构、软件、程序。经过上百次的实验后,他们通过优化现场5G网络覆盖参数、将用户平面功能(UPF)设备下沉到厂区降低数据延时等措施,一举解决了问题,在此基础上他们还充分利用5G网络高速率、大容量、低时延的特点,创新性地将5G网络与工业互联网络融合。5G智能天车的应用,大大提升了生产管控能力和作业效率,经测算提升操作效率10%以上,降低用工需求70%以上,年节约人工成本超200万元。京唐开创了5G+智能化钢铁厂融合发展新模式。

作为制造企业,质量控制是一个硬指标。智能制造的方向,也必然要围绕“质控”做足“智控”文章。原来中厚板3500毫米产线轧机无板形控制系统,设备能力受限,轧制节奏慢,不能进行薄规格自动轧制。于是,技术人员通过研究,将大数据挖掘、人工智能和传统机理模型技术应用于中厚板轧制节奏和板形控制上,对自动化控制系统进行优化升级,在提升产线生产节奏的同时,实现了全规格产品板形的自动控制。钢板成材率提高了0.97个百分点,同时薄规格钢板带出品率由1.57%下降至1.05%。此举创造年效益1200余万元。

物联网、大数据、人工智能等新兴技术,正在成为企业经营管理升级的“金手指”。京唐设备系统通过EQMS系统与智能运维平台双平台的建设与推进,开启了智能运维的新实践。以信息化为支点,深化点检、维检、备材三大支撑体系建设,搭建了覆盖设备采购、安装、维护、状态、报废等环节的设备全寿命周期管理,实现了业务在系统中运行、数据在系统中共享、知识在系统中传承,从而实现设备管理科学、高效、智慧发展。“智能制造建设的重点在于互联互通设备协同、机器人员岗位协同、数据融合信息系统、流程贯通部门协同、横向集成产业协同,而设备的智能运维就是智能制造必不可少的部分。”设备部智能运维中心负责人张本昕说,“设备系统的管控要满足智能化达到一个新的层次,作为数据存储、交互和处理核心软件平台的重要性将不断加强。”

在京唐,物联网技术构建了工厂的“眼睛”。传感器、RFID电子标签代替传统人工监视,海量生产数据通过边缘计算、流式计算与分布式存储技术,实现从“信息孤岛”到“全域集成”的变革。京唐在设备数字化、智慧运维等需求上,建立了数据标准统一、信息安全可控的工业互联网平台——设备数字化智慧运维平台。依托智能运维平台,围绕“设备状态监测”京唐设备管理已实现旋转设备振动远程诊断、液压油品状态监测、高压电缆及卷筒局放在线检测等状态监测方式。“比如,8月份刚刚投入的2250热轧粗轧高压液压站介质状态在线监测,对于油品水含量、温度、介电常数等关键指标出现异常,平台会自动出现报警显示,对于滤芯寿命在平台也会有预警提醒,大大提高了管理效率。”张本昕介绍道。

从一张白纸到初见成效,首钢京唐实施智能化工厂建设,给整个公司带来了显著的变化,京唐人手持“妙笔”书写新蓝图,真正让智能化从“纸上”走向现实,走向未来。


智能化网络规模在京唐已形成。京唐趁热打铁,依托首钢集团产销一体化,积极推动两化融合体系和测量体系建设,发挥“网信委”统筹协调作用,围绕“需求、数据、权限、安全”四个方面,进一步深化信息化、智能化与多专业协同发展。

首钢京唐着手将信息技术、自动控制、计量技术、网络服务、数据库技术与生产管理有机融合,规划安全、高效的企业信息化架构,设计“物料、测点、产线、批号”编码体系,做到“数出一源”,消除信息孤岛,这是企业信息化建设必须要解决的问题。

走进首钢京唐生产管控中心,30多米长、2米多宽的液晶大屏映入眼帘。“这里集中整合了京唐全流程工艺技术、产品质量、设备运行、能源环境、销售物流、安全消防等数据,充分利用产销平台大数据,实现了数据共享、过程管控、指挥调度、快速响应等功能,形成了数字化、可视化、集约化、扁平化的集中管控平台。”现场人员王歆介绍说。

京唐根据专业管理需要,进一步整合数据,服务生产。制造部生产管控中心是一个数据中心,但由于专业数据来源分散,专业协同管理缺少及时、准确的数据支撑。“如何解决统计数据多口径问题及数据准确性问题,打通系统间的数据壁垒,是平台建设的重点。” 制造系统开发技术李鹏在集中管控平台开发初期就认识到了理清数据是关键一步。为此,团队成员坚持“用户第一”的原则,多次与制造、运输、设备、能源、保卫等各专业协调沟通,梳理各专业调度过程中所需要的各项数据,明确实际操作的可行性。同时,进一步整合PES、经营决策系统、制造管理系统、PI实时数据库等多个系统的数据,从数据源头到终端用户全面打通。团队成员不断地对平台进行测试、优化,将全流程工艺技术、产品质量、设备运行、能源环境、物流运输、安全消防等数据通过51块大屏进行可视化信息展示。

首钢京唐的生产制造系统使用基于HTML5和WebGL的物联网技术,实时跟踪生产机组运行状态,并实时对生产数据进行统计分析。生产指挥体系在这里充分实现了数据同源、信息共享、高效协同。“在调度职能上,我们对集中管控、区域整合双管齐下,实现扁平化管理。我们还集成了实时天气预报功能,将天气预报与生产计划有机结合。”生产管控中心乙班值班主任郑兴华补充道。“管控中心调度人员通过大屏的可视化实时信息展示,能高效协同制造、设备、运输、能源、保卫等各专业调度处理问题,消除了以往专业调度布局分散的弊端,提升了公司管控调度的科学管理和精准服务水平。”制造部管控调度主任冯学东说。

“信息专业需要站在用户的角度,充分考虑用户在专业管理中的阻碍,运用信息化、智能化手段推动管理的便捷。”针对设备状态依靠人工上报,可能会出现漏报的问题,李鹏团队协同设备专业,将EQMS中设备启停机数据进行整合,自动将各设备的运行、检修、停机情况实时刷新,将停机设备实时报警推送。同时,对公司的130多条产线、设备进行了精细化建模,调度人员不需要来回切换系统,很直观就能掌握实时生产情况。

基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于产品设计、生产制造、运营管理、客户服务等制造活动的各个环节,实现高度自动化、信息化、网络化的新型生产模式,在信息共享、业务协同、管理高效、质量稳定、成本降低、环境友好等方面都发生质的飞跃。

随着自动化控制、5G、人工智能、机器人等先进技术陆续引入京唐,京唐智能化管控平台拥有了63个子系统,数据的实际利用率将提升至95%以上;系统平台接入点增加到近6万个;实现端到端数据延时小于2毫秒,全面实现工序多专业、多部门系统作业和信息化管理,打造“统一平台、多级融合、流程闭环、协同管控”的智能化运行平台。

未来已来。“十四五”期间,首钢京唐将践行“绿色、智能、创新、价值”的理念,充分利用智能远程集控、AI 人工智能、机器视觉、AR远程协作、数字孪生等先进技术,积极推进数字运营管理、智能生产制造、智能物联客户服务、智能集控绿色安全等各项智能制造项目的实施,以“效率、效益、价值”为核心,加速推动数字化、智能化转型发展,将京唐建设成智能化钢铁厂,发挥区域引领和行业示范作用。

End

文字:杨立文 付子君 邱慧

图片:各单位

整合:孙凯

出品:首钢京唐融媒体


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