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　　【山東新智造】國家級智能制造試點示范項目巡禮第四期：鋼鐵冶金行業(yè)優(yōu)秀案例
　　
　　山東新智造
　　
　　根據(jù)國家《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》要求，工業(yè)和信息化部已連續(xù)3年開展智能制造試點示范行動，遴選一批智能制造示范工廠和優(yōu)秀場景，在各行業(yè)、各領域選樹一批排頭兵企業(yè)，推進智能制造高質量發(fā)展。近年來，我省積極推進企業(yè)開展“智改數(shù)轉”，不斷完善“市級-省級-國家級”智能制造示范項目梯次培育體系，取得了良好成效。目前，省級智能工廠（數(shù)字化車間、優(yōu)秀場景）977個，累計培育國家級示范工廠35個、優(yōu)秀場景108個，數(shù)量位居全國前列。
　　
　　為進一步宣傳智能制造典型企業(yè)和優(yōu)秀案例，推廣先進經驗，現(xiàn)開展國家級智能制造試點示范項目巡禮宣傳活動，展示優(yōu)秀企業(yè)智能制造轉型發(fā)展經驗，共同學習提高，打造山東“智造”升級版。本期選擇鋼鐵冶金行業(yè)優(yōu)秀案例，讓我們走進石橫特鋼集團有限公司、山東鋼鐵集團永鋒臨港有限公司兩家企業(yè)，感受山東“智造”魅力。
　　
　　一、石橫特鋼集團有限公司
　　
　?。ㄒ唬┢髽I(yè)基本情況
　　
　　石橫特鋼集團有限公司地處山東省肥城市境內，是一個集煉鐵、煉鋼、軋鋼、焦化、化工、物流、機械制造、科研、資本運作為一體的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，占地5500畝，現(xiàn)有職工7000多名，綜合經濟實力連續(xù)多年跨入中國企業(yè)500強之列，被評為國家級智能制造示范工廠揭榜單位、國家級綠色工廠、高新技術企業(yè)、全國和諧勞動關系創(chuàng)建示范企業(yè)、國家企業(yè)技術中心。
　　
　　
　　
　　2016年斥資20億元重組了肥城阿斯德化工，開啟了鋼鐵、化工聯(lián)合的新模式，實現(xiàn)了資源的綜合利用“變廢為寶”；2019年入股了泰安華魯鍛壓機床，推動了跨行業(yè)，跨地區(qū)的高效組合，實現(xiàn)了產業(yè)鏈的上下游延伸，達到了1+1>3的戰(zhàn)略效果。2020年，依照山東省“兩基地四集群”鋼鐵規(guī)劃，泰安特種建筑用鋼產業(yè)集群一期工程順利投產。截至目前，錨桿鋼筋全國市場占有率超過60%，是全國最大的生產供應基地，電力角鋼市場占有率第一位，在國內市場處于行業(yè)領先地位。
　　
　　（二）智能工廠建設先進經驗
　　
　　精品特種鋼全流程智能示范工廠是泰安特種用鋼產能置換項目，由2座1460立方米高爐生產線、2座轉爐及連鑄生產線、2條燒結生產線、2條棒材生產線組成。利用“可視化”高爐系統(tǒng)、遠程支撐系統(tǒng)、一體化煉鐵管控平臺等實現(xiàn)工藝流程、物質能源、設備信息精確控制。引進國際先進的循環(huán)流化床半干法脫硫、高效SCR脫硝、微克級布袋除塵等技術，配套煤氣、蒸汽、爐渣、鐵碳元素和工業(yè)用水五大循環(huán)回收利用工程，以此來打造“綠色鋼城”。
　　
　　1.數(shù)字孿生工廠
　　
　　石橫特鋼精品特種鋼全流程智能示范工廠在建設過程中，在熱連軋過程、智能料場、轉爐煉鋼、方坯連鑄、棒材加熱、棒材軋制等多個環(huán)節(jié)應用建模仿真、多模型融合等技術，對實體系統(tǒng)和設備進行了量化表達，構建了裝備、產線、車間、工廠等不同層級的數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過物理世界和虛擬空間的實時映射，將工藝與量化的物理實體模型結合起來，形成對最終產品質量的數(shù)字化表達，提高模型預測與設定精度，并能夠基于模型進行數(shù)字化運行和維護。
　　
　　
　　
　　智能料場自動化數(shù)字孿生工廠
　　
　　2.生產計劃優(yōu)化
　　
　　在生產計劃優(yōu)化環(huán)節(jié)，構建完善公司級ERP企業(yè)資源管理系統(tǒng)，并與生產管理系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、質檢系統(tǒng)及各車間L2平臺系統(tǒng)進行了集成。建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)收集交換平臺，實現(xiàn)ERP與MES、遠程智能計量等不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)一貫制管理；建設資源計劃平衡平臺，實現(xiàn)資源在產線間成本最優(yōu)、產能相對平衡的精益化生產；建設物料結算平臺，實現(xiàn)采購、銷售的統(tǒng)一結算管理。應用了訂單管理、生產計劃/排程、生產跟蹤、調度與實績管理、半成品/成品庫存管理、廠內物流計劃與調度管理等功能，實現(xiàn)基于采購提前期、安全庫存和市場需求的生產計劃優(yōu)化。
　　
　　3.先進過程控制
　　
　　在工廠的各個環(huán)節(jié)部署了智能制造裝備，建設了全國首套連鑄坯智能定重定尺系統(tǒng)，實現(xiàn)對煉鋼廠特定鑄機進行定制性開發(fā)，通過精準、智能、閉環(huán)的在線定重系統(tǒng)解決鋼坯重量波動，使定重精度±6kg達到85%，±10kg達到90%以上，鑄坯定重效果良好，定重合格率提升10%以上。
　　
　　建設了國內最先進的軋鋼加熱爐智能燃燒系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對蓄熱式加熱爐燃燒特點，結合加熱爐燃燒煙氣殘氧及CO檢測儀表、鋼坯溫度檢測儀表以及先進的加熱爐二級系統(tǒng)、燃燒數(shù)學模型、燃燒優(yōu)化系統(tǒng)組建成加熱爐智能控制系統(tǒng)平臺。
　　
　　手機端監(jiān)控加熱爐生產及設備情況
　　
　　4.質量精準追溯
　　
　　建設了質量管理系統(tǒng)，通過生產仿真、質量設計與實時分析、訂單跟蹤等，采集產品原料、設計、生產、使用等質量信息，實現(xiàn)產品質量全生命周期控制，確保對市場做出快速響應，處理質量異議時間能夠控制在一周內。
　　
　　計量管理系統(tǒng)
　　
　　5.設備在線監(jiān)測
　　
　　集成了智能傳感、機器視覺、故障檢測等技術，構建了統(tǒng)一的設備管理與維檢系統(tǒng)，通過專業(yè)化設備管理及維檢、智能電網(wǎng)管控等方式，利用電網(wǎng)潮流控制技術、變電站監(jiān)控技術、電網(wǎng)管控技術，實時監(jiān)測設備狀態(tài)，判定設備運行情況，開展性能分析和異常報警，提高了控制效率，避免非計劃停機，為“設備零故障管理”提供有力保障。
　　
　　智能電網(wǎng)管控系統(tǒng)主畫面
　　
　　變電站監(jiān)控系統(tǒng)界面
　　
　　6.能效平衡與優(yōu)化
　　
　　建設了能源管控中心，基于綜合能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集-過程監(jiān)控-能源介質消耗分析-能耗管理等全流程的信息化管理，實現(xiàn)企業(yè)優(yōu)化能源介質平衡，提高能源介質的回收和梯級利用水平，保障多能源介質的協(xié)同平衡。
　　
　　手機APP實時數(shù)據(jù)檢測
　　
　　7.安全風險實時監(jiān)測與應急處置
　　
　　依托感知裝置、安全生產管理系統(tǒng)、安全生產全要素管理系統(tǒng)、特殊作業(yè)全過程系統(tǒng)和人員自動定位系統(tǒng)，建設了雙重預防機制平臺，基于智能傳感、機器視覺、特征分析、專家系統(tǒng)等技術，動態(tài)感知、精準識別?；?、危險環(huán)節(jié)等各類風險，實現(xiàn)了安全事件的快速響應和智能處置。
　　
　　安全管控中心
　　
　　安全管控平臺人員自動定位系統(tǒng)
　　
　　8.污染監(jiān)測與管控
　　
　　結合污染源清單等先進技術，建立全廠全面的排放源清單管理、污染監(jiān)控、污染監(jiān)測、治理設備監(jiān)控、生產狀態(tài)監(jiān)控的全過程一體化管控平臺，將無組織排放“有組織化”管理，實現(xiàn)無組織排放全過程管控，常態(tài)化管控，治理過程可追溯可核查。本平臺對全廠無組織排放源清單中所有監(jiān)測、治理設備進行集中管控，并記錄各無組織排放源點相關生產設施運行狀況、收塵、抑塵、清洗等治理設施運行數(shù)據(jù)、顆粒物監(jiān)測數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)。
　　
　　超低排放管控平臺視頻墻
　　
　　地圖系統(tǒng)
　　
　?。ㄈ┲悄芄S建設成效
　　
　　1.工廠建設完成后，噸鋼級的產量已達到每小時300噸，產量國際領先，綜合生產效率提升68%，設備綜合利用率提升31%，運營成本下降47%，研發(fā)周期縮短53%，產品不良率下降77%，資源綜合利用率提升31%，銷售增長35%，各項經濟技術指標已達到國際一流水平。
　　
　　2.工廠全部投產后，鋼產能達到465萬噸，產能、產值、利潤翻番，庫存周轉率提升71%，訂單準時交付率提升11%，其研發(fā)的產品也將于近期形成批量生產，石橫特鋼也將因此成為國內最具競爭力的特種建筑用鋼產業(yè)基地，年新增主營業(yè)務收入200億元、利稅30億元。
　　
　　3.工廠通過自動巡檢、在線運行監(jiān)測等方式，實現(xiàn)實時監(jiān)測設備狀態(tài)，判定設備運行情況，開展性能分析和異常報警，先進過程控制利用率達92%，設備綜合利用率提升19%，經濟效益顯著。
　　
　　4.整個工廠生產單位產品綜合能耗降低12%，單位產品二氧化碳排放量降低8%，同時帶動了其他場景的智能化建設，經濟效益明顯。
　　
　　二、山東鋼鐵集團永鋒臨港有限公司
　　
　?。ㄒ唬┢髽I(yè)基本情況
　　
　　山東鋼鐵集團永鋒臨港有限公司位于山東省臨沂市臨港經濟開發(fā)區(qū)精品鋼園區(qū)，成立于2019年4月9日。項目總投資約350億元，主要包括規(guī)劃年產1000萬噸精品鋼和配套400萬噸焦化及精細化工項目，總占地7000畝左右。分兩期建設，一期項目已于2021年7月份投產。一期項目總占地面積約為4655畝，建設總投資136.6億元，2021年7月份投產，具備年產270萬噸精品長材的能力。主要綜合配套設施有1臺500平方米燒結機、2座1350立方米高爐、2座120噸轉爐等。當前正在積極推進二期項目建設，實現(xiàn)精品長材及精品板材生產全覆蓋。產品定位中高端，有優(yōu)質碳素結構鋼、低碳鋼、低合金高強度結構鋼等。在產業(yè)鏈延伸方面，通過配套先進的表面處理工藝，95%以上的產品可以進行深加工，實現(xiàn)由鋼鐵產品向鋼鐵制品轉型。
　　
　　公司2022年被國家生態(tài)環(huán)境部評為A級績效企業(yè)，成功入選山東省工業(yè)旅游示范基地。2022年12月30日《世界金屬導報》將永鋒臨港公司打造的全球首個統(tǒng)一平臺全流程數(shù)字鋼廠納入“2022年世界鋼鐵工業(yè)十大技術要聞”之中。2023年1月通過國家工信部等四部門聯(lián)合公告，評為“國家級全流程智能制造示范工廠揭榜單位”。在此基礎上，公司積極打造以智慧建筑、智能制造、智慧物流及智慧服務為產業(yè)主題的智能制造產業(yè)園，打造全球綠色低碳高質量發(fā)展的樣板。
　　
　?。ǘ┲悄芄S建設先進經驗
　　
　　1.建設永鋒臨港智控中心
　　
　　通過自動化網(wǎng)絡技術把以往分散在現(xiàn)場的10大工序和四大調度全部集中在一起，實現(xiàn)了5公里以外的遠程操控，同時通過“生產、物流、能源、設備、安防”五調合一，實現(xiàn)了跨工序、跨區(qū)域、遠距離、大規(guī)模集控、無邊界協(xié)同交融和大數(shù)據(jù)決策的生產一體化智能管控，形成公司臨港基地統(tǒng)一的生產操作中心、調度中心、應急指揮中心。
 
　　永鋒臨港智控中心
　　
　　2.打造全球首個統(tǒng)一平臺全流程數(shù)字鋼廠
　　
　　基于統(tǒng)一工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，橫向貫通各生產工序和管理部門，縱向打通從現(xiàn)場PLC到集團ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路，開發(fā)了12個大智能應用，2010個功能模塊，為鋼鐵生產從原料進廠、庫存、加工到成品出廠每個生產環(huán)節(jié)提供了全面數(shù)字化支撐。借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺賦能生產經營，實現(xiàn)了數(shù)字化透明生產，各工序之間、部門之間實現(xiàn)無邊界協(xié)同，創(chuàng)造了巨大的經濟效益。
 
　　全流程工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構
　　
　　3.完善IT基礎設施
　　
　　建設覆蓋全廠的網(wǎng)絡架構，圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，建設了遍布全廠的37個機房和網(wǎng)絡，連接現(xiàn)場3萬多個設備，采集28萬點數(shù)據(jù)。
　
　　完備的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)
　　
　　4.打造生產管控系統(tǒng)
　　
　　為應對復雜多變的市場形勢，公司秉持“低庫存、快周轉”方針，通過智能配料、智能排程等智能化應用，結合原料和鋼材兩頭市場變化，采用遺傳算法進行大數(shù)據(jù)尋優(yōu)，計算出最佳的生產配料、計劃排程，實現(xiàn)生產和市場的聯(lián)動，實現(xiàn)低庫存快周轉，實現(xiàn)極致成本、極致效益，進一步增強持續(xù)盈利能力和企業(yè)核心競爭力。
　
　　全廠生產管控總覽圖
　　
　　按“應采盡采”原則，大量采集生產經營相關數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，服務生產經營。每日產生15億條生產過程數(shù)據(jù)記錄（截圖顯示2022年5千億條，目前已遠超萬億條）。
　　
　　數(shù)據(jù)資產總覽圖
　　
　　5.關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測預警
　　
　　應用智能設備對全公司關鍵設備進行狀態(tài)監(jiān)測預警，及時發(fā)現(xiàn)和消除設備的早期隱患。通過備件編碼統(tǒng)一，實現(xiàn)集團多基地備件共享，降低備件庫存資金。
 
　　全廠設備管控界面
　　
　　6.環(huán)保在線監(jiān)控
　　
　　臨港一期項目累計環(huán)保投入23億元，借助環(huán)保智能應用，將全公司200多個環(huán)保在線測點集中監(jiān)控，采用源頭控制及末端治理等技術，按照內控標準進行預警管理，減少污染物排放，目前顆粒物控制在3毫克/立方米、二氧化硫控制在2毫克/立方米、氮氧化物控制在20毫克/立方米左右，達到超超低排放水平，已通過國家生態(tài)環(huán)境部A級績效企業(yè)評定。
　　
　　全廠環(huán)保管控界面
　　
　　7.建設智能料場
　　
　　采用數(shù)字化、無人化技術，實現(xiàn)智能化物料運輸流程控制和堆取料機、刮板機等大型設備復雜作業(yè)的無人化，精簡操作崗位。堆取料規(guī)整，減少拋灑，提高料場空間利用率，減少設備無效動作時間，降低電耗。
　
　　智能料場界面
　　
　　8.鐵區(qū)智能應用系統(tǒng)
　　
　　把鐵前四大系統(tǒng)的生產數(shù)據(jù)關聯(lián)起來，結合冶金機理、大數(shù)據(jù)算法開發(fā)了混勻-燒結-球團-高爐一體化配礦及帶成分入爐等跨工序數(shù)學模型，基于工序智能應用構建數(shù)據(jù)分析體系、合規(guī)管控體系及安全運行體系，促進了鐵區(qū)生產從分散管控向以高爐為核心的鐵區(qū)一體化智能管控的轉變，實現(xiàn)綠色化、低耗化、穩(wěn)定化、高效化的鐵前生產。
　
　　鐵區(qū)一體化智能管控界面
　　
　　通過RFID技術，動態(tài)跟蹤鐵水運輸過程，實現(xiàn)自動計量，同時分析作業(yè)瓶頸，優(yōu)化鐵水調度，提高鐵水罐周轉率（目前單日可達6.25次），減少鐵水鋼水溫降。
　　
　　工藝鐵路管控界面
　　
　　搭建智能煉鋼系統(tǒng)，圍繞效率、成本、質量，從時間、溫度、成分、重量四個維度對煉鋼進行智能管控，其中的生產節(jié)奏管控將轉爐-精煉-連鑄15個操作步驟數(shù)字化，量化到秒，實現(xiàn)生產節(jié)奏的跟蹤、預測、分析，及時預警支撐調度，分秒必爭，發(fā)現(xiàn)瓶頸環(huán)節(jié)，持續(xù)改善，最后分析給出每一個作業(yè)環(huán)節(jié)的時效優(yōu)化建議。
 
　　智能煉鋼系統(tǒng)界面
　　
　　打造智慧轉爐系統(tǒng)，利用工藝模型、智能化、自動化技術，降低渣料、合金消耗，提高終點一次命中率。開發(fā)了鑄坯跟蹤、仿真剔坯模型，實現(xiàn)鋼坯的直軋和熱送?；阼T坯的按支跟蹤，實現(xiàn)定尺切割優(yōu)化，提升定尺率，每年降低鋼坯消耗。
　　
　　智慧轉爐系統(tǒng)界面
　　
　　打造軋鋼智能倉儲系統(tǒng)，行業(yè)內首次采用圖像識別技術，實現(xiàn)棒材在裝卸過程中的掃碼識別，在不影響生產節(jié)奏的前提下，解決棒材產線和倉儲環(huán)節(jié)無斷點跟蹤的行業(yè)難題，減少出入庫人工掃碼工作量，實現(xiàn)了軋鋼棒材倉儲的數(shù)字化，實現(xiàn)棒材從成品下線到裝車發(fā)運的智能調度。
 
　　智能倉儲系統(tǒng)
　　
　　（三）智能工廠建設成效
　　
　　1.通過精益運營和智能制造，大大提高了勞動生產效率，一期項目投產后，人均產鋼1700噸/年，二期項目投產后人均產鋼超過2000噸/年，處于行業(yè)領先水平。煉鐵高爐利用系數(shù)4.15，鐵水消耗最低704㎏/t。轉爐班冶煉爐數(shù)19爐、連鑄拉速4.6m/min，各項經濟技術指標達到全國領先水平。
　　
　　2.通過生產管控系統(tǒng)，每年可降低成本5600萬元。設備智能應用系統(tǒng)上線后，故障時間月度平均下降為118.8min、維修費用月度平均41.34元/噸鋼，每年可降低備件庫存資金2000萬元。
　　
　　3.智能料場系統(tǒng)上線后，精簡操作崗位50個，提高料場空間利用率20%；3D自動掃描提高盤庫效率90%；減少設備無效動作時間，每年降低電耗240萬元。
　　
　　4.鐵區(qū)智能應用系統(tǒng)上線后，高爐日平均產量提高300噸，高爐燃料成本降低12.8元/噸。通過鐵鋼界面管控系統(tǒng)，提高鐵水罐周轉率單日可達6.25次，減少鐵水鋼水溫降9.91℃，由此全年可降成本3500萬元。
　　
　　5.通過鋼軋界面開發(fā)了鑄坯跟蹤、仿真剔坯模型，實現(xiàn)鋼坯的直軋和熱送，每年可降低煤氣消耗450萬元。通過軋鋼智能應用系統(tǒng)，基于鑄坯的按支跟蹤，可提升定尺率0.15%，每年降低鋼坯消耗300萬元。通過軋鋼智能倉儲系統(tǒng)，可減少90%以上的出入庫人工掃碼工作量。
　　
　　來源：裝備產業(yè)處