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未來冶金裝備智能化與在役再制造應(yīng)該重點發(fā)展監(jiān)控智能化，設(shè)備與工藝相匹配，提高整體系統(tǒng)能效等。為此，設(shè)計層面要從系統(tǒng)工藝能效出發(fā)，修改設(shè)備設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；示范工程需要安排技術(shù)樣板示范、應(yīng)用工程示范、工廠示范，并且建立設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和能效監(jiān)測平臺。
冶金設(shè)備智能化與在役再制造是“制造強國”戰(zhàn)略的重要組成部分，緊密切合數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心技術(shù)，將信息化技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，發(fā)展“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”理念。
為探索冶金裝備智能化與在役再制造的發(fā)展戰(zhàn)略和具體路徑，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會、鋼鐵企業(yè)、高校和研究院所于2003年12月27日成立了高端能源動力機械健康與能效監(jiān)控智能化發(fā)展戰(zhàn)略研究暨流程工業(yè)機械裝備在役再制造工程戰(zhàn)略研究冶金項目組。目前，項目組已經(jīng)形成了研究報告初稿。
在焦化生產(chǎn)上，目前我國共有2200多座焦?fàn)t，65孔以上的焦?fàn)t55座。在煉鐵生產(chǎn)上，全國共有1480多座高爐，1000m3以上大型高爐480多座；高爐煉鐵裝備主要包括高爐鼓風(fēng)機，高爐除塵風(fēng)機，冷卻水泵等。在煉鋼生產(chǎn)上，我國鋼鐵企業(yè)擁有約810座轉(zhuǎn)爐，近360座電路；煉鋼生產(chǎn)用電占冶金生產(chǎn)用電的25%。此外，在軋鋼生產(chǎn)環(huán)節(jié)，我國共有寬帶鋼熱連軋機81套，產(chǎn)能約2.32億噸；中厚板軋機76套，產(chǎn)能約0.92億噸；今年投產(chǎn)的軋鋼生產(chǎn)線集成當(dāng)代最先進軋鋼技術(shù)，采用分布式計算機系統(tǒng)進行傳動控制、基礎(chǔ)自動化控制等，為高品質(zhì)鋼鐵材料生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
目前我國冶金工業(yè)可持續(xù)發(fā)展依然面臨不少問題，一方面產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，產(chǎn)能利用率不足70%；另一方面節(jié)能減排任務(wù)十分艱巨，一些地區(qū)鋼鐵污染排放已經(jīng)超出環(huán)境承載能力，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)沒有實現(xiàn)污染物達標(biāo)排放，與國家節(jié)能環(huán)保要求存在巨大差距。在此背景下，冶金設(shè)備的智能化與在役再制造顯得尤為重要。根據(jù)定義，裝備在役再制造是指運用信息化、智能化技術(shù)對在線運行的裝備進行技術(shù)改造，旨在實現(xiàn)冶金機械裝備的安全、健康運行，裝備與生產(chǎn)工藝的匹配，促使系統(tǒng)高效運行和冶金生產(chǎn)的節(jié)能減排；同時適應(yīng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)向規(guī)?；ㄖ妻D(zhuǎn)變的需要。
現(xiàn)階段我國冶金裝備的服役狀態(tài)主要呈現(xiàn)如下三個特點：其一，經(jīng)過30多年“大煉鋼鐵”的高速發(fā)展，我國冶金裝備水平大幅提高，但裝備普遍貪大求洋，設(shè)計和建設(shè)理念不科學(xué)，設(shè)備運行“大馬拉小車”；其二，國內(nèi)冶金設(shè)備與生產(chǎn)工藝結(jié)合不夠。先進的冶金裝備缺少生產(chǎn)數(shù)據(jù)的挖掘利用，設(shè)備運行與生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量不適應(yīng)，設(shè)計和實際運行“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重。其三，在當(dāng)前產(chǎn)能過剩的背景下，鋼鐵企業(yè)利潤下降，設(shè)備維護和備件更新面臨困難，大量冶金機械設(shè)備“帶病工作”
以軋鋼生產(chǎn)設(shè)備為例，國內(nèi)軋鋼設(shè)備利用率普遍較低，主力軋鋼設(shè)備熱軋、冷軋、中板和無縫管軋線的產(chǎn)能利用率僅為72%、50%、74%和70%。并且，設(shè)備生產(chǎn)消耗大，包括金屬損失多、軋輥等操作更換件消耗大，軸承等機電設(shè)備備品備件消耗大，油、水、電、燃?xì)獾饶茉唇橘|(zhì)消耗大。此外，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，主要是高端產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不穩(wěn)定，如無缺陷表面轎車用鋼與國際先進水平差距較大，取向電工鋼成材率低于70%（日本達到80%以上）。產(chǎn)品同質(zhì)化、無特色嚴(yán)重，在國際市場競爭力不夠。
我國冶金機械裝備在智能化方面還與國外存在差距。國外大型冶金機械和電氣裝備制造商，如SMS、VAI、三菱、Siemens、ABB、東芝等提供的冶金裝備都有完備的設(shè)備信息檢測和故障診斷系統(tǒng)，對設(shè)備狀態(tài)實施在線監(jiān)測。而國內(nèi)大多設(shè)備沒有信息檢測和故障診斷系統(tǒng)，即使引進設(shè)備也處在離線監(jiān)測狀態(tài)。
國外大型冶金裝備都具有設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備運行狀態(tài)和故障信息通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到遠(yuǎn)程的制造商設(shè)備監(jiān)測中心。監(jiān)測中心對設(shè)備故障進行精密分析和診斷，為設(shè)備健康維護提供了良好平臺，提升了設(shè)備的現(xiàn)代化管理水平，有利于充分挖掘設(shè)備潛力，延長設(shè)備使用期限。相比之下，盡管以陜鼓為代表的一批企業(yè)已經(jīng)建立了遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心，但總的來說，國內(nèi)只有引進設(shè)備和少數(shù)國產(chǎn)設(shè)備配有遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并且“離線”，信息不溝通，少有在線遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)。
此外，將裝備信息與工藝緊密結(jié)合也是國外先進冶金設(shè)備的典型特征。例如，奧鋼聯(lián)VAI-SIEMENS提供的連鑄機可以通過設(shè)備運行狀態(tài)信息判斷鑄坯質(zhì)量，以確定是否采用熱軋生產(chǎn)工藝。而國內(nèi)引進裝備信息與工藝結(jié)合應(yīng)用不夠充分。
值得一提的是，物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于冶金裝備研發(fā)領(lǐng)域。“借助先進的物聯(lián)網(wǎng)平臺，企業(yè)可以自動、實時、準(zhǔn)確、詳實地獲取鋼鐵生產(chǎn)中的各方面信息，為企業(yè)管理與系統(tǒng)維護提供更好的服務(wù)。”李崇堅說。
規(guī)模化定制時代來臨
我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)模式正在面臨重大轉(zhuǎn)變，大規(guī)模生產(chǎn)即面向用戶的規(guī)模化定制時代已經(jīng)來臨。
數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)，使規(guī)模制造與定制化有機地融為一體，不僅將用戶需求充分體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)和使用的各個環(huán)節(jié)，形成了全新的產(chǎn)業(yè)模式，還將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到制造業(yè)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)形態(tài)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變。
更為重要的是，在鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩、微利運行的情況下，從客戶需求出發(fā)，建設(shè)以客戶驅(qū)動的現(xiàn)代冶金企業(yè)集成制造管理系統(tǒng)，在質(zhì)量、生產(chǎn)、成本、物流管理等各方面形成規(guī)模化定制生產(chǎn)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模定制下的個性化服務(wù)管理創(chuàng)新，精益制造下的生產(chǎn)全過程動態(tài)成本控制，以及生產(chǎn)制造過程的敏捷化。縱觀國內(nèi)企業(yè)，寶鋼已經(jīng)在規(guī)?；ㄖ祁I(lǐng)域進行了有益的探索，并且初見成效。作為中國最大的鋼鐵企業(yè)，針對規(guī)模大、流程長的特點，寶鋼在ERP、MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了煉鋼-軋鋼流程生產(chǎn)組織優(yōu)化系統(tǒng)，研制了虛擬制造和離散事件仿真平臺，實現(xiàn)了人機互動的自適應(yīng)優(yōu)化，使得按訂單排產(chǎn)時間從4小時縮短到10分鐘，大幅提升了計劃系統(tǒng)的效率和生產(chǎn)的適應(yīng)能力。
