設計和建設理念“貪大求洋”;設備運行“大馬拉小車(chē)”;大量設備“帶病工作”……這些都是目前我國冶金裝備服役期間的一些“通病”。在整個(gè)行業(yè)微利運行的背景下，冶金裝備智能化與在役再制造已經(jīng)上升至戰略高度，大規模生產(chǎn)即面向用戶(hù)的規�；ㄖ茣r(shí)代即將來(lái)臨。
在日前舉行的2014年鋼鐵行業(yè)技術(shù)創(chuàng )新大會(huì )上，冶金自動(dòng)化研究院總工程師李崇堅表示，未來(lái)冶金裝備智能化與在役再制造應該重點(diǎn)發(fā)展監控智能化，設備與工藝相匹配，提高整體系統能效等。為此，設計層面要從系統工藝能效出發(fā)，修改設備設計規范和標準;示范工程需要安排技術(shù)樣板示范、應用工程示范、工廠(chǎng)示范，并且建立設備遠程監控和能效監測平臺。
中國工程院院長(cháng)周濟表示，冶金設備智能化與在役再制造是“制造強國”戰略的重要組成部分，它緊密切合數字化、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。
裝備水平躋身先進(jìn)
為探索冶金裝備智能化與在役再制造的發(fā)展戰略和具體路徑，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì )、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(dòng)力機械健康與能效監控智能化發(fā)展戰略研究暨流程工業(yè)機械裝備在役再制造工程戰略研究冶金項目組。目前，項目組已經(jīng)形成了研究報告初稿。
研究報告顯示，在焦化生產(chǎn)上，目前我國共有2200多座焦爐，65孔以上的焦爐55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，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(xiàn)集成當代最先進(jìn)軋鋼技術(shù)，采用分布式計算機系統進(jìn)行傳動(dòng)控制、基礎自動(dòng)化控制等，為高品質(zhì)鋼鐵材料生產(chǎn)奠定了基礎。
然而，目前我國冶金工業(yè)可持續發(fā)展依然面臨不少問(wèn)題，一方面產(chǎn)能?chē)乐剡^(guò)剩，產(chǎn)能利用率不足70%;另一方面節能減排任務(wù)十分艱巨，一些地區鋼鐵污染排放已經(jīng)超出環(huán)境承載能力，大多數鋼鐵企業(yè)沒(méi)有實(shí)現污染物達標排放，與國家節能環(huán)保要求存在巨大差距。
在此背景下，冶金設備的智能化與在役再制造顯得尤為重要。根據定義，裝備在役再制造是指運用信息化、智能化技術(shù)對在線(xiàn)運行的裝備進(jìn)行技術(shù)改造，旨在實(shí)現冶金機械裝備的安全、健康運行，裝備與生產(chǎn)工藝的匹配，促使系統高效運行和冶金生產(chǎn)的節能減排;同時(shí)適應鋼鐵產(chǎn)業(yè)向規�；ㄖ妻D變的需要。
智能化水平亟待提升
研究報告認為，現階段我國冶金裝備的服役狀態(tài)主要呈現如下三個(gè)特點(diǎn)：其一，經(jīng)過(guò)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，設計和建設理念不科學(xué)，設備運行“大馬拉小車(chē)”;其二，國內冶金設備與生產(chǎn)工藝結合不夠。先進(jìn)的冶金裝備缺少生產(chǎn)數據的挖掘利用，設備運行與生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量不適應，設計和實(shí)際運行“大馬拉小車(chē)”現象嚴重。其三，在當前產(chǎn)能過(guò)剩的背景下，鋼鐵企業(yè)利潤下降，設備維護和備件更新面臨困難，大量冶金機械設備“帶病工作”。
以軋鋼生產(chǎn)設備為例，國內軋鋼設備利用率普遍較低，主力軋鋼設備熱軋、冷軋、中板和無(wú)縫管軋線(xiàn)的產(chǎn)能利用率僅為72%、50%、74%和70%。并且，設備生產(chǎn)消耗大，包括金屬損失多、軋輥等操作更換件消耗大，軸承等機電設備備品備件消耗大，油、水、電、燃氣等能源介質(zhì)消耗大。此外，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩定，主要是高端產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不穩定，如無(wú)缺陷表面轎車(chē)用鋼與國際先進(jìn)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(wú)特色嚴重，在國際市場(chǎng)競爭力不夠。
研究報告顯示，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備信息檢測和故障診斷系統，對設備狀態(tài)實(shí)施在線(xiàn)監測。而國內大多設備沒(méi)有信息檢測和故障診斷系統，即使引進(jìn)設備也處在離線(xiàn)監測狀態(tài)。
并且，國外大型冶金裝備都具有設備遠程監控系統，設備運行狀態(tài)和故障信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳遞到遠程的制造商設備監測中心。監測中心對設備故障進(jìn)行精密分析和診斷，為設備健康維護提供了良好平臺，提升了設備的現代化管理水平，有利于充分挖掘設備潛力，鹽城設備使用期限。相比之下，盡管以陜鼓為代表的一批企業(yè)已經(jīng)建立了遠程監測診斷中心，但總的來(lái)說(shuō)，國內只有引進(jìn)設備和少數國產(chǎn)設備配有遠程監控系統，并且“離線(xiàn)”，信息不溝通，少有在線(xiàn)遠程監控服務(wù)。
此外，將裝備信息與工藝緊密結合也是國外先進(jìn)冶金設備的典型特征。例如，奧鋼聯(lián)VAI-SIEMENS提供的連鑄機可以通過(guò)設備運行狀態(tài)信息判斷鑄坯質(zhì)量，以確定是否采用熱軋生產(chǎn)工藝。而國內引進(jìn)裝備信息與工藝結合應用不夠充分。
值得一提的是，物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應用于冶金裝備研發(fā)領(lǐng)域�！敖柚冗M(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，企業(yè)可以自動(dòng)、實(shí)時(shí)、準確、詳實(shí)地獲取鋼鐵生產(chǎn)中的各方面信息，為企業(yè)管理與系統維護提供更好的服務(wù)�！崩畛鐖哉f(shuō)。
規�；ㄖ茣r(shí)代來(lái)臨
研究報告認為，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)模式正在面臨重大轉變，大規模生產(chǎn)即面向用戶(hù)的規�；ㄖ茣r(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。
在李崇堅看來(lái)，數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化技術(shù)，使規模制造與定制化有機地融為一體，不僅將用戶(hù)需求充分體現在產(chǎn)品設計、生產(chǎn)和使用的各個(gè)環(huán)節，形成了全新的產(chǎn)業(yè)模式，還將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用到制造業(yè)，實(shí)現產(chǎn)業(yè)形態(tài)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉變。
更為重要的是，在鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩、微利運行的情況下，從客戶(hù)需求出發(fā)，建設以客戶(hù)驅動(dòng)的現代冶金企業(yè)集成制造管理系統，在質(zhì)量、生產(chǎn)、成本、物流管理等各方面形成規�；ㄖ粕a(chǎn)體系，能夠實(shí)現大規模定制下的個(gè)性化服務(wù)管理創(chuàng )新，精益制造下的生產(chǎn)全過(guò)程動(dòng)態(tài)成本控制，以及生產(chǎn)制造過(guò)程的敏捷化。
縱觀(guān)國內企業(yè)，寶鋼已經(jīng)在規�；ㄖ祁I(lǐng)域進(jìn)行了有益的探索，并且初見(jiàn)成效。作為中國最大的鋼鐵企業(yè)，針對規模大、流程長(cháng)的特點(diǎn)，寶鋼在ERP、MES系統的基礎上，自主研發(fā)了煉鋼—軋鋼流程生產(chǎn)組織優(yōu)化系統，研制了虛擬制造和離散事件仿真平臺，實(shí)現了人機互動(dòng)的自適應優(yōu)化，使得按訂單排產(chǎn)時(shí)間從4小時(shí)縮短到10分鐘，大幅提升了計劃系統的效率和生產(chǎn)的適應能力。
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