中國鋼鐵行業首個“燈塔工廠”:數字賦能,鋼鐵從“指尖”煉成

誰能想到,照亮全球智能制造的“燈塔工廠”,內部卻“漆黑一片”。春暖花開之際,來到位于上海市寶山區的寶鋼股份寶山基地。冷軋廠熱鍍鋅智能車間的大門一開,讓人感覺仿佛走進了一座溶洞,幾組氛圍彩燈微微照亮通道,整齊擺放的鋼卷像一座座鐘乳石,泛起五顏六色的微光。“黑燈車間”是智能化無人工廠的一種形象說法,因為無需人工操作,所以可以關燈運行。看不見的不僅是關了燈的工廠內景,還有無數條數據流轉其間的工業互聯網。寶鋼股份寶山基地2020年入選世界經濟論壇評出的全球“燈塔工廠”,在國內鋼鐵行業拔得頭籌。“燈塔工廠”代表著全球智能制造最高水平,有“智能制造奧斯卡”之稱。為什么是寶鋼?這里改變了什么?記者走進這座工廠,探訪制造業數字化轉型的奧秘。 “我們本來不開燈的,為了你們參觀才開了一組彩燈。”在被寶鋼股份冷軋廠四冷軋分廠廠長沈青福引導進入車間后,記者慢慢適應了暗光環境,循著頭頂的聲音抬眼望去,隱約看見了一條移動的“長龍”。它被叫做“行車”,是鋼鐵企業最重要的搬運設備,像雄鷹一般盤旋在工廠上空,時不時伸出“爪子”,把高約兩米的鋼卷從原料庫精準搬運到生產位。

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以前,這樣的工作需要靠司機爬上“行車”駕駛艙,在地面指揮工的密切配合下才能操作。鋼卷進入生產位,冷軋工序從此開始,經過酸軋、退火、鍍鋅、彩涂等流程,變成厚度更薄、精度更高的板材。最終,它們中的絕大多數會進入汽車制造企業,被加工成汽車的鋼鐵外殼,開進千家萬戶。跟著沈青福往里走,來到退火作業區。在這里,鋼卷被一點點展開,在高30米共7層的退火爐上流轉,絲滑如綢緞。這道工序中,鋼板會從室溫快速升高到800度,熱源來自煉鐵工序生產的副產品——高爐煤氣,“尾氣”再利用,能耗可以大幅降低,還能節約成本。不過煤氣也有個缺點,易燃易爆炸,需要嚴防泄漏。過去監測工作由人工完成,工人每隔12小時巡檢一次,每次在退火爐上爬上爬下至少2—3小時,夏天需要忍受近50℃的高溫。但現在,這項工作被寶鋼自主研發的巡檢機器人取代了,它們會沿著固定的閉環軌道,24小時“盯梢”,不放過一丁點問題。沈青福介紹,產品質量把控是靠一套全自動檢測系統。高速攝像機每秒都會對帶鋼表面進行高速抓拍,如同高速公路上的“電子警察”,頭發絲粗細的劃痕都逃不過它們的眼睛,過去靠人工很難實現。這座“黑燈車間”內,類似機器取代人工的場景還有很多。在寶鋼,被取代的崗位被概括為“3D”崗位,即Dirty(臟)、Difficult(累)、Dangerous(險)崗位。截至2022年底,寶鋼股份共有1179臺機器人“上崗”,機器人應用密度居國內鋼鐵行業首位,2800名體力勞動者從“3D”崗位解放出來。

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參觀完工廠,記者十分好奇:人都去哪了?沈青福帶記者來到操作室,4名工作人員坐在電腦前,監控著各類生產數據。這里是“黑燈車間”的“大腦”,將原來6個分散的操作室合并為一,工作效率進一步提高。“原來是一個蘿卜一個坑,現在幾個蘿卜在一個大坑。”寶鋼股份大數據與智慧化部網絡與信息安全高級經理李佳說,隨著5G技術、工業機器人以及自動化裝備等的集成應用,傳統的作業方式被顛覆性改變,“工作人員在操作室喝著咖啡,動動指尖就可以煉鋼了。”從冷軋廠“黑燈車間”起步,無人化的探索在寶鋼多個生產環節被復制。被取代的崗位是“3D”,要實現的目標則是“四個一律”,即:現場操控室一律集中、操作崗位一律采用機器人、運維一律遠程、服務環節一律上線。寶鋼股份寶山基地2022年初投運的智慧鐵水運輸系統就是這樣一個典型案例。企業自主研發SmartTPC(靈巧魚雷車),因外形像魚雷而得名,它可在鐵道上自動駕駛、自動進路、自動充電,被稱為寶鋼的“動車”。 在“動車”的調度室,原來的運輸司機周慎搖身一變成了調度員。他的面前有兩臺弧形屏幕,一邊是電子運行圖,一邊是工作表格,墻上的大屏幕還顯示著各個卡口的實時監控畫面。以前周慎操作一臺車,現在同時監控10多輛車,他只需要在出現異常報警的時候,人工干預處理。運用智慧鐵水運輸系統之后,工人數量下降到了原先的三分之一。更重要的是,在人員減少的同時,鐵水運輸效率也得到了極大的提升。

寶鋼股份運輸部混鐵車專項點檢唐建峰介紹,運用智慧鐵水運輸系統后,鐵水配罐的流程得以優化,單臺魚雷車每日的周轉次數從3次提升至最高6次,帶動了鐵鋼界面的作業效率提升。同時,因為減少了魚雷車的單程運輸時間,進而減少鐵水溫降,節省下來的溫度相當于每年減少二氧化碳排放量4000噸。近年來,鋼鐵企業面臨行業產能過剩的共性問題,以及助力實現“雙碳”目標帶來的轉型挑戰,在可預見的更加激烈的競爭中,鋼企該如何鞏固自身的“護城河”?答案還是效率。寶鋼從2015年開始啟動智慧制造,已累計投入超過70億元。不過,無論是“黑燈車間”還是智慧化鐵水運輸系統,都是基于點位的數字化改造。“單一區塊的效率提升了,但整體性還不夠。”李佳說。基于此,在“四個一律”的基礎上,寶鋼提出了智慧制造的“2.0”版本,通過跨產業、跨空間、跨界面的融合,打通生產線上下游,打破地域時空阻隔,連接各部門各中心,打造一個工業互聯網大平臺。

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在寶鋼的“五合一”運行管控中心,一張環形屏幕堪比電影院巨幕。屏幕大,首先是因為數據多。這里是寶鋼工業互聯網平臺的中樞,制造、設備、能環、運輸、安保五個部門的數據合在一張大數據平臺上,實現總部及四大基地數據的統一管理運營。“無論是2公里之外的產線,還是2000公里之外的產線,都能夠‘一鍵遙控’指揮。”寶鋼股份制造管理部高級主任工程師周捷說。假如從空中俯瞰,這座建筑就像一棵樹的樹干,周圍的連廊像樹枝,連接生產管理部門,構建起數據驅動生產的智慧生態體系。僅僅“一棵樹”還不夠。在寶鋼的構想中,做好公司內部“三跨”融合的基礎上,未來還要跨出寶鋼股份,甚至跨出寶武集團,以產業建圈強鏈的思路,與產業鏈、供應鏈上的其他企業融合集成,打造鋼鐵產業智慧化生態圈。“通過一張工業互聯網,把原料采購、生產制造、產品銷售、物流運輸等各環節打通,提升鋼鐵行業整體運行效率,助力中國鋼鐵智慧化轉型。”李佳說。