装上“智能芯”，钢铁制造很燃！ ——聚焦韩国首家全球“灯塔工厂”（下篇）
本报记者 张鹰
上篇（详见本报11月1日02版），我们介绍了浦项制铁智能工厂通过PosFrame（智能数据中心）实现企业所有数据收集和标准化管理的过程。这是浦项制铁推进智能工厂建设的基础和核心。那么具体到各个生产流程，浦项制铁是如何推进智能制造的？本文将列举大量相关案例，使您对智能工厂的理解不再仅停留于模糊、抽象的概念。
小批量订单处理变“聪明”
浦项制铁的订单管理部门负责整个钢铁生产的规划。该部门的关键任务之一是处理小批量订单——这些小批量订单数量太少，通常不能满足钢铁厂的最低产量要求。
在智能化之前，工人需要根据相关标准对小批量订单进行分析和处理。但由于人为失误的存在，有时，一些小批量订单会被遗漏；有时，一些紧急订单甚至会被错误地归类为小批量订单，并最终耽误生产。一旦发生这种失误，工人必须花费大量时间找到相关订单并重新进行分类。统计数据显示，这一过程通常需要6个多小时。而工人处理全部小批量订单的平均时间约为12个小时。
如今，浦项制铁订单管理部门的智能系统可以自动组织小批量订单生产，还可通过自主学习功能对订单进行评估。为了使生产成本最低化，该系统可以对计划生产量进行预判，并视情况将小批量订单与其他订单合并处理。与之前的12个小时相比，新的智能化订单处理流程仅需要1个小时。
智能炼铁技术成为韩国“国家核心技术”
浦项制铁炼铁厂的智能系统可对炉内通风情况、铁水温度等多种因素进行综合控制；而在过去，这些都基本依靠体力劳动。
在推进炼铁智能化过程中，浦项制铁定义了影响炉况的变量，然后对各种信息进行整合。从技术上讲，这个过程叫作“数据标准化”。2017年，浦项制铁开始加速构建自动控制系统，赋予智能系统自主学习功能，并使其实现对潜在变量的预测和控制。现在的浦项制铁炼铁厂，铁水温度通过物联网成为数据，高清摄像机定期对原料和燃料进行实时监测，炼铁流程高效又便捷。
即使当前的炉况是令人满意的，智能系统也会不断追求卓越，以确保炉况始终保持在最佳状态。浦项制铁2号高炉作为韩国首个智能炼铁技术的试验基地，在应用智能系统后，铁水日产量提高了240吨。今年7月份，应用于浦项制铁2号高炉的智能技术被确定为韩国“国家核心技术”。
PTX系统让高温测量更精准
炼钢作业需要极高的温度，很难对温度进行实时监测，这增加了炼钢作业对现场工人经验的依赖。这也就意味着，在这一过程中，变化和失误不可避免。
为解决这一问题，浦项制铁第二炼钢厂开发了一个综合控制系统——PTX系统，可对从转炉到连铸过程中的时间、温度和配料等因素进行监测和控制，实现了对炼钢作业中可能涉及的12.5万个程序的数字化和标准化。
在应用PTX系统之前，浦项制铁炼钢厂的温度测量准确度为80%，而如今，智能系统对温度的预测准确度达到90%，原材料的使用也变得更加高效。
缺陷预测简单快捷又经济
生产过程中的质量控制至关重要，但把每个材料都仔细检查一遍是不现实的。因此，典型的检查一般是对样品材料进行彻底的表面检查，如果在特定样品中发现任何异常，就必须回收同批生产的所有其他材料，然后进行彻底检查。
为缩短样品检查时间，浦项制铁通过应用人工智能技术，在大量收集炼钢和连铸过程数据的基础上，建立了缺陷预测模型。该模型根据已设定好的构成质量异常的标准进行缺陷预测，能精准筛选出有缺陷的材料，避免了不必要的测试环节，并能指出缺陷产生的原因。该模型自2018年3月份投入使用以来，运行效果良好，有望每年节省6亿韩元（约合51.86万美元）。
平直度测量用上人工智能
厚板产品经过板坯加热工序和两道轧制工序后，根据客户要求，进行加速冷却处理，这个过程被称为热机械控制工艺(TMCP)。TMCP包括向钢板喷射高速水，使其迅速冷却到指定的温度，以提高钢板的强度和焊接能力。特殊的设备和先进的喷水技术是实现该工艺的前提。如果没有精准的操控，钢板的平直度就会受到影响。
过去，厚板的两个平直度是人工分析得出的，一次是在TMCP处理后，板材很热时（热平直度），另一次是在板材冷却后（冷平整度）的剪切过程中。用人工的方式测量平直度是非常耗时的，而且对于现场的工程师来说也是一个挑战。
通过分析影响热轧板形和冷轧板形的因素，浦项制铁光阳钢铁厂建立了一个模型，并最终得出了获得最佳板形的条件。现在，现场的工程师们无须耗时费力，仅仅通过监控该模型产生的最佳工况数值，就可以确保轧制过程的顺利进行。据了解，目前浦项制铁光阳钢铁厂TMCP后产品的修正需求已减少到50%，每年可节省约13亿韩元（约合112.31万美元）。
表面处理走向智能
连续镀锌线(CGL)可对冷轧卷板进行连续热处理，并将其置于锌锅中，最终制成镀锌钢板。浦项制铁的Giga钢（“千兆钢”）就是通过CGL生产出来的。
当板材从锌锅中取出后，气刀通过在锌表面凝固之前将其切断来控制涂层的量。由于每个产品的目标涂层重量不同，且只有在完成气刀切割和凝固工序后才能测量涂层重量，涂层重量的控制极具挑战性。
为了应对这一挑战，浦项制铁研发了基于AI（人工智能）的涂层重量控制模型，可对板材厚度、宽度、操作条件和目标涂层重量等指标进行精确管理。在使用该模型前，浦项制铁预测涂层重量的准确率为89%，现在准确率已达到99%。与智能炼铁技术一样，浦项制铁的智能表面处理技术也被韩国政府指定为“国家核心技术”。
智能工厂为安全生产保驾护航
智能生产的过程最大程度地降低了人为失误发生的概率，同时，客观、准确的大数据分析也成为企业高层决策的一大重要助力。这是不是意味着人类的劳动将变得可有可无？并不是。推行智能制造技术的初衷，除了提高生产效率和产品质量以外，还包括降低员工劳动强度和保障员工安全生产，实现技术和人类之间的高效协同。
一家真正智能的钢铁厂始终将打造安全放心的工作环境放在首位。浦项制铁也不例外。为加强安全和质量管理，浦项制铁开发了一套智能闭路电视系统，并在光阳钢铁厂3号表面处理厂、2号炼钢厂、1号焦化厂和浦项钢铁厂2号板材厂安装应用。与普通的只记录视频片段的闭路电视不同，该智能闭路电视系统能够对生产设施所处的模式和正在进行的动作进行监测和分析。当系统识别到任何异常时，会立即通知相关人员。
比如，在表面处理工厂，该系统的智能摄像头可检测到线圈末端的细微色差，从而对潜在的质量缺陷做出及时反应。
又如，该系统的热成像摄像机，可进行自动探测以预防火灾。
《中国冶金报》（2019年11月08日 02版二版）
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