中鋼國際帶式球團數字生態助力鋼鐵發展
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隨著鋼廠數字化、信息化、智能化水平的提高,工業互聯網在鋼廠生產中的應用場景逐步豐富,對實現鋼鐵企業生產的高效化、協同化運行、提高鋼鐵智能制造和數字化轉型水平具有重要的意義。中鋼國…
中鋼國際秉承“成為‘一帶一路’的排頭兵、綠色發展的先行者、智慧鋼鐵的貢獻者”的新發展階段使命,進行了數字化轉型的積極探索,而帶式焙燒機球團工藝在數字化轉型中更是“先行一步”。
前瞻性決策
早在2008年,中鋼國際前瞻性提出帶式焙燒機球團技術研發和數字化發展要“齊頭并進”。中鋼國際成立了專業團隊,并形成了多管齊下、協同發展的思路——要打好數字化甚至未來智能化的基礎,就要在應用開發、平臺打造、數據治理、人員賦能、管理變革這數個方面實現協同發展。礦物加工部負責人韓基祥表示:“我們在人員賦能和數據治理上下了狠功夫”。人員賦能是理念上的顛覆性轉變,數據治理則對應海量數據的積累和處理,形成數據構架、數據頻次、數據分析三位一體的體系。
2008年~2013年,中鋼國際帶式球團技術處于培育期,數字化服務也步入第一個階段,采用三維正向設計方法完成了一些備品備件的設計并進行加工制造,備受國內外客戶青睞。隨后數年,中鋼國際通過積累、實踐、升級,工藝技術迎來了曙光,技術水平突飛猛進、市場應用越來越廣,數字化發展也取得了長足進步。利用三維正向自動化設計技術、4D施工模擬、云端碰撞協同和基于自主溫度場控制技術,借助大數據、模擬仿真計算等,中鋼國際形成了帶式焙燒機球團的EPC+M+O數字生態體系——體驗在線化、運營管理在線化、生產制造在線化等等,最終幫助客戶實現降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源能源消耗、改善員工工作環境以及提升綜合競爭力,為鋼鐵行業智能化升級貢獻力量。
創新設計是基石
設計是起點,也是決定鋼鐵終端產品競爭力的根本要素。鋼鐵產品、工藝、裝備和工程等數字化設計,不僅是鋼鐵制造流程實現智能化的關鍵環節之一,也發揮著先導和引領作用。通過數字化設計,可以高效創新、優化鋼鐵制造流程的物理系統,為整個流程的智能化提供數字化基礎和模型系統。
在中鋼國際的帶式球團數字生態中,設計尤為重要,其核心由自頂向下設計、界面參數化設計和工廠三維布局設計“三大法寶”構成。它們是保證設計質量、提升設計效率乃至實現數字化工廠交付和智慧工廠運營的重要技術組成部分。
自頂向下設計應用在設備方案設計階段,將整體方案設計和每一個部件設計進行高度關聯,當方案架構變動時,部件也隨之變動。
界面參數化設計作為自頂向下設計的延伸,使設計自動化得以實現。“我們將整個設計聯通、關聯部件存儲于數據庫中,并進行平臺化管理。借此,新項目設計可以在調用數據庫相應方案的基礎上進行修改,在定制化界面輸入參數,部件同步聯動調整,即可滿足設計要求。”韓基祥介紹道。這樣的設計模式不僅減少了設計建模、修改以及糾錯的時間,還大幅提升了系列化產品的復用效率,極大提升效率、壓縮時間成本。以中鋼國際當下開發的某項新產品耗時為例,比以前節省了約40%的時間。
工廠三維布局設計十分重要,它呈現了從工廠布局圖到每一個生產車間布置圖的三維視角,且無論是新建項目還是舊工廠改造,都可以借此虛擬化的手段進行更優的布局驗證,有效提高效率。韓基祥介紹道:“在一套完整的工廠三維模型庫中,我們將之與二維圖紙庫相匹配,在設計軟件中即可實現輕松‘一鍵轉換’——無論是從二維設計到三維設計,還是反向。”這樣不僅有助于加深客戶對方案的理解,也顯著提高了與客戶的溝通效率和溝通質量,更可將經驗豐富工程師們設計生涯中的“金點子”轉化成了數字化產品。
數字交付賦能
完成數字化工廠3D設計后,下一個重點就是項目管理。通過數字化4D工廠,中鋼國際幫助客戶高效、便捷地進行項目管理。
將數字化工廠建設節點與項目現場建設工期節點進行銜接,從而實現進度狀態的同步。在現場的設備可以通過虛擬化的手段進行虛擬聯調,減少了實物工廠聯調的時間,提升效率。項目建設管理者還可通過數字化工廠隨時查看項目進度,或檢查配套資源是否有效協作、設備安裝是否合理等等。
在這個數字化的“世界”里,設備、建筑、管道都被賦予了“生命”。它們健康與否,是否放置在了正確的位置,在奔跑還是休憩……都能被實時獲取。用戶可以任意選取某個設備,一目了然獲取主要參數,并了解其狀態。操作簡單便捷——挪動、點擊鼠標,便可“探入”焙燒機主體設備內,觀察此刻的熱風、物料走向、熱傳遞以及化學反應等狀態,溫度有無發生變化……這些項目管理的迫切需求,在傳統實物工廠中難以做到,在數字化工廠中變為了可能。
中鋼國際EPC總承包建設的河鋼集團唐鋼新區的2×480萬噸/年帶式焙燒機球團項目,完成了物工廠和數字化工廠的設計,是目前世界上單位面積生產球團最多、工序最全的項目,包括兩個圓形原料庫(每個倉儲存20萬噸精粉)以及世界最大的成品鋼板倉(單個倉儲存10萬噸球團礦)。
截至目前,中鋼國際可為客戶提供LOD100、LOD200、LOD300、LOD400四種產品,且已具備制定LOD500模型的技術能力。
智慧運營上臺階
鋼鐵行業發展多年,生產過程一直是“黑盒子”狀態。得益于大數據、人工智能等技術和手段的迅猛發展,這個過程將逐步變得透明化。同時,客戶端個性化、定制化需求日益強烈,鋼企柔性制造理念日益突出,這也對生產過程的管控提出了更高要求。
中鋼國際通過球團廠大數據中心,以球團廠從設計到運營全生命周期的海量數據為基礎,以人工智能分析為引領,搭建全局數據平臺和智能分析系統,讓智慧運營在指導微觀生產中發揮更重要的作用,為運營管理各個環節提供分析洞察,讓管控科學、高效、精細。
通過大數據,可以實現質量異常原因追溯、設備實時檢測、多工序協調智能優化,甚至是全過程的生產工藝優化,以保證質量的精準控制、設備的全周期維護。以造球為例,這是生產中最關鍵的工序之一。通過智能攝像機捕捉到造球的畫面,加以圖像識別,并根據水分、轉速、加料量等關鍵參數,在大數據中心根據預設算法進行分析,作出判斷,進而反饋到實際的生產中進行調整、控制,實現智能造球。
再比如設備的診斷維護,通過攝像與圖像識別,實現設備健康狀態診斷與智能維護,特別是對設備異常狀態做出有效預警和報警,在有效規避風險的基礎上,同時為備品備件預留更充分的準備時間,提高周轉以及更換效率,增強庫存流轉,減少對資金的占用,優化成本。
從“鋼鐵是怎樣煉成的”到“智慧鋼鐵如何煉成”,在中鋼國際構建的智慧藍圖中,現代數字技術正與傳統鋼鐵制造加速相遇相融。憑借打造的數字生態系統,中鋼國際助力客戶實現資源全局優化配置,解決不確定性問題,推進定制化和預測式制造,持續為客戶創造價值。
在全面打造國際一流的技術型工程公司的戰略定位引領下,中鋼國際將以“智慧化”為支撐,為鋼鐵企業及相關行業提供更可信的優質數字化產品與服務,與客戶攜手共建堅強的“鋼鐵高科技長城”。