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解決方案

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以創(chuàng)新技術(shù)淬煉數(shù)字化鋼筋鐵骨

發(fā)布時(shí)間:2021-02-05 瀏覽:4395次 
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鋼鐵產(chǎn)業(yè)是中國現(xiàn)代工業(yè)的脊梁。在飛濺的鋼花和奔流的鐵水中,高樓大廈拔地而起,飛機(jī)城軌上天入地,衛(wèi)星飛船遨游天際。

近年來,世界鋼鐵行業(yè)面臨著產(chǎn)能過剩和供需失衡等挑戰(zhàn)。對此,以河鋼集團(tuán)有限公司(河鋼)為代表的中國鋼鐵企業(yè)正借助數(shù)字化之力,重新淬煉一副“鋼筋鐵骨”。

在河鋼數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中,少不了合作伙伴的鼎力支持。2016年10月,河鋼與西門子建立全面戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。此后,雙方在數(shù)字化領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛而深入的實(shí)踐和創(chuàng)新。

“西門子致力于創(chuàng)造下一代技術(shù),賦能客戶推進(jìn)經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的變革?!蔽鏖T子大中華區(qū)總裁兼執(zhí)行官赫爾曼(Lothar Herrmann)表示,“我們很高興與河鋼結(jié)伴前行,支持其以智能制造推進(jìn)企業(yè)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展 ,以創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)中國鋼鐵行業(yè)‘?dāng)?shù)字蝶變’。西門子攜手中國的客戶和合作伙伴,增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)韌性,打造讓所有人受益的數(shù)字化未來?!?/span>

繪制數(shù)字化的“航海圖”

“數(shù)字蝶變”正在再造產(chǎn)業(yè)未來。河鋼集團(tuán)石鋼公司(河鋼石鋼)是河鋼旗下重要的特種鋼材生產(chǎn)基地。2019年,恰逢工廠搬遷,河鋼石鋼希望借新區(qū)建設(shè)的契機(jī),著力打造對標(biāo)國際化的數(shù)字化工廠。

在數(shù)字化的航程中,西門子的數(shù)字化咨詢服務(wù)為河鋼石鋼量身繪制了一張“航海圖”,助力其更科學(xué)、更合理地駛向彼岸。

傳統(tǒng)鋼鐵工廠往往會部署不同的自動化和信息化系統(tǒng),造成的結(jié)果是“各自為政”,相互之間無法進(jìn)行信息共享與業(yè)務(wù)集成,從而形成一個(gè)個(gè)“信息孤島”。為了避免這類問題,西門子結(jié)合河鋼石鋼的現(xiàn)場痛點(diǎn),為其提供了數(shù)字化工廠的頂層設(shè)計(jì)咨詢,核心是要把數(shù)字化理念融入工廠從設(shè)計(jì)階段到建設(shè)階段再到運(yùn)維階段的全流程,從而幫助河鋼石鋼做到生產(chǎn)透明、降本增效、優(yōu)化運(yùn)維以及節(jié)能降耗。建設(shè)過程中,西門子還利用虛擬仿真技術(shù)搭建了河鋼石鋼新區(qū)的數(shù)字化雙胞胎,提前完成了工藝流程驗(yàn)證及工廠布局優(yōu)化。

數(shù)字化工廠的建設(shè)是一項(xiàng)全局工程,涉及理念、技術(shù)、架構(gòu)以及人才等方方面面。西門子為河鋼石鋼提供的咨詢服務(wù)能夠幫助其優(yōu)化基地的資源配置,即通過抽絲剝繭的梳理,從源頭上消除冗余和浪費(fèi),真正實(shí)現(xiàn)降本增效。比如,多個(gè)部門能否通過流程的優(yōu)化整合為一個(gè)部門?產(chǎn)品檢驗(yàn)、鐵水撈渣、行車操作等環(huán)節(jié)能否通過自動化或遠(yuǎn)程的方式實(shí)現(xiàn)?在優(yōu)化方案實(shí)施后,這些問題都迎刃而解。今年10月底,河鋼石鋼新區(qū)正式投產(chǎn),開啟了嶄新的數(shù)字化航程。

打造數(shù)字化“無人”料場

如果說數(shù)字化咨詢是幫助企業(yè)找到痛點(diǎn)的“醫(yī)”,那么完整的數(shù)字化方案就是幫助企業(yè)解決問題的“藥”。在河鋼唐鋼新區(qū)的“無人”料場,西門子的數(shù)字化“良藥”正在為傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)注入新動力。

過去的開放式料場普遍存在著粉塵問題。在漫天的粉塵之中,工人需要全天候輪班進(jìn)行堆料、取料等操作,不敢有一絲懈怠。這種模式不僅會對操作工人的健康造成不利影響,而且可能導(dǎo)致供料產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。當(dāng)前,料場的封閉式管理已經(jīng)被納入國家環(huán)保政策要求,無人化成為大勢所趨。

2018年,西門子與河鋼就河鋼唐鋼新區(qū)先進(jìn)料場數(shù)字化無人控制系統(tǒng)項(xiàng)目簽署協(xié)議,為其提供自動化設(shè)備和包括計(jì)劃排程系統(tǒng)(APS)、大機(jī)無人化系統(tǒng)(MOM)在內(nèi)的軟件工具,以軟硬件一體的數(shù)字化料場管理解決方案支持河鋼打造中國鋼鐵行業(yè)規(guī)模大、系統(tǒng)復(fù)雜的料場之一,樹立行業(yè)典范。

如今,在面積大約1平方公里的偌大料場中,幾乎看不到人員蹤跡。來自礦山或港口的原料被接卸下來后,直接通過長達(dá)270公里的皮帶傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)歸庫,近20臺大型堆取料機(jī)不知疲倦地自動進(jìn)行著堆料、取料任務(wù)。整個(gè)過程做到了外部信息的自動感知、數(shù)據(jù)的自動計(jì)算以及運(yùn)營指令的自動發(fā)出。

一般情況下,同等規(guī)模的料場需要近千名工人來運(yùn)維,而河鋼唐鋼新區(qū)僅需數(shù)名員工即可維持料場的正常運(yùn)轉(zhuǎn),而且效率更高、環(huán)保更優(yōu)、控制更精、穩(wěn)定性更強(qiáng),同時(shí)也有利于在后疫情時(shí)代降低人員交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。

探索數(shù)字化“深水區(qū)”

河鋼在數(shù)字化領(lǐng)域的探索卓有成效,但這家鋼鐵行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)并沒有止步于此,而是繼續(xù)向數(shù)字化“深水區(qū)”探索。2019年6月,河鋼成為中國較早接入西門子MindSphere工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)即服務(wù)解決方案的鋼鐵企業(yè),基于MindSphere的智慧軋機(jī)解決方案正幫助河鋼集團(tuán)衡板公司(河鋼衡板)優(yōu)化軋機(jī)運(yùn)行。

對河鋼衡板而言,其首要關(guān)心的莫過于軋機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行,因?yàn)橐坏┸垯C(jī)出問題,軋出來的鋼卷在某個(gè)位置出現(xiàn)殘缺或裂紋,就會影響產(chǎn)品的銷售價(jià)格,甚至損害市場對企業(yè)的信任。此外,河鋼衡板希望提升軋機(jī)日常運(yùn)維的效率,減少設(shè)備的停機(jī)時(shí)間。last,在穩(wěn)定和高效的基礎(chǔ)上,企業(yè)還追求節(jié)能降耗,以降低生產(chǎn)成本,提升環(huán)境效益。

借助西門子的解決方案,河鋼衡板為其軋機(jī)建立了虛擬世界里的數(shù)字化雙胞胎,可實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行過程中的軸承、電機(jī)等設(shè)備的振動、溫度、張力、電耗等關(guān)鍵參數(shù),并將它們傳輸至MindSphere平臺進(jìn)行分析。

基于分析結(jié)果,河鋼衡板能夠以數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn),制定更優(yōu)的維護(hù)計(jì)劃,甚至預(yù)測可能發(fā)生的潛在故障。在西門子大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)的賦能下,企業(yè)可以降低對工人經(jīng)驗(yàn)的依賴,實(shí)現(xiàn)軋機(jī)的科學(xué)維護(hù),提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及成品率。在項(xiàng)目完成后,成品率可超過99%。

“鋼鐵向材料”的轉(zhuǎn)型升級

作為世界較大[ 2020年《財(cái)富》世界500強(qiáng)排行榜,財(cái)富中文網(wǎng),2020年8月10日發(fā)布。]的鋼鐵材料制造和綜合服務(wù)商之一,河鋼未來既要繼續(xù)發(fā)力,將鋼鐵主業(yè)做精做強(qiáng),也要瞄準(zhǔn)鋼鐵向材料轉(zhuǎn)變的高端制造領(lǐng)域,以及與鋼鐵有關(guān)的新興產(chǎn)業(yè)。為此,河鋼發(fā)力增材制造和新材料領(lǐng)域,成立與增材制造相關(guān)的新業(yè)務(wù)板塊。

2019年3月,西門子與河鋼簽署增材制造戰(zhàn)略合作協(xié)議,以及增材制造業(yè)務(wù)咨詢服務(wù)合同。雙方將在增材制造研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、人才培養(yǎng)等方向展開合作,共同建設(shè)河鋼增材制造實(shí)驗(yàn)室,并將河鋼旗下的河鋼工業(yè)技術(shù)公司打造成為中國增材制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)軍企業(yè)。

不遠(yuǎn)的將來,也許汽車發(fā)動機(jī)這種復(fù)雜的部件不再需要由上千個(gè)零件組裝而成,河鋼可以直接通過增材制造技術(shù)將鋼鐵粉末一體成型,并且產(chǎn)品還具有更好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、更高的強(qiáng)度和更優(yōu)異的質(zhì)量。而西門子提供的Teamcenter、NX、Simcenter等與虛擬仿真相關(guān)的軟件平臺,則可以幫助河鋼預(yù)先模擬增材制造過程和產(chǎn)品性能,減少試錯(cuò)成本并提高研發(fā)效率。

西門子在增材制造領(lǐng)域擁有國際化技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化實(shí)力,是全球增材制造領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多擁有全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋能力的工業(yè)企業(yè)?!昂愉搱?jiān)持與強(qiáng)者為伍,不僅著眼于現(xiàn)在,更著眼于未來。” 河鋼集團(tuán)有限公司董事長于勇表示,“在智能制造、數(shù)字化工廠、供應(yīng)鏈等領(lǐng)域,我們和西門子精誠協(xié)作,以前沿技術(shù)推動河鋼面向未來轉(zhuǎn)型升級,攜手打造中國鋼鐵行業(yè)智能制造新局面?!?/span>

隨著雙方合作進(jìn)一步深入,越來越多的鋼鐵企業(yè)開始逐步摒棄以量取勝的傳統(tǒng)觀念,轉(zhuǎn)而追求高質(zhì)量發(fā)展,積極擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的大潮。乘著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新機(jī)遇,中國鋼鐵企業(yè)必將迎來新的高光時(shí)刻。