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未來(lái)冶金裝備智能化與在役再制造應(yīng)該重點(diǎn)發(fā)展監(jiān)控智能化，設(shè)備與工藝相匹配，提高整體系統(tǒng)能效等。為此，設(shè)計(jì)層面要從系統(tǒng)工藝能效出發(fā)，修改設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；示范工程需要安排技術(shù)樣板示范、應(yīng)用工程示范、工廠(chǎng)示范，并且建立設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和能效監(jiān)測(cè)平臺(tái)。
冶金設(shè)備智能化與在役再制造是“制造強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的重要組成部分，緊密切合數(shù)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。
為探索冶金裝備智能化與在役再制造的發(fā)展戰(zhàn)略和具體路徑，中國(guó)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(jī)械健康與能效監(jiān)控智能化發(fā)展戰(zhàn)略研究暨流程工業(yè)機(jī)械裝備在役再制造工程戰(zhàn)略研究冶金項(xiàng)目組。目前，項(xiàng)目組已經(jīng)形成了研究報(bào)告初稿。
在焦化生產(chǎn)上，目前我國(guó)共有2200多座焦?fàn)t，65孔以上的焦?fàn)t55座。在煉鐵生產(chǎn)上，全國(guó)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(jī)，高爐除塵風(fēng)機(jī)，冷卻水泵等。在煉鋼生產(chǎn)上，我國(guó)鋼鐵企業(yè)擁有約810座轉(zhuǎn)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(jié)，我國(guó)共有寬帶鋼熱連軋機(jī)81套，產(chǎn)能約2.32億噸；中厚板軋機(jī)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(dāng)代最先進(jìn)軋鋼技術(shù)，采用分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行傳動(dòng)控制、基礎(chǔ)自動(dòng)化控制等，為高品質(zhì)鋼鐵材料生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
目前我國(guó)冶金工業(yè)可持續(xù)發(fā)展依然面臨不少問(wèn)題，一方面產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩，產(chǎn)能利用率不足70%；另一方面節(jié)能減排任務(wù)十分艱巨，一些地區(qū)鋼鐵污染排放已經(jīng)超出環(huán)境承載能力，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放，與國(guó)家節(jié)能環(huán)保要求存在巨大差距。在此背景下，冶金設(shè)備的智能化與在役再制造顯得尤為重要。根據(jù)定義，裝備在役再制造是指運(yùn)用信息化、智能化技術(shù)對(duì)在線(xiàn)運(yùn)行的裝備進(jìn)行技術(shù)改造，旨在實(shí)現(xiàn)冶金機(jī)械裝備的安全、健康運(yùn)行，裝備與生產(chǎn)工藝的匹配，促使系統(tǒng)高效運(yùn)行和冶金生產(chǎn)的節(jié)能減排；同時(shí)適應(yīng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)向規(guī)?；ㄖ妻D(zhuǎn)變的需要。
現(xiàn)階段我國(guó)冶金裝備的服役狀態(tài)主要呈現(xiàn)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(guó)冶金裝備水平大幅提高，但裝備普遍貪大求洋，設(shè)計(jì)和建設(shè)理念不科學(xué)，設(shè)備運(yùn)行“大馬拉小車(chē)”；其二，國(guó)內(nèi)冶金設(shè)備與生產(chǎn)工藝結(jié)合不夠。先進(jìn)的冶金裝備缺少生產(chǎn)數(shù)據(jù)的挖掘利用，設(shè)備運(yùn)行與生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量不適應(yīng)，設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象嚴(yán)重。其三，在當(dāng)前產(chǎn)能過(guò)剩的背景下，鋼鐵企業(yè)利潤(rùn)下降，設(shè)備維護(hù)和備件更新面臨困難，大量冶金機(jī)械設(shè)備“帶病工作”
以軋鋼生產(chǎn)設(shè)備為例，國(guó)內(nèi)軋鋼設(shè)備利用率普遍較低，主力軋鋼設(shè)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(shè)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(jī)電設(shè)備備品備件消耗大，油、水、電、燃?xì)獾饶茉唇橘|(zhì)消耗大。此外，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，主要是高端產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不穩(wěn)定，如無(wú)缺陷表面轎車(chē)用鋼與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，取向電工鋼成材率低于70%（日本達(dá)到80%以上）。產(chǎn)品同質(zhì)化、無(wú)特色嚴(yán)重，在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不夠。
我國(guó)冶金機(jī)械裝備在智能化方面還與國(guó)外存在差距。國(guó)外大型冶金機(jī)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(shè)備信息檢測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。而國(guó)內(nèi)大多設(shè)備沒(méi)有信息檢測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，即使引進(jìn)設(shè)備也處在離線(xiàn)監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
國(guó)外大型冶金裝備都具有設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到遠(yuǎn)程的制造商設(shè)備監(jiān)測(cè)中心。監(jiān)測(cè)中心對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行精密分析和診斷，為設(shè)備健康維護(hù)提供了良好平臺(tái)，提升了設(shè)備的現(xiàn)代化管理水平，有利于充分挖掘設(shè)備潛力，延長(zhǎng)設(shè)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(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷中心，但總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)只有引進(jìn)設(shè)備和少數(shù)國(guó)產(chǎn)設(shè)備配有遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并且“離線(xiàn)”，信息不溝通，少有在線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)。
此外，將裝備信息與工藝緊密結(jié)合也是國(guó)外先進(jìn)冶金設(shè)備的典型特征。例如，奧鋼聯(lián)VAI-SIEMENS提供的連鑄機(jī)可以通過(guò)設(shè)備運(yùn)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(guó)內(nèi)引進(jìn)裝備信息與工藝結(jié)合應(yīng)用不夠充分。
值得一提的是，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于冶金裝備研發(fā)領(lǐng)域。“借助先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，企業(yè)可以自動(dòng)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)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(tǒng)維護(hù)提供更好的服務(wù)。”李崇堅(jiān)說(shuō)。
規(guī)模化定制時(shí)代來(lái)臨
我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)模式正在面臨重大轉(zhuǎn)變，大規(guī)模生產(chǎn)即面向用戶(hù)的規(guī)?；ㄖ茣r(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。
數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)，使規(guī)模制造與定制化有機(jī)地融為一體，不僅將用戶(hù)需求充分體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用的各個(gè)環(huán)節(jié)，形成了全新的產(chǎn)業(yè)模式，還將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)形態(tài)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變。
更為重要的是，在鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩、微利運(yùn)行的情況下，從客戶(hù)需求出發(fā)，建設(shè)以客戶(hù)驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)代冶金企業(yè)集成制造管理系統(tǒng)，在質(zhì)量、生產(chǎn)、成本、物流管理等各方面形成規(guī)?；ㄖ粕a(chǎn)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)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?？v觀(guān)國(guó)內(nèi)企業(yè)，寶鋼已經(jīng)在規(guī)?；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(guó)最大的鋼鐵企業(yè)，針對(duì)規(guī)模大、流程長(zhǎng)的特點(diǎn)，寶鋼在ERP、MES系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了煉鋼-軋鋼流程生產(chǎn)組織優(yōu)化系統(tǒng)，研制了虛擬制造和離散事件仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)互動(dòng)的自適應(yīng)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(jì)劃系統(tǒng)的效率和生產(chǎn)的適應(yīng)能力。
