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      解決方案

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      以創新技術淬煉數字化鋼筋鐵骨

      發布時間:2021-02-05 瀏覽:1480次 
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      鋼鐵產業是中國現代工業的脊梁。在飛濺的鋼花和奔流的鐵水中,高樓大廈拔地而起,飛機城軌上天入地,衛星飛船遨游天際。

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

      在河鋼數字化轉型的過程中,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略合作伙伴關系。此后,雙方在數字化領域進行了廣泛而深入的實踐和創新。

      “西門子致力于創造下一代技術,賦能客戶推進經濟支柱產業的變革?!蔽鏖T子大中華區總裁兼執行官赫爾曼(Lothar Herrmann)表示,“我們很高興與河鋼結伴前行,支持其以智能制造推進企業可持續、高質量發展 ,以創新技術引領中國鋼鐵行業‘數字蝶變’。西門子攜手中國的客戶和合作伙伴,增強產業韌性,打造讓所有人受益的數字化未來?!?/span>

      繪制數字化的“航海圖”

      “數字蝶變”正在再造產業未來。河鋼集團石鋼公司(河鋼石鋼)是河鋼旗下重要的特種鋼材生產基地。2019年,恰逢工廠搬遷,河鋼石鋼希望借新區建設的契機,著力打造對標國際化的數字化工廠。

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

      傳統鋼鐵工廠往往會部署不同的自動化和信息化系統,造成的結果是“各自為政”,相互之間無法進行信息共享與業務集成,從而形成一個個“信息孤島”。為了避免這類問題,西門子結合河鋼石鋼的現場痛點,為其提供了數字化工廠的頂層設計咨詢,核心是要把數字化理念融入工廠從設計階段到建設階段再到運維階段的全流程,從而幫助河鋼石鋼做到生產透明、降本增效、優化運維以及節能降耗。建設過程中,西門子還利用虛擬仿真技術搭建了河鋼石鋼新區的數字化雙胞胎,提前完成了工藝流程驗證及工廠布局優化。

      數字化工廠的建設是一項全局工程,涉及理念、技術、架構以及人才等方方面面。西門子為河鋼石鋼提供的咨詢服務能夠幫助其優化基地的資源配置,即通過抽絲剝繭的梳理,從源頭上消除冗余和浪費,真正實現降本增效。比如,多個部門能否通過流程的優化整合為一個部門?產品檢驗、鐵水撈渣、行車操作等環節能否通過自動化或遠程的方式實現?在優化方案實施后,這些問題都迎刃而解。今年10月底,河鋼石鋼新區正式投產,開啟了嶄新的數字化航程。

      打造數字化“無人”料場

      如果說數字化咨詢是幫助企業找到痛點的“醫”,那么完整的數字化方案就是幫助企業解決問題的“藥”。在河鋼唐鋼新區的“無人”料場,西門子的數字化“良藥”正在為傳統鋼鐵企業注入新動力。

      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,而且可能導致供料產品質量的不穩定。當前,料場的封閉式管理已經被納入國家環保政策要求,無人化成為大勢所趨。

      2018年,西門子與河鋼就河鋼唐鋼新區先進料場數字化無人控制系統項目簽署協議,為其提供自動化設備和包括計劃排程系統(APS)、大機無人化系統(MOM)在內的軟件工具,以軟硬件一體的數字化料場管理解決方案支持河鋼打造中國鋼鐵行業規模大、系統復雜的料場之一,樹立行業典范。

      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270公里的皮帶傳輸系統實現歸庫,近20臺大型堆取料機不知疲倦地自動進行著堆料、取料任務。整個過程做到了外部信息的自動感知、數據的自動計算以及運營指令的自動發出。

      一般情況下,同等規模的料場需要近千名工人來運維,而河鋼唐鋼新區僅需數名員工即可維持料場的正常運轉,而且效率更高、環保更優、控制更精、穩定性更強,同時也有利于在后疫情時代降低人員交叉感染風險。

      探索數字化“深水區”

      河鋼在數字化領域的探索卓有成效,但這家鋼鐵行業的領軍企業并沒有止步于此,而是繼續向數字化“深水區”探索。2019年6月,河鋼成為中國較早接入西門子MindSphere工業物聯網即服務解決方案的鋼鐵企業,基于MindSphere的智慧軋機解決方案正幫助河鋼集團衡板公司(河鋼衡板)優化軋機運行。

      對河鋼衡板而言,其首要關心的莫過于軋機的穩定運行,因為一旦軋機出問題,軋出來的鋼卷在某個位置出現殘缺或裂紋,就會影響產品的銷售價格,甚至損害市場對企業的信任。此外,河鋼衡板希望提升軋機日常運維的效率,減少設備的停機時間。last,在穩定和高效的基礎上,企業還追求節能降耗,以降低生產成本,提升環境效益。

      借助西門子的解決方案,河鋼衡板為其軋機建立了虛擬世界里的數字化雙胞胎,可實時采集設備運行過程中的軸承、電機等設備的振動、溫度、張力、電耗等關鍵參數,并將它們傳輸至MindSphere平臺進行分析。

      基于分析結果,河鋼衡板能夠以數據指導生產,制定更優的維護計劃,甚至預測可能發生的潛在故障。在西門子大數據和云計算技術的賦能下,企業可以降低對工人經驗的依賴,實現軋機的科學維護,提高生產效率、產品質量以及成品率。在項目完成后,成品率可超過99%。

      “鋼鐵向材料”的轉型升級

      作為世界較大[ 2020年《財富》世界500強排行榜,財富中文網,2020年8月10日發布。]的鋼鐵材料制造和綜合服務商之一,河鋼未來既要繼續發力,將鋼鐵主業做精做強,也要瞄準鋼鐵向材料轉變的高端制造領域,以及與鋼鐵有關的新興產業。為此,河鋼發力增材制造和新材料領域,成立與增材制造相關的新業務板塊。

      2019年3月,西門子與河鋼簽署增材制造戰略合作協議,以及增材制造業務咨詢服務合同。雙方將在增材制造研發和產業化、人才培養等方向展開合作,共同建設河鋼增材制造實驗室,并將河鋼旗下的河鋼工業技術公司打造成為中國增材制造技術產業化的領軍企業。

      不遠的將來,也許汽車發動機這種復雜的部件不再需要由上千個零件組裝而成,河鋼可以直接通過增材制造技術將鋼鐵粉末一體成型,并且產品還具有更好的結構設計、更高的強度和更優異的質量。而西門子提供的Teamcenter、NX、Simcenter等與虛擬仿真相關的軟件平臺,則可以幫助河鋼預先模擬增材制造過程和產品性能,減少試錯成本并提高研發效率。

      西門子在增材制造領域擁有國際化技術創新和產業化實力,是全球增材制造領域為數不多擁有全產業鏈覆蓋能力的工業企業?!昂愉搱猿峙c強者為伍,不僅著眼于現在,更著眼于未來?!?河鋼集團有限公司董事長于勇表示,“在智能制造、數字化工廠、供應鏈等領域,我們和西門子精誠協作,以前沿技術推動河鋼面向未來轉型升級,攜手打造中國鋼鐵行業智能制造新局面?!?/span>

      隨著雙方合作進一步深入,越來越多的鋼鐵企業開始逐步摒棄以量取勝的傳統觀念,轉而追求高質量發展,積極擁抱數字化轉型升級的大潮。乘著行業數字化轉型的新機遇,中國鋼鐵企業必將迎來新的高光時刻。


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