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浦项钢铁提升生产过程智能化水平
信息来源:世界金属导报2021-12-28A02      时间:2021-12-28 00:00:00

光阳厂开发基于人工智能的高效铁水供应体系

近期,浦项钢铁光阳厂利用人工智能技术开发了“铁水调度系统”,向智能工厂的目标又迈进了一步。

铁水从高炉中流出,主要用于炼钢。尽管现有的钢铁生产工艺已经大部分实现了自动化调度,但铁水供应还需要手动操作,对后工序生产也有一定影响。让铁水在没有热损失的情况下迅速供应至炼钢厂,同时确保成分不会出现偏差,这一点非常重要。

不过,由于高炉炉况不同,出铁口出铁的时间和出铁量并不固定,因而铁水总是存在成分偏差波动,因此,运输铁水的鱼雷罐车在装满铁水后,才会向炼钢厂发出运输指令。因此,炼钢厂事先并不知道有关铁水量和成分的信息。

光阳厂生产技术部为了解决这个问题,与浦项信息规划室合作开发了基于人工智能的铁水调度系统。利用过去在高炉作业中收集的大数据,开发的这一新系统可以对出铁口的铁水量和作业结束时间进行有效预测。借助该系统,可以适时为各炼钢厂按照作业安排提供定制的铁水,而炼钢厂可以提前做好作业准备,大大提升了运行效率。特别是,该系统最大限度减少了铁水到炼钢厂之前的等待时间,降低了铁水温降,从而减少了炼钢工艺中铁水预加热的燃料消耗,实现降本的效果。

光阳厂表示,通过系统化的铁水供应,能够主动应对各工序材料供需变化,这就是该项目的最大成果。借助相关技术,有望实现高效、精准的铁水输送,提高炼钢生产效率。

打造冷轧CRM Smart Room系统

近期,浦项钢铁光阳厂构建了冷轧CRM Smart Room系统,加快迈向智能钢铁厂的目标。冷轧CRM Smar t Room是采用人工智能(AI)和物联网的冷轧设备综合控制系统(PCM),可以实时分析轧制工序的进展,并集故障排查等多种智能技术于一身。

PCM采用了名为“轧机设置模型”的人工智能模型,可以反映钢种和不同材料的特性,预测轧件载荷。为了提高冷轧机的轧制性能,光阳厂冷轧部从2017年开始组织产、学、研合作,最终成功研制出具有更精准厚度控制的“轧机设置模型”。

此后,通过PCM在冷轧二分厂的示范应用,2021年将推广应用至整个冷轧工序。在此基础上,最大限度减少了操作人员对工艺的人工干预,确保了安全的工作环境,大幅提升了轧制生产效率。

光阳厂冷轧部还一直致力于提升该模型的性能,由于各厂的PCM均采用了“轧机设置模型”,因此通过建立“CRM Smart Room”系统,可以对其进行统一控制和实时监控。通过一元化运营管理,不仅确保了稳定的作业环境,也使冷轧部工程师能够有效开展轧制控制技术开发活动。

此外,利用“轧机设置”技术实现轧制仿真,可以应对新钢种和尺寸变化,具有更深远的意义。以前,必须进行现场审核才能确定产品能否按照客户的要求进行生产,借助“CRM Smart Room”,可以进行高精度仿真。

今后,光阳厂冷轧部将在PCM以及连续退火工艺或酸洗工艺上构建“CRM Smart Room”系统。积极推进技术开发,通过全生产线设备的自动化、智能化,全面构建“浦项统一品质的冷轧技术”。

另一方面,光阳厂于2021年7月建成了热轧人工智能中心,借助智能技术远程控制热轧厂设备;同年10月,在连铸设备的数据统一管理和可视化基础上,建立“连铸设备的智能故障预知系统”,实现设备检修无人化和实时设备监控,不断向智能工厂的目标迈进。

建立电工钢板包装自动化体系

近期,浦项钢铁浦项厂建立了电工钢板包装自动化体系,为现场工作人员提供便利的同时,也提升了产品管理效率。

电工钢板包装场是对电工钢板进行包装的场地。工厂生产的电工钢板产品在运往产品仓库前,在包装场区域内进行包装工作,然后按照客户交货日期送往产品仓库。亦即,在运往仓库之前,产品停留的地方。

电工钢板包装场一天要处理上百吨产品。吊车司机将电工钢板产品从工厂转移到包装场,再从包装场到产品仓库,为了避免发生混淆,需要将产品的存储位置信息逐一输入系统。此外,运送到产品仓库后,为了区分产品,还需要将标签逐一贴在产品上,不仅操作繁琐,而且标签错贴导致产品配送出错,也会产生索赔。

对此,浦项厂对生产和质量信息的实时数据进行统一管理,引进了综合作业管理系统MES 3.0(制造执行系统),并对包装场的作业流程进行了改进。通过收集现场一线工作人员的意见,浦项厂建立了实时控监控系统。该系统可以实时了解产品从工厂、包装场运至产品仓库的信息和现场情况。利用监控系统,可以实时自动记录和随时查看产品在包装场上的存储位置,对产品进行现场盘点,因而手动操作的时间大幅减少。借助标签信息系统的自动管理,产品管理的准确性也有所提高。同时,在监控系统的基础上,还实现了吊车驾驶自动化。当吊车工人在工作屏幕上查看产品清单、场地、库存等信息后,选择“产品搬运”功能后,吊车就会自动将钢卷运送到包装场和产品仓库。

在MES 3.0的基础上进行流程改进,结果包装场的工作现场发生了很大变化。吊车手动操作次数减少到30%以下,现场工作人员进出包装场的次数也减少了一半以上。产品“生产-包装-配送”全过程数据化,通过实时监控,也确保了物流的精准度和快捷性。

在电工钢板二分厂内,通过对包装线传送带上的所有产品进行系统化管理,并尽量减少肉眼确认的手动作业,明显减轻了操作人员的负担。借助MES 3.0,通过持续改进,今后还将不断提高生产效率,同时提供更多的便利。

开发质量风险监测系统

近期,浦项钢铁光阳厂开发了“质量风险监测系统”,目标是将缺陷产品减少为零。

光阳厂主要生产汽车板,这种高端产品不仅质量设计标准严苛,而且对生产工艺和设备状态都有很高的要求。为确保产品质量,光阳厂质量技术部严格按照客户需求进行设计,并随时监控制造过程中是否存在异常。另外,在出现异常时,为了迅速采取行动,不仅需要质量技术部,还需要客户订单管理部门和现场作业部门之间的紧密协作。

不过,为了识别和挑出质量异常产品,在数据查询和发现异常时,需要相当长的时间才能找到同一产线生产的相关产品。此外,由于各部门的数据管理方式不同,使得相关信息在部门之间共享存在一定局限性。

为了解决这个技术难题,光阳厂质量技术部特别制定了部门质量异常措施流程,并对异常判定标准进行了标准化处理。随后,不仅实现了数据提取方式的自动化,还新建了“质量风险监测系统”,相关部门对同一质量异常产品清单进行查询和发现异常时,将会自动共享。

系统将判断质量异常产品的相关信息实时告知措施负责人,系统化管理异常发生履历,这对于主动应对质量风险具有更深远的意义。特别是在出现重复缺陷的生产线上,在产生大批量产品之前,采取有效措施进行补救。

光阳厂质量技术部质量系统分部负责人表示,在传统的工作模式中,有关质量的信息价值不高,在质量管理方面执行难度很大。这种全新的质量风险监测系统能够防止人为错误,主动消除质量风险,意义重大。今后,光阳厂计划将该系统积累的数据应用于人工智能模型。

开设“POINT”维修系统

近期,浦项钢铁开设了智能搜索系统“POINT”,为钢铁厂现场控制装置维修提供最佳解决方案。

POINT是“Posco(浦项)、AI(人工智能)和Troubl e-Shooting(故障诊断)”的缩写,也是浦项独创的系统,在设备异常时及时找到问题的原因,并提供最合适的措施或检查方法。

钢铁厂的典型控制装置包括驱动、可编程逻辑控制器(PLC)等,它们对设备产生的数据进行储存,并负责控制工艺。由于故障类型多样、复杂,原因难以确定,加之操作人员熟练程度不同,措施偏差较大等,这些装置在维修上存在一定困难。

为了解决这个问题,浦项集结了设备控制专家和人工智能专家,针对包括各种手册在内的技术资料、维修技术以及异常应对措施等进行了系统整理,并将其建成数据库,结合人工智能,开发了智能搜索解决方案。

因此,该系统分析故障历史或其他工厂类似事件的相关性,同时提供预测的故障原因、发生概率、检查优先级等,从而提出最佳措施和检查方法。使用该系统后,通过反馈措施结果和满意度,可以进一步提高准确度,随着应用程度的扩大,故障诊断功能也会逐渐增强。

此外,浦项还开发了配套的应用程序,可以应用于平板电脑、智能手机等,无论身处何地,都可以很方便地找到想要的信息。此外,缺乏现场经验的新人或其他部门调入员工,平时也可通过POINT系统学习故障类型,有效运用积累的知识和技巧等。

浦项表示,使用POINT系统将减少操作人员之间的措施技术偏差,可将设备维修所需的时间平均缩短30%左右。

开发安全设备综合管理系统

浦项钢铁浦项厂开发了“安全设备综合管理系统”,提高安全水平。该系统可以对同时进行的多项安全活动进行综合管理。借助该系统,所有员工都能一目了然地查看浦项厂的有害风险暴露、安全基础设施稳健化、合作企业共赢支持等安全活动;另外,各项活动的实时进度情况和集团内部审计机构的“安全管理情况检查”明细也将公开透明。

早前,该厂曾一直关注“设备改进”,并持续推进改进活动,但从2021年起,浦项厂对发生灾害的案例进行了细致分析,分为“环境、设备、人”等三个类别进行推进,以便对事故原因实行多方面的预防措施。

有害风险暴露的宗旨是在作业过程中预测可能发生的安全事故,将事故扼杀在萌芽状态中。钢厂全体员工参与挖掘潜在风险因素,持续开展设备改进及作业标准修订等活动。特地对位于管理死角的外委运营设备进行集中改进。对改进完成的项目进行及时评价和反馈,确保平稳运营。

安全基础设施稳健化是通过设备投资项目加固和更换废旧设施。为了系统制定基础设施更换计划,浦项厂开展了钢厂全区的“废旧设施物定位”活动,更加科学地进行设备投资。此外,还通过“设备升级活动”来提升现有设备的能力,切实保障操作人员的安全。

合作企业共赢支持是通过改善高风险人工作业,开发新型修理工具等现场活动,使外包合作企业能够安全工作。不仅如此,为了提高操作人员安全意识和技术能力,采用了“POSTube”(POSCO YouTube)平台,通过视频向外包合作企业分享工作技能和安全培训资料。

浦项厂表示,通过安全设备综合管理系统的开发,计划的项目可以顺利完成,今后还将不断发展该系统,尽最大努力打造安全的钢铁厂。 (文德)

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