張莉
摘要：目前，冶金行業(yè)應(yīng)用了數(shù)字化技術(shù)，運(yùn)用ERP、MES等系統(tǒng)，使得冶金行業(yè)的生產(chǎn)成本減少，生產(chǎn)效率和危險(xiǎn)程度降低，設(shè)備利用率提高，不斷推進(jìn)冶金行業(yè)規(guī)模化與現(xiàn)代化。本文主要就冶金行業(yè)與數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合的原因、過程和特點(diǎn)進(jìn)行闡述，旨在給相關(guān)工作人員一些思考。
關(guān)鍵詞：冶金；數(shù)字化應(yīng)用；效率；成本
1 引言
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，冶金行業(yè)與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的生產(chǎn)模式也日漸成熟。這種模式的發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)智能發(fā)展的步伐，對(duì)工業(yè)的發(fā)展有著十分重要的作用。冶金與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的模式和作用將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。
2 冶金行業(yè)與數(shù)字化技術(shù)為什么要相結(jié)合？
2.1 傳統(tǒng)冶金生產(chǎn)模式效率低
冶金行業(yè)生產(chǎn)過程步驟繁多。煉鐵生產(chǎn)分為裝入鐵礦石和焦炭、熔劑等原材料、加熱風(fēng)、加燃料、出爐渣、出爐氣、出鐵水等6個(gè)工序。煉鋼生產(chǎn)分為倒罐接鐵、脫硫、提釩、煉鋼、LF精煉、RH精煉和連鑄等7個(gè)工序，1780熱軋卷板生產(chǎn)線包括加熱、粗軋、精軋、熱卷箱、卷曲、精整工序等6個(gè)工序。整體流程需要的計(jì)算量很大，公式也比較復(fù)雜，單純的依靠人工進(jìn)行計(jì)算效率極低且容易發(fā)生計(jì)算錯(cuò)誤的現(xiàn)象，影響生產(chǎn)。過程多且繁雜，大大降低了生產(chǎn)效率。
2.2 傳統(tǒng)冶金生產(chǎn)模式成本高
依據(jù)上段描述的冶金行業(yè)的生產(chǎn)流程，需要極大的計(jì)算量，因此也就需要極多的人力來進(jìn)行計(jì)算，這無疑是一筆很大的支出。且在選擇人員時(shí)，對(duì)員工的文化素質(zhì)要求較高，需要懂相應(yīng)的計(jì)算公式和化學(xué)原理，擁有較高文化素質(zhì)的員工薪資也相對(duì)較高，這也加大了企業(yè)的人工成本。需要的人員多且要求高，大大增加了企業(yè)成產(chǎn)成本。
2.3 傳統(tǒng)冶金生產(chǎn)模式危險(xiǎn)性高
冶金生產(chǎn)涉及到大量的設(shè)備和人員，有的部分甚至是處于高溫生產(chǎn)的環(huán)境下，在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)一旦原料比例失調(diào)或者是人員操作不當(dāng)，容易發(fā)生大型的生產(chǎn)事故，輕則影響損耗一些原料，正常的生產(chǎn)，重則會(huì)毀掉重要設(shè)備，危害員工的生命。要求精確精準(zhǔn)且影響較大，危險(xiǎn)性高。
3 冶金行業(yè)與數(shù)字化技術(shù)怎么相結(jié)合？
3.1 建設(shè)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)
以承德釩鈦熱軋卷板生產(chǎn)車間為例，熱軋卷板生產(chǎn)車間通過虛擬制造技術(shù)對(duì)煉鋼、軋鋼生產(chǎn)過程仿真，來提前解決實(shí)際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題；利用計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)化實(shí)際生產(chǎn)過程以及整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的性能；依賴于集成系統(tǒng)、自動(dòng)化以及強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建設(shè)新型現(xiàn)代化生產(chǎn)制造系統(tǒng)。
采用網(wǎng)關(guān)技術(shù)，物理隔離生產(chǎn)控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)，保證控制系統(tǒng)安全；采用高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，滿足毫秒級(jí)數(shù)據(jù)要求；編寫數(shù)據(jù)匹配、清洗軟件，清除異常和無用數(shù)據(jù)，建立涵蓋了熱卷產(chǎn)線所有工藝參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
圍繞“物流時(shí)刻表”，以煉鋼三大流為主線—物流、鐵水流、鑄坯流構(gòu)建拉式生產(chǎn)組織模式，打造生產(chǎn)物流時(shí)刻數(shù)字化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總貌動(dòng)態(tài)顯示，本工序視上下道工序生產(chǎn)狀況實(shí)現(xiàn)科學(xué)匹配，為下一步作業(yè)創(chuàng)造條件。如連鑄機(jī)定點(diǎn)開始澆鋼、鐵水倒罐站定點(diǎn)出鐵、天車定點(diǎn)吊運(yùn)鐵水、半鋼、鋼水等，借助數(shù)字化煉鋼系統(tǒng)，追蹤天車吊運(yùn)鐵水時(shí)間、前一工序延時(shí)，后道工序匹配做出響應(yīng)，保障措施自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的進(jìn)度情況在線管控，全線管控?zé)掍撋a(chǎn)，科學(xué)動(dòng)態(tài)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)高效化生產(chǎn)。
3.2 應(yīng)用企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）
冶金行業(yè)可以運(yùn)用ERP系統(tǒng)，以財(cái)務(wù)為核心，實(shí)現(xiàn)了財(cái)務(wù)、業(yè)務(wù)物資管理兩帳合一管理，有效地保證了數(shù)據(jù)的一致性。ERP主要實(shí)現(xiàn)功能如下：
財(cái)務(wù)管理實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一化的網(wǎng)絡(luò)財(cái)務(wù)。即由以前的三級(jí)分散核算,轉(zhuǎn)變?yōu)榧胸?cái)務(wù)管理模式。主要功能包括：總帳、應(yīng)收、應(yīng)付、資金和固定資產(chǎn)等功能。
采購(gòu)管理加強(qiáng)了流程對(duì)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)（供應(yīng)商評(píng)審、合同審批、采購(gòu)價(jià)格等）控制。增加供應(yīng)商評(píng)審流程,完善采購(gòu)審批流程,在系統(tǒng)內(nèi)外強(qiáng)化了采購(gòu)價(jià)格監(jiān)控流程。采購(gòu)業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化，提高業(yè)務(wù)效率。主要功能包括供應(yīng)商評(píng)估、物料需求計(jì)劃、采購(gòu)詢價(jià)與訂單、采購(gòu)接收等功能。
庫(kù)存管理：通過精密的預(yù)測(cè)和計(jì)劃工具改進(jìn)客戶服務(wù)，并優(yōu)化庫(kù)存投資。多項(xiàng)預(yù)測(cè)技術(shù)允許用戶預(yù)測(cè)未來庫(kù)存需求。重訂貨點(diǎn)和最小/最大計(jì)劃性能有助于用戶進(jìn)行有根據(jù)的庫(kù)存補(bǔ)充決策，還能自動(dòng)生成采購(gòu)申請(qǐng)和內(nèi)部申請(qǐng)單。同時(shí)借助于制造數(shù)據(jù)和計(jì)劃管理，基于準(zhǔn)確的庫(kù)存數(shù)據(jù)，可以針對(duì)單板和元器件產(chǎn)生合理的的需求，有效地解決物料齊套性和庫(kù)存積壓。
銷售管理：包括銷售預(yù)測(cè)與計(jì)劃、銷售人員的管理及銷售自動(dòng)化、貨幣回籠、價(jià)格處理和折扣處理、降低銷售成本、退貨處理、銷售分析、銷售訂單管理及訂單實(shí)現(xiàn)、訂單控制、定價(jià)和折扣管理。
3.3整體產(chǎn)銷系統(tǒng)（MES）
整體產(chǎn)銷系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)鋼軋一體化計(jì)劃的執(zhí)行，它在計(jì)劃管理層和生產(chǎn)控制層之間架起了一座橋梁。其主要任務(wù)是根據(jù)客戶訂單制定生產(chǎn)計(jì)劃，經(jīng)過成品替代、坯料設(shè)計(jì)后生成更為詳細(xì)的工序級(jí)作業(yè)計(jì)劃，然后下發(fā)給過程控制系統(tǒng)（L2），同時(shí)采集底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息，進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控和調(diào)度，對(duì)生產(chǎn)過程中的在制品（鋼水、鋼坯、鋼卷）和工藝過程進(jìn)行在線控制和優(yōu)化。
整體產(chǎn)銷系統(tǒng)打通了從生產(chǎn)到銷售的主線，即從訂貨合同——>生產(chǎn)計(jì)劃——>作業(yè)計(jì)劃——>生產(chǎn)管控——>出廠——>結(jié)算的關(guān)鍵路徑，實(shí)現(xiàn)了按合同優(yōu)化排產(chǎn)，降低了庫(kù)存，縮短了合同交貨期，質(zhì)量追溯和質(zhì)量異議處理周期也大大減小，極大的提高了生產(chǎn)效率。
3.4質(zhì)量過程自動(dòng)監(jiān)控
以卷板生產(chǎn)線為例，卷板生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)全流程、全工序、全產(chǎn)品的自動(dòng)管控。系統(tǒng)包括：工序控制、工藝監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、工藝預(yù)警、性能預(yù)測(cè)、在線判定、工藝追溯、工藝分析、工序評(píng)價(jià)、原料質(zhì)量管理、過程績(jī)效管理、過程質(zhì)量報(bào)表、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)維護(hù)等功能。質(zhì)量過程控制信息系統(tǒng)率先在行業(yè)中實(shí)現(xiàn)鑄坯和卷板在線分級(jí)判定，徹底改變了以成分、性能、表面為主的判定產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)狀，讓過程質(zhì)量控制情況參與產(chǎn)品質(zhì)量判定，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)化產(chǎn)品使用提供了重要幫助。
工序控制包括生產(chǎn)提示、操作要點(diǎn)、生產(chǎn)準(zhǔn)備確認(rèn)、客戶工藝卡和生產(chǎn)準(zhǔn)備確認(rèn)等5個(gè)單元。“生產(chǎn)提示”主要以“產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)+α”的質(zhì)量要求，對(duì)“訂單牽引式生產(chǎn)組織模式”和“過程關(guān)鍵控制點(diǎn)”進(jìn)行提示，針對(duì)品種不同要求形成不同控制要點(diǎn)，對(duì)以往同類產(chǎn)品發(fā)生的質(zhì)量問題和解決方法對(duì)崗位進(jìn)行提示，實(shí)現(xiàn)過程控制的“電子質(zhì)量看板”專項(xiàng)管理。
工藝監(jiān)控通過采集現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻，掌握崗位操作和設(shè)備運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問題可追溯。
在線判定對(duì)生產(chǎn)過程關(guān)鍵工藝技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分級(jí)設(shè)定，監(jiān)控鑄坯和鋼卷產(chǎn)品分級(jí)判定結(jié)果。重點(diǎn)監(jiān)控判定A級(jí)以外的產(chǎn)品判定結(jié)果。通過判定結(jié)果，快速分析工序控制中的薄弱環(huán)節(jié)，可按牌號(hào)、規(guī)格分析各參數(shù)命中率，為工藝提升和優(yōu)化提供依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)步提升。
工藝追溯把控全面質(zhì)量信息控制的關(guān)鍵點(diǎn)，開發(fā)同一軋件在多工序的關(guān)鍵參數(shù)同步功能，實(shí)現(xiàn)跨工序質(zhì)量橫向數(shù)據(jù)的集成分析，實(shí)現(xiàn)終端產(chǎn)品質(zhì)量問題與各工序參數(shù)控制、位置的一一對(duì)應(yīng)。通過終端產(chǎn)品質(zhì)量、性能情況，追溯各工序控制，分析質(zhì)量影響因素。工藝追溯中具備模擬開卷功能。根據(jù)各部分參數(shù)控制情況，進(jìn)行鋼卷模擬開卷，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問題提前預(yù)報(bào)，為下道工序或客戶提供生產(chǎn)指導(dǎo)。
以卷板生產(chǎn)線為例，過程控制系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、粗/精軋模型、層冷模型。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理負(fù)責(zé)處理一級(jí)和儀表上傳實(shí)測(cè)值數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為模型可用的數(shù)據(jù)格式。粗/精軋模型負(fù)責(zé)計(jì)算粗軋的輥縫、精軋的輥縫和速度等設(shè)定，包括粗軋寬度模型、精軋厚度模型、精軋溫度模型、精軋板形控制模型等。層冷模型負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)水閥狀態(tài)，以期將帶鋼冷卻到工藝要求的卷取溫度。
3.6工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)情況
為實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)按功能分區(qū)域管理，有效降低安全事故的發(fā)生概率、縮小影響范圍，按照網(wǎng)絡(luò)區(qū)域和用戶角色定位，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為外部接入?yún)^(qū)、管理網(wǎng)、生產(chǎn)主干網(wǎng)、生產(chǎn)服務(wù)器區(qū)、L2/L3 互聯(lián)專用網(wǎng)五個(gè)安全層次，系統(tǒng)安全層次架構(gòu)圖如下:
圖1 系統(tǒng)安全層次架構(gòu)圖
4 冶金行業(yè)與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合有什么作用？
4.1大幅度提高運(yùn)行效率，降低成本
借助數(shù)字化技術(shù)，可以將冶金行業(yè)中涉及到計(jì)算的部分設(shè)置固定的公式比例，提升計(jì)算速度的同時(shí)也能增加計(jì)算的準(zhǔn)確度，并且可以減少相關(guān)計(jì)算人員的數(shù)量，對(duì)員工的文化素質(zhì)水平的要求也降低，從而減少了企業(yè)的人力成本，減少開支，提升運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本。
4.2降低傳統(tǒng)冶金的危險(xiǎn)性
由于傳統(tǒng)冶金生產(chǎn)模式過于依賴員工的操作水平，現(xiàn)在引用數(shù)字化信息技術(shù)，制定標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)流程，每一個(gè)數(shù)據(jù)都有具體的標(biāo)準(zhǔn)，可以提升操作過程的精準(zhǔn)度。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)報(bào)警，增加了一層安全保障，將意外扼殺在了搖籃之中，大大減少了意外情況的發(fā)生，為保護(hù)人員生命安全和設(shè)備降低了危險(xiǎn)性。
4.3有效提升設(shè)備運(yùn)行效率
冶金行業(yè)與數(shù)字化技術(shù)將結(jié)合是需要依托計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行能力，使冶金操作過程的各個(gè)環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)得到保證，讓整個(gè)流程更加的高效和標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，既能保證人力所不能完成的任務(wù)，同時(shí)又可以有效地提升設(shè)備的運(yùn)作效率，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，避免問題的出現(xiàn)，如果出現(xiàn)問題，智能技術(shù)則可以快速的檢查出，專業(yè)就可 以及時(shí)的采取措施進(jìn)行解決，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的有了很大的保障。
4.4推進(jìn)冶金生產(chǎn)的規(guī)?；同F(xiàn)代化
相對(duì)于傳統(tǒng)的冶金行業(yè)工作時(shí)需要依靠大量的人力物力，現(xiàn)在與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的冶金行業(yè)則能夠做的更好。在冶金生產(chǎn)的過程中，涉及到很多的步驟和細(xì)節(jié)，有些步驟需要全天候不斷地操作才能維持正常的生產(chǎn)，數(shù)字化技術(shù)可以提供數(shù)據(jù)庫(kù)，將冶金生產(chǎn)推動(dòng)到自動(dòng)化生產(chǎn)，并且對(duì)一些環(huán)節(jié)進(jìn)行改造和升級(jí)，這樣才能推動(dòng)冶金行業(yè)不斷地進(jìn)步和發(fā)展。利用數(shù)字化信息，引用智能化和自動(dòng)化發(fā)展，帶勁更加先進(jìn)的技術(shù)，比如帶電保護(hù)技術(shù)、傳感技術(shù)等，有了這些技術(shù)的存在，冶金生產(chǎn)過程的精細(xì)化程度更高，冶金生產(chǎn)也就變得更加的規(guī)?；同F(xiàn)代化。
5 結(jié)語
目前，冶金行業(yè)與數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合的水平不斷提高，這樣才能促進(jìn)冶金行業(yè)不斷地發(fā)展。這種模式可以極大的提高冶金行業(yè)的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)成本，對(duì)我國(guó)冶金行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。所以，我們更要學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，取其精華，去其糟粕，不斷創(chuàng)新，促使我國(guó)冶金與數(shù)字化應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)可以領(lǐng)先于世界。