裴利斌

廣東新興鑄管有限公司  廣東 陽(yáng)春 529600

摘要：在現(xiàn)代冶金工業(yè)中，生產(chǎn)質(zhì)量是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素之一。隨著科技的不斷進(jìn)步，智能化冶金設(shè)備逐漸成為提升生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵手段。智能化設(shè)備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的生產(chǎn)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)質(zhì)量檢測(cè)，還能通過(guò)大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化生產(chǎn)流程，降低能耗和成本。本文探討了智能化冶金設(shè)備在提高生產(chǎn)質(zhì)量中的重要作用，分析了其在生產(chǎn)過(guò)程控制、質(zhì)量檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析等方面的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)實(shí)際分析和理論研究，提出了發(fā)展策略，研究表明，智能化冶金設(shè)備能夠顯著提升冶金生產(chǎn)質(zhì)量，推動(dòng)行業(yè)向高效、綠色、智能化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能化冶金設(shè)備；生產(chǎn)質(zhì)量；工業(yè)智能化；冶金行業(yè)；技術(shù)挑戰(zhàn)

1 智能化冶金設(shè)備在提高生產(chǎn)質(zhì)量中的作用

1.1 對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定性的影響

冶金生產(chǎn)中生產(chǎn)的穩(wěn)定性是保證產(chǎn)品質(zhì)量最重要的因素之一。智能化冶金設(shè)備在引進(jìn)先進(jìn)自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制等方面對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定性產(chǎn)生諸多積極作用。（1）自動(dòng)化控制技術(shù)大大降低人為因素在生產(chǎn)過(guò)程中的擾動(dòng)。傳統(tǒng)冶金生產(chǎn)過(guò)程中人工操作的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性很難一直處于最優(yōu)狀態(tài)，易受操作人員工作狀態(tài)、技能水平不同等因素影響而造成生產(chǎn)波動(dòng)^[1]。以高爐煉鐵為例，智能化爐溫控制系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)及實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)對(duì)燃料輸入量及鼓風(fēng)量進(jìn)行準(zhǔn)確控制，保證爐內(nèi)溫度平穩(wěn)在合適范圍。相比較而言，人工對(duì)爐溫進(jìn)行控制不但很難達(dá)到這樣準(zhǔn)確的調(diào)整，操作人員受自身技能水平，操作經(jīng)驗(yàn)等其他因素影響，爐溫調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，調(diào)整的精確度較差等，甚至出現(xiàn)因誤判操作失誤，進(jìn)而誘發(fā)爐溫的波動(dòng)，影響鐵水質(zhì)量與產(chǎn)量。（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是冶金生產(chǎn)中的“智能眼睛”，可以對(duì)生產(chǎn)中各參數(shù)進(jìn)行全方位、無(wú)間斷監(jiān)測(cè)。以連鑄生產(chǎn)為例，智能化鑄坯表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可采用高分辨率攝像頭及先進(jìn)圖像識(shí)別算法對(duì)鑄坯表面裂紋、夾渣缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，系統(tǒng)立即報(bào)警并向控制系統(tǒng)反饋有關(guān)信息，從而采取及時(shí)措施加以調(diào)節(jié)。這一實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能使生產(chǎn)中存在的問(wèn)題可以快速檢測(cè)出來(lái)，以免問(wèn)題進(jìn)一步加劇，確保生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定。

1.2 智能檢測(cè)作用

智能檢測(cè)技術(shù)對(duì)于智能化冶金設(shè)備具有決定性作用，其滲透到冶金生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括原料檢驗(yàn)以及成品質(zhì)量檢測(cè)等，對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的提升具有全方位保障^[2]。（1）原料檢驗(yàn)階段，智能檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)原料化學(xué)成分、物理性能及其他關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分析。例如，通過(guò)使用X射線熒光光譜分析儀這類(lèi)先進(jìn)的智能設(shè)備，我們能夠無(wú)損地對(duì)鐵礦石、煤炭等原材料進(jìn)行檢測(cè)，并在極短的時(shí)間內(nèi)獲取它們的詳細(xì)化學(xué)組成信息。這樣有利于企業(yè)對(duì)原料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，保證所投原料滿足工藝要求，從而避免由于原料質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題而造成生產(chǎn)波動(dòng)、產(chǎn)品質(zhì)量降低。企業(yè)通過(guò)分析海量原料檢測(cè)數(shù)據(jù)，也可構(gòu)建原料質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)原料采購(gòu)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化等工作提供強(qiáng)大支撐。（2）進(jìn)入到生產(chǎn)過(guò)程后，智能檢測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控每道工序的中間產(chǎn)品，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。以軋鋼生產(chǎn)為例，智能化板形檢測(cè)系統(tǒng)采用激光傳感器及圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼板板形參數(shù)如板凸度、楔形度的在線檢測(cè)。當(dāng)板形發(fā)生偏差時(shí)，該系統(tǒng)立即向軋機(jī)控制系統(tǒng)反饋信息，并通過(guò)調(diào)節(jié)輥縫和軋制力來(lái)實(shí)時(shí)修正板形。該實(shí)時(shí)檢測(cè)與反饋控制機(jī)制有效保障鋼板板形質(zhì)量，提高產(chǎn)品成材率。（3）成品質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)中，智能檢測(cè)技術(shù)更起到了至關(guān)重要的作用。以鋼表面質(zhì)量檢測(cè)為例，利用先進(jìn)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鋼表面高速、高精度檢測(cè)，可精確識(shí)別劃痕、麻點(diǎn)、氧化皮等多種表面缺陷。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)比傳統(tǒng)人工檢測(cè)方法檢測(cè)速度更快，精度更高，可靠性更強(qiáng)，可以極大地提高檢測(cè)效率及準(zhǔn)確性，避免了由于人工檢測(cè)的主觀性、疲勞性造成的漏檢、誤檢。同時(shí)，該智能檢測(cè)系統(tǒng)能夠統(tǒng)計(jì)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)并產(chǎn)生詳細(xì)質(zhì)量報(bào)告，從而為企業(yè)質(zhì)量管控及產(chǎn)品改進(jìn)等提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。

1.3 多設(shè)備協(xié)同作業(yè)

與傳統(tǒng)的設(shè)備相比，智能化冶金設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的互聯(lián)互通和協(xié)同控制，提高了生產(chǎn)效率，保證了生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)根據(jù)上游工序的生產(chǎn)情況自動(dòng)調(diào)整下游設(shè)備的參數(shù)，確保整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的順暢和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。尤其在鑄管行業(yè)中，在鑄管生產(chǎn)過(guò)程中從前線的熔煉、離心澆筑、退火爐到后線的整涂、噴鋅、包裝等，整個(gè)設(shè)備及工藝復(fù)雜、工藝參數(shù)較多，受人工干預(yù)影響較大，鑄管生產(chǎn)過(guò)程中各關(guān)鍵工序的生產(chǎn)、工藝、質(zhì)檢、能耗等數(shù)據(jù)相互獨(dú)立。為此新興鑄管采用智能化機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備協(xié)同作業(yè)，有效解決上述問(wèn)題；（1）該智能化機(jī)器人具備獨(dú)特的操作系統(tǒng)和自適應(yīng)鍛造技術(shù)，以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，在使用過(guò)程中，機(jī)器人可以快速適應(yīng)不同的鑄造需求，無(wú)論是小批量定制還是大規(guī)模生產(chǎn)，都能迅速調(diào)整工藝參數(shù)，做到上下工序無(wú)縫銜接。通過(guò)角色切換的功能，機(jī)器人能夠自如應(yīng)對(duì)不同的生產(chǎn)場(chǎng)景，降低人工干預(yù)的需求，大幅減少生產(chǎn)周期，（2）配備了智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用高精度的傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)鑄造過(guò)程，包括溫度、壓力、振動(dòng)等關(guān)鍵參數(shù)。不僅提高了生產(chǎn)的安全性，還確保了鑄件的質(zhì)量，減少了浪費(fèi)和缺陷的發(fā)生率。

2 智能化冶金設(shè)備在提高生產(chǎn)質(zhì)量中的挑戰(zhàn)

2.1 在技術(shù)更新和設(shè)備兼容性之間存在矛盾

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，智能化冶金設(shè)備方面新技術(shù)和新工藝不斷涌現(xiàn)。但企業(yè)在尋求技術(shù)更新來(lái)改善生產(chǎn)質(zhì)量時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到技術(shù)更新和設(shè)備兼容性之間的沖突。一方面，新技術(shù)不斷出現(xiàn)給冶金生產(chǎn)提供了許多優(yōu)點(diǎn)。比如，先進(jìn)的人工智能算法可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出生產(chǎn)過(guò)程各參數(shù)的變化情況，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化；新的傳感器技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更加全面、準(zhǔn)確地監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境，為智能化控制設(shè)備提供更加可靠的數(shù)據(jù)支撐。企業(yè)出于保持競(jìng)爭(zhēng)力、提高生產(chǎn)質(zhì)量與效益的強(qiáng)烈愿望，紛紛推出了這些新技術(shù)。另一方面，冶金企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)備資產(chǎn)規(guī)模龐大，且大部分設(shè)備在長(zhǎng)期的生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)形成了相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行體系。企業(yè)在試圖引進(jìn)新技術(shù)的過(guò)程中，常常發(fā)現(xiàn)新技術(shù)與舊設(shè)備存在兼容性問(wèn)題。比如，較早建成的冶金生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)也許會(huì)使用比較陳舊的通信協(xié)議與接口標(biāo)準(zhǔn)，新型智能化檢測(cè)設(shè)備或者控制模塊也許會(huì)根據(jù)嶄新的技術(shù)架構(gòu)與通信協(xié)議來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由此帶來(lái)了當(dāng)新設(shè)備與原有生產(chǎn)線連接后，接口適配及通信協(xié)議轉(zhuǎn)換等工作都要耗費(fèi)很多時(shí)間與精力。若兼容性問(wèn)題處理不好，不但不一定能達(dá)到新技術(shù)應(yīng)有的效果，而且會(huì)使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)失靈，從而影響正常生產(chǎn)。技術(shù)更新快，在設(shè)備升級(jí)改造過(guò)程中，企業(yè)往往很難保證在今后一段時(shí)期內(nèi)新引進(jìn)的技術(shù)仍保持先進(jìn)性。比如，剛剛投入運(yùn)行的某智能化冶金設(shè)備由于業(yè)內(nèi)更先進(jìn)技術(shù)的涌現(xiàn)，也許僅僅數(shù)年之后便顯得滯后。這使企業(yè)技術(shù)投資決策陷入了困境：若技術(shù)更新、設(shè)備升級(jí)頻繁，則成本壓力大；而若更新速度太慢，就會(huì)使企業(yè)陷入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不利境地。

2.2 智能化設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和人才需求

智能化冶金設(shè)備應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，給設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)管理帶來(lái)更多需求，但與此同時(shí)也產(chǎn)生了匹配人才需求的挑戰(zhàn)。（1）智能化冶金設(shè)備集各種先進(jìn)技術(shù)于一體，例如自動(dòng)化控制技術(shù)、信息技術(shù)以及傳感器技術(shù)等，與傳統(tǒng)的冶金設(shè)備相比較，智能化冶金設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行原理都要復(fù)雜得多。它要求設(shè)備運(yùn)維人員除了具有堅(jiān)實(shí)的機(jī)械和電氣基礎(chǔ)知識(shí)外，還要有先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析處理能力。但是，當(dāng)前很多冶金企業(yè)運(yùn)維人員多按傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)維模式進(jìn)行培訓(xùn)，其面對(duì)智能化設(shè)備時(shí)，通常缺少相關(guān)技術(shù)知識(shí)與技巧，很難有效開(kāi)展設(shè)備日常保養(yǎng)、故障診斷與維修工作。比如，智能化冶金設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，運(yùn)維人員必須要有對(duì)復(fù)雜控制邏輯以及軟件程序等的分析能力，才可以對(duì)故障原因做出精準(zhǔn)的判斷并進(jìn)行維修。而且，傳統(tǒng)運(yùn)維人員在硬件層面可能更加善于應(yīng)對(duì)故障，在軟件系統(tǒng)以及智能算法層面就顯得捉襟見(jiàn)肘。另外，智能化設(shè)備一般都會(huì)產(chǎn)生海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，怎樣有效地對(duì)其進(jìn)行分析與挖掘，并從其中挖掘出寶貴信息，用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)性維護(hù)，也成為運(yùn)維人員的主要難題。（2）為適應(yīng)智能化設(shè)備運(yùn)行維護(hù)要求，企業(yè)需加強(qiáng)人才培養(yǎng)與引進(jìn)。一方面，企業(yè)可聯(lián)合高校、職業(yè)院校及其他教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行定制化人才培養(yǎng)項(xiàng)目。從企業(yè)自身需要出發(fā)，開(kāi)設(shè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)出不僅了解冶金工藝，還精通智能化設(shè)備運(yùn)維的復(fù)合型人才。另一方面，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有運(yùn)維人員的培訓(xùn)工作，通過(guò)內(nèi)部培訓(xùn)、外部培訓(xùn)、技術(shù)交流等多種方式，不斷提升技術(shù)水平和業(yè)務(wù)能力。

2.3 成本方面

智能化設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售過(guò)程中需要投入大量的資金和技術(shù)資源，因此其價(jià)格相對(duì)較高，其成本方面包括：設(shè)備購(gòu)置成本、設(shè)備維護(hù)成本、人員配置成本、能耗成本等。因此目前來(lái)說(shuō)無(wú)法做到普及使用；（1）設(shè)備購(gòu)置成本較高，初始投入資金較大，一些復(fù)雜的智能化設(shè)備還需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行安裝和調(diào)試；（2）后期的設(shè)備維護(hù)需要專(zhuān)業(yè)工具、備件和技術(shù)人員，維護(hù)成本高，如進(jìn)口設(shè)備的備件價(jià)格昂貴，且維修服務(wù)費(fèi)用高，軟件系統(tǒng)的授權(quán)以及定期的升級(jí)更新均需要投用相應(yīng)費(fèi)用；（3）為了讓操作人員能夠熟練使用和維護(hù)智能化設(shè)備，需要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，包括內(nèi)部培訓(xùn)和外部培訓(xùn)，人才需求成本高；（4）部分智能化設(shè)備運(yùn)行功率高，且數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控系統(tǒng)等也消耗能源，增加能耗成本，如智能檢測(cè)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的電力消耗。

智能化設(shè)備成本受多種因素影響，企業(yè)在采購(gòu)和使用智能化設(shè)備時(shí)，需要綜合考慮各種成本因素，進(jìn)行全面的成本分析和預(yù)算規(guī)劃，以確保設(shè)備的投資回報(bào)和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)于中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)，資金壓力大，無(wú)法做到普及使用。

3 結(jié)束語(yǔ)

智能化冶金設(shè)備對(duì)于提升冶金生產(chǎn)質(zhì)量有著顯著優(yōu)勢(shì)，也是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。但它在?yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)是不可忽視的。從強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)，優(yōu)化數(shù)據(jù)管理，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才和促進(jìn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化等方面能夠有效地應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，發(fā)揮智能化設(shè)備應(yīng)有的功能。在今后的發(fā)展中，冶金行業(yè)要進(jìn)一步加快智能化轉(zhuǎn)型的步伐，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量可持續(xù)的發(fā)展，助力全球工業(yè)的升級(jí)。

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