[科学技术]中国钢铁迈向智能制造 从炉火通明到黑灯工厂

中央纪律检查委员会国家监督委员会的网站王雅静报道称，黑光工厂，也被称为智能工厂，因为车间里的机器可以在没有照明的情况下自动运行而得名。在去产能的大形势下，近年来，中国钢铁行业作为中国传统制造业的支柱产业之一，积极拥抱智力浪潮。曾经，人们对钢铁行业的印象是“愚蠢、黑暗、厚重”；如今，各大钢铁企业依靠先进技术，已经摆脱了过去的生产方式，实现了信息化、自动化、无人化、智能化的华丽转型，呈现出全新的生产形态。

智能钢厂是什么样的？生产过程中使用了哪些高端技术？中国最早的钢铁工业基地之一的包钢(集团)有限公司的智能系统，可以窥豹。

自动化生产:工业机器人一次展示它们的技能、标签和包装

渣斗浸在池中，池中的锌渣捞进锌槽...进入包钢薄板厂车间，“工人”们正忙着在生产线上工作。然而，这些工人不是普通工人，而是智能机器人。

将机器人嵌入生产线而不是人来完成高强度、重复甚至危险的劳动，是国内钢铁行业走向智能制造的重要一步。这些自动化设备不仅减轻了工人的劳动强度，而且提高了工作的准确性，节省了大量的成本。薄板厂镀锌硅钢部副部长王勇告诉记者，工厂使用捞渣机器人后，出渣率从原来的10%降低到9%，降低一个百分点到一年，可节约60万元左右。

目前，包钢很多生产线已经配备了工业机器人。煤焦化工公司回收区硫酸铵自动包装生产线运行高效。整条生产线由码垛机器人系统、机器人抓袋器、自动装袋机等组成。从包装到输送，整个过程完整干净。在金属制造公司，自动贴标机器人不仅可以对钢卷进行贴标和扫码，还可以检查钢卷的信息，确认无误后发布。金属制造公司负责智能制造的高级技术总监赵建告诉记者，该公司过去常常人工给钢卷贴标签，错误率约为千分之五。机器人嵌入生产线后，每个机器人可以代替一个班(约24名工人)，可以提高贴标效率10%左右，工艺质量明显提高。在炼钢厂，连铸机的自动加渣系统和“一键”炼钢模式让工厂工人告别了肮脏和疲惫。钢厂工作人员张萌感慨地说:“以前需要人工从料袋中铲出保护渣，才能实现加渣操作。大家夏天都要忍受高温的烟和火，冬天还要忍受外面刺骨的寒风。现在有机器人干脏活累活。我们只需要操作电脑。”

包钢设备工程部总监郭伟表示:“2019年，建立了19个机器人项目。今年先后部署了端磨机器人、取样搬运机器人等8个工业机器人。在引进设备的同时，我们也在加强自主研发，已经规划了几款待开发的机器人。”

智能矿:5g网络完全覆盖无人设备，协同工作

白云鄂博是中国最大的铁氟稀土综合矿床。

在包钢白云鄂博矿区，每天都可以看到几辆高6.8米、载重170吨的“大”矿车，沿着既定路线将矿石准确运输到指定位置。你以为有经验的“老司机”一定要开矿车，其实这些矿车，转弯灵活，遇到障碍物及时刹车，都是无人驾驶的车辆。

在矿车明亮的驾驶室里，原本应该由司机控制的方向盘现在换成了电控方向盘。油门和刹车都是电子感应的。凭借先进的gps和视觉感知技术，无人矿车可以准确感知周围环境；强大的5g边缘计算能力和核心云计算能力，让矿车拥有了自动分级决策的“大脑”。矿区工作人员杨楠表示，这些高科技矿车不仅可以完全按照规划的路线行驶，而且不受恶劣环境的影响，可以说是风雨无阻。

包钢白云鄂博矿区作为国内第一个无人运输运营的露天矿，于2018年8月迎来了第一辆无人矿车的现场试验。现在，在不到两年的时间里，矿区正式雇佣了4台无人矿车。

据杨楠介绍，随着矿车数量的不断增加，矿区构建了基于5g网络的远程智能调度监控平台，构建了“车-车网-车-地”通信系统，实现了车辆的远程控制、自动避障和实时调度。与此同时，建成了“露天铁矿石-铁矿原矿运输卡车无人操作集群”，使矿车可以协同工作，相互配合，最大限度地减少了项目现场操作人员的数量。

自动化无人收割机只是白云鄂博智能矿山项目的一部分。

包钢(集团)有限公司副总经理、包钢董事长李德刚表示，智能矿山建设是一项复杂的系统工程，目前主要包括三个部分。“第一部分是无人驾驶。除了矿车，我们还有很多远程操作的叉车。包头冬天很冷，外面的温度有时候能达到零下30摄氏度。无人驾驶和遥控技术可以减轻工作人员的负担。”

第二部分是无人机测绘。“无人机可以绘制矿山的地理位置图，并将数据传回。通过对数据的分析，可以解决每天在哪里收集多少矿的问题。我们还可以建立一个基于数据的数字模型，以优化采矿过程中的管理。”

第三部分是智能矿井的核心——调度系统。“根据上述两个系统传输的数据，我们可以监控整个生产过程，优化整个调度系统，以找到最佳的控制方法。目前正在进行的建设项目包括生产智能调度系统、智能矿区安全监控系统、电铲智能管控系统、牙轮钻机智能管控系统。”李德纲说。

记者了解到，对于整个矿山系统来说，一个重要的关键词就是“数据”。运营中的智能矿山数据传输量非常大，只能依靠5g通信网络来实现。同时，由于5g传输速度快，网络延迟小于20毫秒，可以使矿井控制更快、更及时。

“在智能化管理下，矿区综合效益提高了10%以上，整体能耗下降了5%以上，节能环保水平也明显提高。”杨楠说:“随着5g技术在我国的快速发展和工业互联网的建设，未来的白云鄂博矿将是一座集安全、绿色、智慧、人文、科学于一体的矿山。”

智能仓库:所有数据实时上传，全过程自动跟踪

对于一个智能工厂来说，仅仅在单个工艺点提升智能是不够的，还要达到系统化、集中控制、一键智能制造的更高目标。

无人智能仓库是包钢从过程智能到区域智能的重要表现。

在金属制造公司的冷轧智能仓库里，只有机械设备在百米车间里有条不紊、尽职尽责地工作。机器人给钢卷贴上标签，并用二维码给它们贴上标签。这些二维码是钢卷的“身份证”，是库区物联网的关键信息。只要你“扫”一下，相关数据就会实时上传到库区管理系统，管理人员可以很方便的查询跟踪。

带“身份证”的钢卷在传送带上停留一小段时间，由一台带两个巨大吊臂的无人吊车吊走入库。金属制造公司的技术人员董魏兵告诉记者，这些悬挂在空的无人驾驶起重机手脚灵活，能够准确识别和提升钢卷，而不会造成钢卷损失。同时，它们的安全性能非常高。起重机作业边界设置黄色安全围栏，围栏上每隔一段距离设置一道安全门。工人想进入库区，必须按下门上的红色按钮，并获得管理系统的许可后，才能开门，从而保证无人值守仓库的安全有序运行。

在库区调度室，库区的三维建模显示在管理人员面前的电脑屏幕上，与整个模型之外的库区实际运行没有什么区别。负责整套“智能仓库”设计改造的总工程师施爱文介绍说，库区之所以能实现全过程自动跟踪控制，是因为它有一个智能“大脑”——库区管理系统，拥有庞大的信息网络。通过智能调度、路径规划、位置分配等功能，五条生产线上的所有钢卷都可以入库、出库、倒仓，所有行车和地面设备都可以无人操作

智能仓库与传统仓库相比有哪些优势？库区负责人王晶表示:“过去我们的仓储系统都是人工定位、吊装、回卷，容易出现缺陷和安全生产事故。例如，司机举升不当会影响产品质量，在流通过程中可能会出现不必要的材料损失。如今，库区实现了智能化生产，不仅缩短了作业时间，还将钢卷挂失率降低了90%，大大提高了作业精度。更重要的是，无人智能库运行后，减少了36名吊车司机和4名地面人员。目前一个班只有2个人负责吊车生产系统的看护和应急操作，每年可节省人工成本479万元。”

相关报道显示，包括包钢、宝钢在内的国内很多钢铁企业都在库区实现了无人值守，一些原本需要开灯的岗位也具备了关灯的条件。从少人到无人，从“体力劳动”到“脑力劳动”，从过程智能到区域智能，传统钢铁行业正在一步步向“黑灯厂”迈进。