淺論有色金屬加工工藝及裝備智能化工作的現(xiàn)狀及提升

陳春燦

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

1 我國有色金屬加工工藝及裝備的智能化現(xiàn)狀

我國有色金屬加工行業(yè)在2000年以后快速發(fā)展，其中鋁加工的發(fā)展規(guī)模、整體技術(shù)水平均優(yōu)于銅加工。工藝及裝備的發(fā)展階段從低到高依次是人工、機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化。我國有色金屬加工行業(yè)鋁加工板帶箔生產(chǎn)工藝及裝備整體上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，具備從高度自動(dòng)化層面升級(jí)為智能工廠的基礎(chǔ)條件。國內(nèi)銅加工板帶箔生產(chǎn)工藝及裝備水平參差不齊，但總體上與國際先進(jìn)水平還有一定差距。在國家大力倡導(dǎo)供給側(cè)改革的環(huán)境下，國內(nèi)銅鋁加工企業(yè)均比以往更注重加強(qiáng)其工藝及裝備水平的提升工作。如中國鋁業(yè)股份有限公司2015年、2016年、2017年研發(fā)支出占營(yíng)收之比分別為6.36‰、5.7‰和4.2‰，而山東南山鋁業(yè)股份有限公司2015年和2016年的研發(fā)支出占營(yíng)收之比已經(jīng)達(dá)到了30.85‰和34.34‰。

1.1 生產(chǎn)層面

多數(shù)企業(yè)依然是人工為主展開生產(chǎn)作業(yè)，生產(chǎn)工藝推進(jìn)中的數(shù)據(jù)收集與分析、對(duì)應(yīng)各工況的適合工藝選擇、詳細(xì)工藝參數(shù)的配置等均依靠人工完成。生產(chǎn)裝備在運(yùn)行中的適時(shí)狀況無法獲取，裝備運(yùn)行中的輔助工作也需要大量人工勞作支持，裝備運(yùn)行的邏輯順序較多的依靠操作工決定。

1.2 管理層面

當(dāng)前有色金屬加工企業(yè)距離數(shù)字化辦公依然有較大差距，各層級(jí)的管理意圖及執(zhí)行效果依靠大量的人工統(tǒng)計(jì)與紙質(zhì)傳遞，管理信息的收集及其存檔工作很少能形成可靠高效的系統(tǒng)。這造成了管理上實(shí)現(xiàn)可追溯性、復(fù)盤分析等工作的成本居高不下，進(jìn)而導(dǎo)致根本無法開展相關(guān)的管理提升工作。

2 有色金屬加工工藝及裝備的智能化提升

2.1 智能化提升涉及的層面

有色金屬加工企業(yè)的智能提升涉及工藝數(shù)字化、裝備智能化、綜合效能提升3個(gè)方面的內(nèi)容。

(1)工藝數(shù)字智能化化主要指工藝參數(shù)積累、自學(xué)習(xí)優(yōu)化和工藝包的復(fù)制

工藝參數(shù)的積累是工藝智能化的技術(shù)底蘊(yùn)，在數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工藝流程、配置參數(shù)等的優(yōu)化，并在優(yōu)化驗(yàn)證過程中建立優(yōu)化的自學(xué)習(xí)機(jī)制，建立數(shù)學(xué)模型，完成系統(tǒng)自主判斷實(shí)際工況，從而完成工藝流程選擇及參數(shù)配置。

在實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)字智能化后，可以繼而實(shí)現(xiàn)工藝包的復(fù)制，達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的孿生狀態(tài)，保證工藝運(yùn)行及產(chǎn)品品質(zhì)的可靠性及一致性。

(2)裝備智能化主要指提升系統(tǒng)的可靠性和減少操作人員的介入度

在設(shè)備自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，在工藝流程智能化的框架內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)裝備對(duì)生產(chǎn)線自身運(yùn)行情況及生產(chǎn)線上產(chǎn)品狀況的信息采集，并對(duì)信息進(jìn)行分析判斷，完成保持裝備穩(wěn)定可靠運(yùn)行以達(dá)到工藝目標(biāo)的功能，整個(gè)過程無需要操作人員干預(yù)。

(3)綜合效能提升

綜合效能的提升會(huì)在工藝及裝備智能提升的耦合效應(yīng)中不斷體現(xiàn)，以工藝變革提升裝備智能，以裝備智能推進(jìn)工藝變革。在兩者耦合過程中，將企業(yè)管理及生產(chǎn)制造的網(wǎng)絡(luò)化、信息化融入其中，實(shí)現(xiàn)資源配置優(yōu)化能力和生產(chǎn)管理的精細(xì)化水平，加速企業(yè)的智能化生產(chǎn)模式。

2.2 智能化提升工作的方法

智能化提升工作在具體開展中并非是距離企業(yè)有遙遠(yuǎn)路途的神秘事項(xiàng)。在具體開展中要注意做好“化整為零”工作及“軟硬結(jié)合助推三化”工作。

(1)做好“化整為零”工作

分解復(fù)雜的生產(chǎn)工藝及其所涉及的工藝流程、參數(shù)配置、相關(guān)人員需求等各環(huán)節(jié)，針對(duì)各環(huán)節(jié)按機(jī)械化、數(shù)字自動(dòng)化、智能化的標(biāo)準(zhǔn)遞進(jìn)完成相應(yīng)工作，具備上一級(jí)就進(jìn)行下一級(jí)，就能因地制宜地開展智能化提升工作。例如，軋機(jī)的上卸卷及卷材的儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)是有色金屬加工企業(yè)內(nèi)最常見的輔助工藝環(huán)節(jié)，我公司在2010年為上海某外資企業(yè)配套的“鋁卷智能上卸卷系統(tǒng)”就是在對(duì)鋁帶冷連軋機(jī)的工藝分解后，在其具備自動(dòng)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行的局部智能化提升工作。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)鋁卷從平面庫智能運(yùn)送到開卷機(jī)的工作，以及軋制后從卷取機(jī)智能運(yùn)送到平面庫的工作，當(dāng)流程中出現(xiàn)意外事項(xiàng)時(shí)，系統(tǒng)提醒操作人員啟動(dòng)應(yīng)急方案，借助車間行車人工吊送鋁卷。其智能過程無需操作人員干預(yù)，只需下達(dá)上卷或卸卷的命令即可，整個(gè)系統(tǒng)的核心是對(duì)各工位上是否有托盤、托盤上是否有鋁卷的工況進(jìn)行判斷，然后自主決定下一個(gè)動(dòng)作的開展。

(2)做好 “軟硬結(jié)合助推三化”工作

智能化提升的要注重做好 “軟硬結(jié)合”工作，即硬件簡(jiǎn)單化，軟件精細(xì)化，在此基礎(chǔ)上功能完善化，運(yùn)行可靠化，環(huán)?？沙掷m(xù)化。

在保證硬件的基本功能前提下，硬件的結(jié)構(gòu)要盡可能的簡(jiǎn)化，硬件數(shù)量要盡可能減少。從而保證硬件盡可能減少故障發(fā)生率，提高故障排除的效率。要基于工藝約束追求軟件的精細(xì)化提升工作。在數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上，依靠軟件編程實(shí)現(xiàn)各細(xì)節(jié)的工況判斷，建立精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行邏輯處理并修正系統(tǒng)的配置參數(shù)，保證硬件的受控運(yùn)行。

基于以上軟硬結(jié)合工作的扎實(shí)推進(jìn)與不斷完善，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)各智能系統(tǒng)的功能持續(xù)完善化、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠化。而功能完善，運(yùn)行可靠的智能系統(tǒng)，勢(shì)必會(huì)在推進(jìn)綠色可持續(xù)的環(huán)保工程中，減少相關(guān)人員的參與度，排除人為因素的影響，提升過程的可控程度，保證環(huán)?？沙掷m(xù)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.3 智能化提升的技術(shù)引領(lǐng)性與企業(yè)實(shí)際需求的關(guān)系

工藝及裝備研發(fā)人員以技術(shù)前瞻性引領(lǐng)用戶的需求變革，用戶實(shí)際需求的迫切性倒逼工藝及裝備研發(fā)人員的思維變革。兩者要相輔相成，才能使有色金屬加工企業(yè)有效平衡短期內(nèi)的持續(xù)經(jīng)營(yíng)與長(zhǎng)期健康發(fā)展之間的關(guān)系。

有色金屬加工軋制過程中上卸卷功能的一鍵操作、對(duì)板型的智能控制、智能潤(rùn)滑等技術(shù)的發(fā)展，都在引領(lǐng)企業(yè)生產(chǎn)操作的需求變化。而帶材表面缺陷分布檢測(cè)、建筑型材數(shù)字化模擬拼裝糾錯(cuò)系統(tǒng)、車間MES系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展，也在不斷影響企業(yè)的生產(chǎn)管理需求。反之亦然，有色金屬加工行業(yè)鑄造車間工作環(huán)境惡劣，企業(yè)對(duì)以智能化提升工作減少或替代操作人員的需求持續(xù)強(qiáng)烈。智能化提升工作就應(yīng)該瞄準(zhǔn)惡劣工況的改善，瞄準(zhǔn)機(jī)械化替代人工，繼而自動(dòng)化后的智能裝備等內(nèi)容展開技術(shù)研發(fā)工作。

2.4 智能化提升工作的落地

智能化提升工作要實(shí)現(xiàn)最終落地，在實(shí)施的全過程要關(guān)注涉及的所有人員，將服務(wù)對(duì)象范圍從一線人員擴(kuò)展到企業(yè)的整個(gè)生態(tài)鏈上。老板或投資人→高管→車間管理人員→生產(chǎn)操作人員→其他輔助人員組成企業(yè)的生態(tài)鏈。智能化提升工作必須關(guān)注企業(yè)生態(tài)鏈上各方人員的需求(表1)。各級(jí)人員的不同需求，決定了其對(duì)智能化的期望不同，只關(guān)注共性需求而忽略任何一方的特性需求，或者各方的需求都關(guān)注了卻不能實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)流通和分析，都會(huì)造成對(duì)智能化升級(jí)的美好向往與實(shí)際應(yīng)用中可見有感體驗(yàn)度差的矛盾，使智能化升級(jí)工作難于落地。如ERP、MES等項(xiàng)目在企業(yè)的應(yīng)用，若存在信息流無法在管理層、車間層及各生產(chǎn)裝備之間自動(dòng)流轉(zhuǎn)和分析，勢(shì)必會(huì)增加項(xiàng)目的落地難度，甚至?xí)?dǎo)致項(xiàng)目的失敗。

表1 企業(yè)生態(tài)鏈上各方人員的需求

3 結(jié)語

工藝及裝備的智能化提升工作是當(dāng)今時(shí)期有色金屬加工企業(yè)融入新時(shí)代實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展的重要途徑之一。立足企業(yè)自身基礎(chǔ)，持續(xù)不斷推進(jìn)工藝流程改造及參數(shù)配置優(yōu)化工作，在生產(chǎn)中不斷進(jìn)行裝備智能化的技改升級(jí)工作，普及企業(yè)管理及車間生產(chǎn)制造的網(wǎng)絡(luò)化、信息化管理手段，則企業(yè)不論規(guī)模大小，必定能全面提升企業(yè)的資源配置優(yōu)化能力和生產(chǎn)管理的精細(xì)化水平，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的智能化生產(chǎn)模式，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。