廢鋼鐵行業(yè)智能制造的探索

解 鵬

(歐冶鏈金再生資源有限公司 安徽馬鞍山 243000)

1 行業(yè)背景

近年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)和產(chǎn)業(yè)扶持政策的相繼出臺，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色制造已上升到國家戰(zhàn)略高度。廢鋼鐵資源作為唯一可替代鐵礦石成為煉鋼原料的載能資源，其重要性正在不斷提升。使用廢鋼進(jìn)行短流程冶煉1噸鋼，可節(jié)約1.65噸鐵礦石，節(jié)約350千克標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)水40%，減少1.6噸二氧化碳排放，具有明顯的節(jié)能降耗優(yōu)勢。

根據(jù)中國廢鋼鐵應(yīng)用協(xié)會已發(fā)布的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)預(yù)測，2019年全國廢鋼鐵資源產(chǎn)量總量為2.4億噸，其中2019年全國煉鋼用廢鋼鐵消耗總量2.15億噸，占資源總量的 89.6%，廢鋼鐵應(yīng)用比例為21.67%。目前，中國進(jìn)入船舶、汽車和大型設(shè)備的大量報(bào)廢時(shí)期，未來社會廢鋼將以每年1000萬噸的增量攀升，將給廢鋼加工行業(yè)帶來巨大壓力，必須提前做好規(guī)劃。

從供需基本面看，未來國內(nèi)廢鋼產(chǎn)業(yè)進(jìn)入持續(xù)的高景氣期。隨著國家稅收制度的改革以及對現(xiàn)金交易監(jiān)管的推進(jìn)，行業(yè)稅收問題會逐步規(guī)范，廢鋼回收加工配送企業(yè)的稅負(fù)將顯著降低。而環(huán)保政策趨嚴(yán)，運(yùn)輸治限治超將抬升生產(chǎn)成本和物流成本，大型化、綜合性、技術(shù)設(shè)備先進(jìn)的成本管控龍頭企業(yè)將有非常大的發(fā)展優(yōu)勢。

黨的十九大召開以后，國家發(fā)展和改革委員會在分析我國資源綜合利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出以提高再生資源加工利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模和利用水平為目標(biāo)，重點(diǎn)推進(jìn)再生資源集散加工基地建設(shè)和再生資源回收利用產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，國家出臺多項(xiàng)政策以加強(qiáng)廢鋼資源保障體系建設(shè)，支持鋼鐵企業(yè)牽頭成立大型廢鋼回收加工配送企業(yè)。廢鋼回收加工配送企業(yè)擔(dān)負(fù)著回收加工廢鋼和向鋼鐵企業(yè)輸送合格廢鋼的重任，不僅需要穩(wěn)定提升資源保供能力，提高產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量，還需要淘汰技術(shù)裝備落后、污染嚴(yán)重的生產(chǎn)工藝，建立示范性的廢鋼加工配送基地。

2 廢鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)狀及痛點(diǎn)分析

廢鋼鐵行業(yè)普遍存在“小散亂差”現(xiàn)象，突出體現(xiàn)在生產(chǎn)效率與技術(shù)裝備水平不高、產(chǎn)品分類與質(zhì)量管控存在差異以及安全與環(huán)保形式嚴(yán)峻等方面，老舊模式已無法適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的需要，嚴(yán)重制約了行業(yè)的發(fā)展質(zhì)量。

首先，從廢鋼生產(chǎn)來說，使用的主要裝卸設(shè)備包括起重設(shè)備和液壓抓鋼機(jī)等，加工設(shè)備包括剪切設(shè)備、打包設(shè)備和破碎設(shè)備。目前大量廢鋼加工基地不僅主要采用人工切割作業(yè)方式，而且技術(shù)和裝備水平低，同時(shí)各設(shè)備間缺乏核心業(yè)務(wù)集成，數(shù)據(jù)沒有互聯(lián)互通。雖然國內(nèi)廢鋼加工設(shè)備生產(chǎn)廠家不斷提高設(shè)備的能效性和自動化程度，但同國外設(shè)備相比仍存在較大差距。

其次，廢鋼加工環(huán)保問題凸顯。廢鋼拆解和加工過程產(chǎn)生的大量煙塵和噪音以及廢鋼原料中的污染物排放等對廢鋼加工基地的環(huán)保管控提出更高的要求。

再次，廢鋼加工基地管理模式落后，信息化程度低，仍屬于勞動密集型，廢鋼加工現(xiàn)場需要大量人員配合作業(yè)。而隨著人口紅利的消失，人工成本逐漸增加，現(xiàn)行的社會回收廢鋼分揀模式成本將逐漸增加，低附加值的作業(yè)內(nèi)容與用工成本矛盾凸顯，廢鋼加工企業(yè)將面臨招工難和成本高的問題。另一方面勞動強(qiáng)度大及設(shè)備操作視覺盲點(diǎn)增加了操作和判斷失誤概率，存在人為因素造成的安全隱患。

此外，廢鋼回收過程的質(zhì)量檢判是通過人的視覺去檢測，無第三方認(rèn)證，無標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備檢測，容易發(fā)生拒收產(chǎn)品的漏檢漏判，也經(jīng)常受人為因素干擾而出現(xiàn)質(zhì)量異議和經(jīng)濟(jì)糾紛。

由此可見，如何將智能制造和廢鋼鐵行業(yè)有機(jī)結(jié)合，穩(wěn)定提升資源保供能力、提高產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展，成為擺在整個(gè)廢鋼鐵行業(yè)面前的課題。

3 廢鋼鐵行業(yè)推行智能制造的發(fā)展路徑

智能制造是指通過自動化裝備和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化，并能夠通過各類數(shù)據(jù)采集技術(shù)以及應(yīng)用通信互聯(lián)手段，將數(shù)據(jù)連接至智能控制系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)應(yīng)用于企業(yè)統(tǒng)一信息管理控制平臺，從而提供最優(yōu)化的生產(chǎn)方案、協(xié)同制造和設(shè)計(jì)、個(gè)性化定制，最終實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

智能制造的核心理念是協(xié)同，體現(xiàn)在設(shè)備間的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)間的相互集成、部門間的相互協(xié)同、信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的融合等。通過消除不協(xié)同的附加成本，從而提高生產(chǎn)效率。

從智能制造發(fā)展角度，廢鋼鐵行業(yè)的起點(diǎn)是較為落后的，思考大型廢鋼回收加工配送企業(yè)智能制造實(shí)現(xiàn)的路徑，現(xiàn)階段的首要任務(wù)是完成廢鋼加工自動化的制造過程及狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制；第二階段是在數(shù)據(jù)采集、積累、分析的基礎(chǔ)上完成以產(chǎn)品質(zhì)量為主線的全面可視化設(shè)計(jì)，關(guān)注質(zhì)量檢判和成本控制；第三階段考慮跨區(qū)域、多基地協(xié)同制造，通過系統(tǒng)提高基地間的協(xié)同能力。

4 廢鋼回收加工配送企業(yè)的智能制造應(yīng)用探索

4.1 應(yīng)用智能化生產(chǎn)裝備

通過采用智能傳感、圖像識別、智能排產(chǎn)等技術(shù)對行車、抓鋼機(jī)及加工設(shè)備進(jìn)行智能無人化改造，實(shí)現(xiàn)廢鋼生產(chǎn)過程無人入庫、出庫、智能盤庫等功能，減少現(xiàn)場操作人員，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)保證生產(chǎn)的本質(zhì)安全。

此外通過設(shè)備智能管理實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，借助智能算法分析和預(yù)測，監(jiān)督設(shè)備點(diǎn)檢維修管理，從而保障廢鋼基地關(guān)鍵設(shè)備的可靠性，推進(jìn)設(shè)備檢修工作的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。

4.2 推進(jìn)生產(chǎn)流程智能化

采用智能物流管理對廢鋼加工基地內(nèi)的車輛運(yùn)輸進(jìn)行統(tǒng)籌管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)約管理、無人計(jì)量、智能調(diào)度、全廠可視等功能，提高工廠整體生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，同時(shí)保障高效生產(chǎn)的穩(wěn)定和安全。然后通過與公司信息系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)對接，采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，強(qiáng)化廢鋼生產(chǎn)基地基礎(chǔ)管理，提升生產(chǎn)執(zhí)行能力。

4.3 建設(shè)智能質(zhì)量檢判系統(tǒng)

建設(shè)廢鋼智能檢判系統(tǒng)，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練的圖像識別技術(shù),著眼于輔助現(xiàn)場人工檢判，減輕現(xiàn)場人員的工作勞動強(qiáng)度，規(guī)避人為干擾因素，并對廢鋼檢判全過程信息記錄方便追溯。以工序流程為依據(jù)，圍繞自動判級準(zhǔn)備、自動判級觸發(fā)、整車評級、生成報(bào)表、異常響應(yīng)機(jī)制和信息追溯機(jī)制展開。實(shí)現(xiàn)廢鋼卸料過程中逐層定級、雜質(zhì)識別、整車扣雜的檢判全過程，全面提升廢鋼檢判標(biāo)準(zhǔn)的一致性，解決人工檢判效率低、誤差大、廉潔從業(yè)等問題。

4.4 建設(shè)智能安全管控系統(tǒng)

結(jié)合設(shè)備保障系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測、生產(chǎn)過程跟蹤等數(shù)據(jù)收集對作業(yè)區(qū)域流動人員、設(shè)備異常狀況、火災(zāi)爆炸等進(jìn)行提醒和預(yù)警，能做到智能防范和智能協(xié)同。有完整隱患、事故管理流程記錄、便于追溯。

門禁權(quán)限設(shè)置、人員闖入報(bào)警、視頻自動追蹤、員工作業(yè)行為監(jiān)控、滿足突發(fā)情況急停處理，設(shè)備安全距離檢測，傳感器故障診斷和控制連鎖保護(hù)，消防報(bào)警等。

4.5 建設(shè)智能能環(huán)管控系統(tǒng)

開展廢鋼加工基地的環(huán)境污染監(jiān)測，在磅房進(jìn)出口設(shè)置通道式輻射檢測系統(tǒng)對車輛廢鋼進(jìn)行監(jiān)測，數(shù)據(jù)上傳質(zhì)量管理模塊。廠房內(nèi)外部分別安裝粉塵、有害氣體、噪聲、空氣質(zhì)量等檢測儀表，實(shí)時(shí)監(jiān)測基地生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境。

通過除塵系統(tǒng)及水霧噴淋系統(tǒng)設(shè)置，對廠房內(nèi)部粉塵進(jìn)行消除。通過設(shè)置廢水、固廢回收池，放射性物質(zhì)隔離區(qū)等防止有毒有害物質(zhì)擴(kuò)散。

通過對各主要耗能設(shè)備進(jìn)行能介消耗統(tǒng)計(jì)、分析，采取錯(cuò)峰方式完成生產(chǎn)，廠房內(nèi)部采用智能采光照明，通過節(jié)能管理降低能源消耗。

4.6 建設(shè)智慧集控中心

集控中心是企業(yè)數(shù)字驅(qū)動管控模式的體現(xiàn)，是信息化、智慧化集中展示的窗口，也是實(shí)現(xiàn)基地管轄范圍內(nèi)生產(chǎn)和質(zhì)量的集中管控、經(jīng)營信息的全景展示和融合應(yīng)用，支撐專業(yè)一體化協(xié)同運(yùn)作。建設(shè)智慧集控中心是企業(yè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)開展向可視化、透明化、智慧化發(fā)展邁出的重要一步。

5 結(jié)語

廢鋼鐵回收加工是與鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展相配套“一體化”體系的重要環(huán)節(jié)，廢鋼鐵行業(yè)想要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，成為城市歡迎、社會尊重的產(chǎn)業(yè)，智能制造是當(dāng)前的發(fā)展趨勢，其建設(shè)和投入過程相對復(fù)雜，整個(gè)轉(zhuǎn)型必須循序漸進(jìn)，需要長達(dá)數(shù)年的持續(xù)推進(jìn)與核心價(jià)值的建立。各大型廢鋼回收加工配送企業(yè)必須根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)有序推進(jìn)，制定長期的投資規(guī)劃與整合方案，通過智能制造和網(wǎng)絡(luò)信息共享，逐步實(shí)現(xiàn)全國基地的數(shù)據(jù)整合和基于大數(shù)據(jù)云計(jì)算的科學(xué)決策，帶來廢鋼行業(yè)生產(chǎn)流程的智能化升級與商業(yè)模式的革新。