钢铁智能化与数字供应链

导语:在绿色钢厂智能无人工厂的背景下我们希望在享受钢铁工业促进国民经济发展所带来的利好的同时消除浓烟废气等不利的环境影响这就需要用数字化和智能化的技术与理念来重新架构供需关系重新定义客户和生产之间的关系进而发挥全要素的生产力

中冶赛迪是由世界500强企业中国冶金科工集团公司(MCC)控股的国有大型科技型企业,主要是围绕钢铁产业、城市建设、智能化和节能环保等四大板块提供综合性的工程技术服务。近年来中冶赛迪把工业互联网、人工智能等技术和传统的钢铁工业紧密结合,推动钢铁数字供应链发展的同时,落地了一批业内首创和具有突破性的项目。

在当前形势下钢铁供应链面临着哪些挑战?


在七八十年代,提及钢铁工业,大家想到的是共和国的脊梁;现在大家提及钢铁工业,可能浮上脑海的,更多的是产能过剩、浓烟废气这些关键词。伴随着大家对于美好生活的追求不断提升,大家对于钢铁产业的定位也从国民经济的支柱产业,进一步提升到绿色、智能无人化工厂的新高度。


但是钢铁作为资源型流程型工业有其固有的特点,在当前的技术水平下,生产一吨粗钢仍需要1.4吨左右的矿石,排放出接近两吨的碳。在整个生产供应体系中,如何保障钢铁工业促进国民经济的发展的同时,提升大宗物料供应链的效率、降低运营的成本和促进产城融合的发展,这是我们现在所面临的挑战。


从钢铁供应链来讲,存在着三个方面的特点:一是 “长”,钢铁企业的产业供应链流程长、节点多,整体包括了采购物流、生产物流和销售物流,在生产环节涉及到10多个生产车间以及上百道工序间的供需合作


二是 “多”,钢铁工业涉及到的运输方式基本覆盖到了除航空以外的全部运输方式,包括远洋运输、水运、铁路,道路、机械化运输等等方式。在运输的过程之中涉及到的物料品类,包括高温、散料、固态、液态等形式,在整个运输过程之中也凸显出了一种大进大出的常态。举例来讲,对于一个1000万吨级的钢厂来说,它所对应的外部物流量就有4000万到5000万吨,内部物流量达到6000万到8000万吨规模。


三是 “高”,就是钢铁产业的物流成本偏高。对于钢铁企业来讲,物流成本占生产成本约15%—30%的比例,这就给钢铁产业的数字化以及智能化技术的应用挖潜带来了非常广阔的空间。


在大变革下,如何用数字化和智能化的技术与理念来重新架构供需关系,重新定义客户和生产之间的关系,进而发挥全要素的生产力,是当下所要解决的主要问题。


那么如何去解决这个问题呢?解决方案是什么呢?


一方面,通过系统优化实现工艺流程更加流畅,物流更加通畅,管理更加顺畅。另一方面,从组织创新的角度,解决人、组织和生产之间高度匹配的问题。第三是,技术创新推动优化和创新真正的落地,同步实现全领域的智能制造技术的革新。在三个要素的创新推动之下,钢铁企业在销售、采购、物流等十大领域正在从传统的模式进一步向工业互联网、无人化等目标模式演变。


在具体的实践过程中,主要从两个维度来发力,一是从供应链的角度。基于钢铁供应链“长”“多” “高”的特征,将发力点聚焦在了生产物流的角度,覆盖从原料进厂前的物流,园区物流,钢制品物流和厂外物流这五大方面,把数字化和智能化的技术和钢铁物流所应用的场景实现深度的结合,切实地实现以技术创新来支撑实体经济的提升与改善,其中涉及到码头的少人化甚至无人化,数字化的仓储,无人化的运输以及无人化的仓储等相关的技术应用。


二是从生产管控的角度。从制造智能、生产设备管理,智慧能源几个维度共同打造一体化的集中管控中心。


中冶赛迪和湛江钢铁联手推动了多个业内首创智能化项目的落地,湛江钢铁作为全球领先的现代化钢铁联合企业,也是宝武集团千万吨级规模的钢铁基地,在行业内具有标杆性和代表性。在湛江钢铁基地,中冶赛迪主要针对大宗散料仓储,高温铁水运输、无人化装卸,园区重载车辆等物流场景应用了数字化和智能化的技术来促进物流和供应链效率的提升。


首先,对于散料仓储的场景,主要是为了解决传统的散料堆场中占地大,储存能力低,以及散料扬尘对于整个厂区以及相邻城市环境的影响。散料的堆存、处理过程在影响环境的同时,在易造成物料的损耗,对于这些问题,我们通过智能化料厂技术彻底地改变了传统的作业模式,重构了原料作业流程和员工作业方式。


在智能料场领域,我们所打造的世界首套智能化原料场于2016年在湛江钢厂投产运行,劳动生产率提升了约80%,整个料场的利用率提升了20%,直接带来的经济效益每年在1500万元以上。继湛江钢铁原料场投产之后,我们先后在武钢,莱钢,马钢,包钢等多个料场项目中推广应用。


第二,针对高温铁水运输的场景。铁水运输过程是一个半刚性化的运输,对于运输的安全性和稳定性具有极高的要求,同时在运输过程中,加快运输周转可以带来明显的经济效益。举例来讲,减少10ºC的温降就意味着约2元的收益,那么对于一个千万吨的钢厂来说,每年就是上千万元的收益,这是一个巨大的提质增效空间。


采用智慧铁水运输无人化技术在提升效率的同时也保障了生产的安全,改变了数10年来传统的人工驾驶作业、调度和管理模式。


对于高温铁水运输,中冶赛迪自主研发的智慧铁水运输系统,在湛江钢铁上线之后也推动了整个行业步入一个全流程智能化和无人化的时代,这个产品综合了无人驾驶、智能调度、大数据分析平台、环境感知系统、数据孪生系统等8大系统,整体提升运输效率12.5%,无人化的作业环境改变了整个运输的高温危险场景,在本质上提升了它的安全性。


第三、针对园区的重载车辆场景,其应用更有广泛性,核心是解决重载车辆在园区多次启、停所带来的设备磨损以及油料损耗。对于重载车辆而言本身装载量在上百吨,车辆启停一次约有0.3升的油耗,大概在两块钱左右,车辆一天上百次的运输,常规情况下,可能就会有上百次的启停,进而产生额外的成本消耗。结合车联网、精确跟踪、态势感知和路径规划等技术,提升车辆通行率(80%以上路口不停车通行),降低了车辆返修率和油耗,提高路网安全性,保障路网畅通。


第四,码头物流场景,核心是要提升整个码头装船的效率,同时改善相对危险的作业环境,实现产品装船模式的创新以及调度流程的优化。实现整体作业效率提升10%,压缩现场定员。


另外一个案例是韶钢项目,这个项目是从智慧集控的角度入手,中冶赛迪携手韶钢共同打造的全球首例钢铁一体化智能管控平台。这个智慧中心实现了跨区域、远距离和大规模的集控,共涉及到10项关键技术,实现系统优化,组织结构创新以及技术革新三大要素完美融合,帮助钢铁企业实现钢铁数字化生产和科学决策。


该项目在安全与人文维度,实现了生产环境的改善,把40多个中控室以及400多名员工,从相对危险的生产区域撤出,在5km以外实现一种远距离大规模的集控指挥,也极大改善了钢铁人的生产和调度管理作业的环境;在生产成本与效率维度,平台覆盖了35万点的大数据分析和诊断,实现吨铁成本降低25元;在组织与管理效率维度,彻底创新了钢铁生产组织模式,改变钢铁行业现状,提升劳动生产效率近40%。整体推动了钢铁产业高质量发展,树立了钢铁智能制造的标杆。


文 | 中冶赛迪咨询技术与方法研究部副总经理 祁明明

中国储运整理 | ID:zhongguochuyun

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