2016年6月，寶鋼集團與西門(mén)子股份公司在北京正式簽署《寶鋼與西門(mén)子智慧制造（工業(yè)4.0）戰略協(xié)議》，基于開(kāi)放平臺建設數字化鋼鐵工廠(chǎng)。

西門(mén)子與寶鋼，中德最具傳奇色彩的兩大工業(yè)巨頭再次攜手，廣受世界矚目。歷經(jīng)四十年風(fēng)雨的寶鋼在數字化浪潮襲來(lái)之際尋求新的突破口。而西門(mén)子像是一位心意相通的老朋友，一路走來(lái)，沐風(fēng)櫛雨，同舟共濟。

老朋友，新目標

走進(jìn)寶鋼上海寶山基地，歷史滄桑感和現代工業(yè)氣息撲面而來(lái)。四十年前從國外引進(jìn)的料鐘和高爐風(fēng)口仍靜靜佇立在一號高爐紀念廣場(chǎng)上，似乎訴說(shuō)著(zhù)過(guò)去的崢嶸歲月。讓人意外的是，鋼筋水泥的包圍下竟有一個(gè)綠意盎然的寶鋼動(dòng)物園，一群群孔雀和梅花鹿在這里閑庭信步，繁衍生息，充當起工廠(chǎng)環(huán)境監測的“哨兵”。

寶鋼股份上?？偛?/p>

隨著(zhù)經(jīng)濟下行風(fēng)險加劇，勞動(dòng)力成本上升，鋼鐵工業(yè)在“料峭寒冬”中前行。而經(jīng)濟的可持續高質(zhì)量發(fā)展對于產(chǎn)品質(zhì)量和性能的要求不斷提高，特別是“城市工廠(chǎng)”的命題如何破解給鋼鐵企業(yè)帶來(lái)了全新挑戰。

作為行業(yè)領(lǐng)軍者的寶鋼同樣面臨著(zhù)勞動(dòng)力成本劣勢和部分設備低能效的“痛點(diǎn)”。而隨著(zhù)寶鋼與武鋼的強強聯(lián)合，規模擴大的同時(shí)，制造管理效率亟待加強。寶鋼希望繼續保持全球競爭力，途經(jīng)便是實(shí)現制造的數字化轉型，而首選的合作伙伴便是西門(mén)子。

用曾任寶鋼集團董事長(cháng)的徐樂(lè )江的話(huà)說(shuō)，“世界領(lǐng)先的鋼鐵企業(yè)和世界領(lǐng)先的自動(dòng)化、信息化企業(yè)理應攜手探索出智能制造的路徑和標準，為鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉型升級提供示范，也為中德合作樹(shù)立標桿?！?/p>

但寶鋼的數字化征途與大多數企業(yè)不同。一方面，寶鋼早已具備很高的自動(dòng)化和信息化水平。早在30年前，寶鋼就已開(kāi)始使用企業(yè)資源計劃系統（ERP）和制造執行系統（MES）。上世紀九十年代，寶鋼的工人已有很高的專(zhuān)業(yè)素養，且90%以上已經(jīng)在寬敞明亮的計算機中控室里工作。但其工序和工序之間、上下游之間、運維、物流、許多單體設備以及細分環(huán)節還有很大的空間，可以進(jìn)一步提升勞動(dòng)生產(chǎn)率和能效。

另一方面，當許多企業(yè)還未厘清“工業(yè)4.0”的概念時(shí)，寶鋼已在有策略、有步驟地持續投入，并形成了專(zhuān)門(mén)的組織架構和團隊，以戰略的眼光去嘗試和探索。正如現任寶武集團董事長(cháng)陳德榮強調的，未來(lái)的項目需要以智能制造的標準建設。

“這對西門(mén)子是一大挑戰，但也是難得的機遇。只有與強大的伙伴同行，我們才能實(shí)現飛躍。西門(mén)子想要的不只是訂單，還有經(jīng)驗和價(jià)值創(chuàng )造?！蔽鏖T(mén)子中國過(guò)程工業(yè)與驅動(dòng)集團寶武西門(mén)子聯(lián)合探索工業(yè)4.0項目負責人陳江寧表示。

“我們和寶鋼深度合作，抓住薄弱環(huán)節，從藍圖規劃到可行性研究，定義了12個(gè)研究模塊，結合人工智能、大數據和增強現實(shí)等最新技術(shù)，由點(diǎn)及面地探索鋼鐵行業(yè)實(shí)現數字化企業(yè)的路徑和方向?！彼a充道。

數據：粹煉鋼鐵業(yè)核心價(jià)值

根據寶武和西門(mén)子的共同規劃，雙方短期目標是在2016年以“1580熱軋智能車(chē)間”為基礎實(shí)施先導項目落地，中期目標是在2~3年內建立并完善鋼鐵行業(yè)“智能制造（工業(yè)4.0）”框架，協(xié)助寶武開(kāi)展方案策劃和實(shí)踐。而長(cháng)期目標則是建立產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，與其他行業(yè)一起探索“智能制造”的商業(yè)化模式。

據陳江寧介紹，前兩個(gè)目標已經(jīng)基本達成，很多子項目已經(jīng)或正在系統化地落地實(shí)施。

作為第一個(gè)“試驗田”的熱軋1580產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)于上世紀九十年代，年產(chǎn)熱軋卷400萬(wàn)噸。產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化和信息化基礎較好，但與世界一流水平相比，在產(chǎn)品質(zhì)量和關(guān)鍵消耗指標等方面仍有一定差距。

為此，西門(mén)子團隊利用工廠(chǎng)工程設計和管理軟件COMOS，為產(chǎn)線(xiàn)的關(guān)鍵機架設備建立了數字化模型，通過(guò)“數字化雙胞胎”幫助儀表、機械和電氣等不同專(zhuān)業(yè)的人員協(xié)同工作，實(shí)現精細化運維。而西門(mén)子控制器和無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)（RFID）讓智能機器人有了“智慧的大腦”，自動(dòng)完成為軋輥補充潤滑油的任務(wù)，不僅提高了補油作業(yè)的精準度和效率，杜絕人工操作的安全隱患，也降低了勞動(dòng)力成本。而西門(mén)子全集成自動(dòng)化系統（TIA）的應用則幫助主軋電機的冷卻風(fēng)機提升能效，投資當期收回。

西門(mén)子技術(shù)支持的軋輥補油機器人

隨著(zhù)版圖的擴大，寶武的生產(chǎn)基地遍及上海、武漢、湛江、南京、烏魯木齊和韶關(guān)等地，如何實(shí)現多基地的高效運維成為了新的課題。西門(mén)子以COMOS和Walkinside等軟硬件支持寶鋼打造虛擬遠程運維平臺，實(shí)現遠程智能監控和診斷，以及故障預警和設備壽命預測，為工廠(chǎng)全生命周期的運維提供支持。

目前，該平臺在1580熱軋車(chē)間試點(diǎn)情況良好，報警準確率超過(guò)80%，趨勢性故障漏報為零。雙方也正積極探索西門(mén)子基于云的開(kāi)放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統MindSphere與之對接。

大塊頭有大智慧

而在寶鋼位于南京的梅山基地，數字化技術(shù)正讓一臺臺笨重的大型起重機變得“身姿輕盈”。

在梅鋼第一煉鋼廠(chǎng)，工作人員在20米高空中的駕駛室輕輕按下“確認鍵”，看似笨拙的250噸起重機就像長(cháng)了“火眼金睛”一般，自動(dòng)避開(kāi)障礙物，靈巧地把一爐1600多攝氏度的滾燙鋼水高高吊起，到達目標位置，再來(lái)個(gè)90度“前空翻”，一滴不漏地把鋼水澆筑到模具當中。

在過(guò)去，“吊鋼水”全靠經(jīng)驗豐富的資深操作員，他們往往高度緊張、手忙腳亂，稍有半點(diǎn)差池便可能造成難以挽回的損失。也正因其高難度和高風(fēng)險性，“鋼包吊”長(cháng)期被視為起重機智能化領(lǐng)域難以觸碰的“禁區”。

西門(mén)子攜手梅鋼和太原重工集團，敢為人先，率先打破“禁區”，打造出中國首臺智能化液態(tài)熔融金屬吊運行車(chē)，填補了行業(yè)內一項長(cháng)期的空白。自2018年3月27日成功投運以來(lái)，這個(gè)“聰明”的大家伙始終保持平穩運行。

中國首臺智能化液態(tài)熔融金屬吊運行車(chē)運行良好

這臺智能起重機是基于西門(mén)子Simocrane工藝平臺打造，集成了防搖控制系統等智能軟件和PLC、變頻器、無(wú)線(xiàn)通訊設備等自動(dòng)化硬件。它能夠通過(guò)智能算法，實(shí)現最優(yōu)路徑，將鋼水包精確運達指定位置，全程無(wú)需人工干預，一鍵巡航。它整套動(dòng)作行云流水，儼然一個(gè)身懷絕技的“武林高手”。這不僅大大降低了操作人員的勞動(dòng)強度，也提高了作業(yè)安全性、穩定性和生產(chǎn)效率。

此外，西門(mén)子解決方案還提供眾多附加價(jià)值。例如CeNit直線(xiàn)運行控制器具備自動(dòng)糾偏功能，減少對起重機鐵輪和鋼軌的磨損，降低維護成本。而主動(dòng)型電源模塊（ALM）則大幅度地實(shí)現了能量回饋。起重機管理系統（CMS）和遠程起重機管理系統（RCMS）將設備產(chǎn)生的大數據轉化為智能數據。一旦設備發(fā)生故障，即使是毫無(wú)經(jīng)驗的維護人員在系統指導下也能迅速定位故障位置，在最短時(shí)間內解決問(wèn)題。

揚帆起航

“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”。盡管有著(zhù)堅實(shí)的起步，寶鋼和西門(mén)子的數字化愿景將不會(huì )一蹴而就。雙方共同的長(cháng)遠構想是要建立一個(gè)全透明的數字化鋼廠(chǎng)，逐步在數字化空間里建設一個(gè)與現實(shí)并行一致的虛擬工廠(chǎng)，實(shí)現快速響應并滿(mǎn)足個(gè)性化需求，且交付高品質(zhì)產(chǎn)品的制造模式，運維模式則實(shí)現從事后處理到事先預防的轉變。

這一美好愿景可在建設中的寶武集團新型炭材料工廠(chǎng)初見(jiàn)端倪。這座嶄新的數字化工廠(chǎng)將形成鋰電池負極材料、電爐煉鋼超高功率電極、碳纖維制品三大產(chǎn)業(yè)鏈，尤其電爐煉鋼是鋼鐵工業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向。

在這里，用于工程文檔管理的西門(mén)子COMOS系統和保障安全穩定生產(chǎn)的Simatic PCS7系統高度集成，實(shí)現從“數字化設計”到“數字化交付”，讓設計數據直接應用于DCS工程階段，大大縮短系統組態(tài)和文檔檢索時(shí)間。西門(mén)子基于“縱深防御”理念的態(tài)勢感知工控安全解決方案能幫助工廠(chǎng)保護信息安全和網(wǎng)絡(luò )防護，支持多基地協(xié)同運維。不僅如此，人工智能、邊緣計算、增強現實(shí)和工業(yè)云等前瞻性科技都有計劃在這里落地開(kāi)花。

通過(guò)這些已經(jīng)實(shí)施和正在探索的新技術(shù)，西門(mén)子預計將幫助工廠(chǎng)降低不合格品率28%，提升運營(yíng)效率30%，延長(cháng)設備有效作業(yè)時(shí)間35%。

不僅如此，雙方還在智能制造標準的研究和數字化人才培養方面取得了豐碩的成果。在過(guò)去兩年間，雙方不僅組織了100多場(chǎng)培訓和技術(shù)交流，西門(mén)子還與寶武人才院攜手探索智能制造人才的系統化培養，并與寶鋼技術(shù)一起為智能制造國家標準的制定作出貢獻。

而用曾任寶鋼股份有限公司董事長(cháng)的戴志浩的話(huà)說(shuō)，“西門(mén)子在寶鋼建設階段、擴張階段，以及新時(shí)代均有卓越的貢獻?！?/p>

可以說(shuō)過(guò)去四十年是寶鋼從無(wú)到有、開(kāi)創(chuàng )奇跡的四十年，是寶鋼與西門(mén)子風(fēng)雨同舟、并肩奮進(jìn)的四十年，更是中國鋼鐵工業(yè)轉型升級的四十年。在數字化浪潮奔騰而來(lái)的今天，人們有理由相信，西門(mén)子與寶鋼這對志氣相投的老朋友將繼續攜手同行，譜寫(xiě)鋼鐵工業(yè)新的奇跡。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年1月刊