极致高效的“黑灯工厂”----宝钢股份冷轧C008智能车间

中国宝武钢铁集团有限公司

（一）建设背景

钢铁工业是国民经济的重要支柱产业，是典型的流程型行业。近十几年，我国钢铁工业高速发展，在规模、品种质量和综合竞争能力方面都有长足进步，成就举世瞩目。但随着市场环境发生深刻变化，我国钢铁工业长期粗放发展积累的产品质量参差不齐、生产效率低下与产能过剩等深层次矛盾逐渐显现。钢铁企业要想保持盈利，必须以质量成本为基础，以优化产能为核心，以两化深度融合践行钢铁企业创新驱动，打造钢铁工业的升级版。

宝钢股份冷轧厂C008智能车间于2008年正式投产，主要由两条热镀锌连续生产机组及前后库组成，是宝钢热镀锌汽车板和家电板的主力生产基地。从2015年开始实施智慧制造效率提升和数字化建设，是2017年工信部钢铁企业智能制造示范试点和工业互联网应用试点项目，开展智慧制造关键技术研究，推动生产流程优化和现场管理变革，打造集“少人化、集控化、一键化”为一体，极致、高效、安全的智能车间。

（二）建设内容

1、智能装备全面应用提升作业效率

应用自动化和信息化技术，在国内钢铁业首次实现了库区行车和库区管理无人化；机组入口拆捆、锌锅捞渣、出口取样、打捆和贴标签等作业应用机器人技术，全面实现了车间3D（脏累险）岗位无人化；全球首创自主研发的电磁撇渣装置，实现了锌锅区域撇渣作业的无人化；应用炉子巡检机器人，实现九层立式退火炉的无人化智能巡检。

2、机组生产操作实现远程与集中操控。

在全球第一次把2条热镀锌生产线6个操作室整合成1个集控室，实现了机组生产操作的远程集控，从传统的现场机旁操作模式，转变为远程集控+移动操作模式。

3、带钢表面和机械性能实现智能感知。

应用及研发在线检测装置，实时感知带钢表面和机械性能等质量信息，显著提升了机组的质量控制水平。装备在线粗糙度仪，在线实时测量带钢表面粗糙度。应用带钢表面缺陷检测仪，基于机器视觉和图像处理技术，实时在线检测带钢的各类表面质量缺陷。自主研发3MA多参数带钢性能在线检测装置，基于电磁检测原理，使用逐步回归模型和BP神经网络模型，在线实时检测屈服强度、抗拉强度、延伸率、n值、r值五个机械性能参数。

4、建立工艺控制模型及产线控制自动化。

建立炉子温度闭环控制模型（FAS系统），实现了炉子温度的自动设定，减少了带钢温度的波动，提高了机组产量和产品质量。建立智能气刀控制模型，达到镀层的智能化控制，解决镀层不均匀、偏差等问题。建立智能平整机控制模型，达到延伸率、轧制力、表面质量、板形的自动最佳匹配控制，无需人工干预。通过人工智能虚拟量测技术，精准控制入锌锅带钢温度，显著提升带钢表面质量。

5、实现安全和能环智能管控

增设门禁装置和人员定位系统，实现车间内作业人员的实时管控；利用安全智能锁和无线扫码感知等技术，开发了安全智能挂牌系统，提升了挂牌效率，保障了检修的本质化安全。开发清洗段碱液回收装置，利用强磁过滤和反冲洗技术，显著降低COD排放量。开发炉子能效诊断模型，对污染因子在线实时监测，能源消耗、污染物排放标准差异对比及预警，达到能源效率最大化和污染物排放最小化。

6、通过生产过程数字化和透明化实现智能管理

    开发基于透明、分层、即时和融合的智慧工厂管理系统，提升现场管理效率。通过透明将现场问题由被动暴露转为主动预警；通过分层将问题分层聚焦进行推进；通过即时将公司KPI分解到现场并实时反馈管控；通过融合将信息化融合到现场管理活动。按照成本管理的PDCA思想，实现成本可视化和精细化管理。

7、生产和质量信息跨工序和跨产业融合。

研发了“数字钢卷”，是一个与实物钢卷同时生产出来的数据集，实现了钢卷生产中质量、工艺、设备、能源等数据，按“时间”和“带钢长度位置”二个维度的高频汇聚。通过数字钢卷实现车间内上下工序以及与用户之间的数据流动和数据协同，实现质量信息跟踪单和封闭平衡卡等传统质量控制的数字化，通过数据赋能和信息融合，提升生产过程能力和质量水平。

8、大数据分析和人工智能融合生产。

利用大数据智能算法，充分利用焊缝的历史数据，实现带钢焊缝质量的自动检测和智能判定。应用人工智能机器学习和深度学习模型，提升带钢表面缺陷检测仪的缺陷检出和分类精度，建立带钢表面缺陷智能判级决策系统，替代人工质检，实现带钢表面质量自动判级和智能管理。

（三）建设成效

项目初步建成了以自动化、无人化、数字化、智能化为特征的冷轧黑灯工厂，显著提升了冷轧热镀锌产线的制造能力，形成了一批钢铁智能工厂核心技术和钢铁智能制造实践方法。项目实施完成后车间劳动效率提升35%，机组产能提升20%，吨钢能耗下降18%，吨钢综合污染物下降30%、吨钢加工成本下降16%。项目的实施，为智能化钢铁示范产线的建设和钢铁工业产业升级提供了经验。

联系人：刘德成

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