數字化已成為過程工業(yè)的新戰(zhàn)線。冶金行業(yè)正在通過數據驅動的方式整合并輸送海量信息來提升營業(yè)利潤。在利潤空間不斷被壓縮的市場環(huán)境下，冶金廠商如何實現差異化競爭并持續(xù)發(fā)展？數十載冶金工藝積淀能否幫助鋼鐵制造商生產出碳足跡更低的高新產品？智能制造的全面爆發(fā)將會呈現出什么樣子？
在當前經濟環(huán)境下，企業(yè)有兩種突圍方法，一是通過降本增效獲取競爭優(yōu)勢；二是加快產品開發(fā)或升級換代，通過提供獨家產品來實現溢價。
在一些亞洲文化中，蟬象征著重生、健康、財富和幸福。鄧波將鋼鐵創(chuàng)新的最新突破比作“蟬翼”。從2020年開始，厚度約20微米（與蟬翼相當）的手撕不銹鋼在航空航天、折疊屏手機和便攜式太陽能電池制造等領域開始廣泛應用。中國《環(huán)球時報》將其描述為“鋼鐵行業(yè)皇冠上的明珠”，而總部位于中國的格尼鋼鐵致力于提升其強化鋼材的性能強度，稱其“可經受20萬次的折疊而不變形、不斷裂”。
“這類產品的工藝控制無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)，”鄧波表示。作為一位數字專家，鄧波熱衷于利用過程控制和大數據整合來保障產品質量，他擁有自動化工程碩士學位，并且在工業(yè)制造領域積累了二十年的經驗。除了領導北亞區(qū)鋼鐵及有色金屬業(yè)務的研發(fā)工作外，鄧波還擔任ABB鋼鐵及有色金屬業(yè)務的處理線全球產品經理，積極推動創(chuàng)新成果的落地轉化。他認為：“新需求除了推動新工藝的開發(fā)，同時也提高了對控制精度、穩(wěn)定性和可靠性的需求?！?/div>
為了應對手撕鋼等特種鋼生產時的全新挑戰(zhàn)，ABB專門推出一系列定制化的創(chuàng)新解決方案。例如，ABB鋼鐵及有色金屬業(yè)務中國團隊開發(fā)了一種非對稱性雙電機控制系統(tǒng)，能夠在7到280千牛的范圍內對金屬進行實時、準確的張力控制。該系統(tǒng)可根據工藝要求自動切換單雙電機模式，確保每個電機負載的準確分配和動態(tài)補償。2020年，該系統(tǒng)首次安裝到中國寧波寶新不銹鋼有限公司（寶新）的電氣化和控制系統(tǒng)中，優(yōu)化了汽車行業(yè)超薄、超硬、超平整、高質量精密不銹鋼的生產。
蝶變，助力客戶實現成功愿景
鄧波認為，冶金廠商成功愿景各不相同，可能包括提質增產、節(jié)能減碳、新品開發(fā)或設備高效維護等單一或多重目標。但無論目標如何，數字化技術的改進都能帶來深遠影響?！翱傮w而言，通過硬件升級可以實現節(jié)能降耗，減少碳排放，但這類升級已經接近尾聲。”
2023年，ABB在中國發(fā)布了鋼鐵及有色金屬行業(yè)智能制造解決方案。這款強大的數字化解決方案整合了面向鋼鐵及有色金屬制造應用的各類先進控制解決方案、ABB Ability™ System 800xA分布式控制系統(tǒng)和ABB大數據分析功能。該軟件包可幫助用戶實現過程控制、流程優(yōu)化、可視化及遠程診斷等功能，同時在整個制造生命周期中不斷從數據中發(fā)掘價值。其數字化控制組合還能提供3D數字孿生疊加功能，實現效率提升、連續(xù)生產和可靠的質量輸出，從而實現智能生產。此外，該方案還提供前瞻性決策支持。
這一強大的數字化軟件包整合了面向鋼鐵及有色金屬制造應用的各類先進控制解決方案、
ABB Ability™ System 800xA分布式控制系統(tǒng)和ABB大數據分析功能。ABB供圖
數字化，讓變革“加速”
鄧波以寧波寶新的新不銹鋼帶鋼生產線為例。這一年產3萬噸的項目“基于智能工廠概念設計”。他介紹，該項目工期非常緊迫，一支由20名ABB工程師組成的團隊在不到六周的時間就完成了生產線調試。
該項目將原本獨立的生產調度、物流控制、工藝設備和安防中心等單元的主操作室整合在一起，還引入了ACS880直接控制傳動系統(tǒng)、儀表及振動和溫度傳感器來為System 800xA提供數據。這種全集成系統(tǒng)的優(yōu)勢包括減少產品厚度波動和斷裂幾率，從而減少設備需求和功耗，最終降低總生產成本。
擴大增長和創(chuàng)新空間
數字化有助于全面了解現有工藝流程，分析性能以發(fā)現最優(yōu)和最差參數組合，并識別改進空間。通過工藝流程的完全集成和監(jiān)測生成數字記錄，有助于加速新工藝流程的開發(fā)，推動新產品生產。
對此，鄧波進行了進一步說明：“無論開發(fā)新品還是優(yōu)化產品工藝，都是一個錯綜復雜的過程。首先，技術人員需要根據理論知識或實驗室實驗來定義基本的工藝參數范圍，然后設置不同的工藝參數進行工廠測試，最后收集和分析實驗數據。”他補充道，產品生產過程越長，需要收集和分析的數據就越多。“在大多數情況下，很難穩(wěn)定一致地收集和分析數據，有時工藝流程之間就存在信息孤島，這使得評估變得更加棘手?！贝送猓治隽鞒虜祿€需要技術人員具備跨領域的測試和設備操作能力。
“要做出正確研判，”鄧波繼續(xù)說道，“需要將所有這些數據正確地統(tǒng)一歸類，這非常困難?！蹦壳暗牧鞒毯臅r且低效，鄧波表示：“我們的系統(tǒng)可以匯總所有必要信息，來描述方案、結果以及處理方式。你可以進行數字化調整并檢查結果，以創(chuàng)建適當的工藝參數。這種創(chuàng)新環(huán)境有利于復雜的產品開發(fā)或工藝優(yōu)化?！?/div>
3D數字孿生為操作人員提供整個工廠工藝流程的可視化。ABB供圖
以模塊化作為數字化的起點
數字化，通過模塊化實現可擴展性。鄧波強調，ABB先進數字解決方案的“魅力”在于其可以根據不同的用戶需求輕松定制，“我們的數字化產品涵蓋從設備層一直到生產工藝、質量和能耗的多種模塊，可以套用到單個或多個工廠。”該方案可擴展的架構允許用戶先從關鍵工藝環(huán)節(jié)入手，并根據實際需要添加模塊，以獲得更強大的數字洞察和控制功能。
2021年，中信泰富特鋼集團旗下的青島特殊鋼鐵有限公司希望在其青島工廠的兩臺新型高速線材軋機上引入首套高線數控制造系統(tǒng)，旨在對產線進行改進，后續(xù)推廣應用到整個集團?；赟ystem 800xA平臺的智能操作員平臺解決方案將四個現有操作室整合到一個集控中心。如今，該解決方案促進了更好的協作和互動，提高了整個工廠的實時運營效率。
為了實現集中控制設施的異地遷移，青島特鋼選擇了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)與 ABB成熟的AI圖像識別系統(tǒng)集成，可提供異常生產狀態(tài)警告并與數字控制邏輯聯動。另一個優(yōu)勢是提高了操作人員的安全性，因為他們現在無需置身于生產車間。
青島特鋼的跨層數據分析系統(tǒng)能夠執(zhí)行數據采集以及以生產和產品為導向的分析功能。該分析功能目前側重于設施的KPI，提供優(yōu)化數據配置以提高生產力、質量和能效的建議。
打造協作創(chuàng)新空間
“在我們的職責中，至關重要的第一步是了解用戶具體環(huán)境及其痛點，這是協作創(chuàng)新和聯合開發(fā)的前提?！编嚥ń榻B，全新的ABB數字化解決方案能夠覆蓋日常運營和設置、各種部門和工藝輸入以及海量歷史數據集的分析，聚焦客戶關心的各類問題。該系統(tǒng)的中央數字化產品、設備和實踐還融合了業(yè)內專家在故障排查、設備運維和工藝優(yōu)化方面數十年的經驗。
鄧波表示：“該系統(tǒng)更適合特定生產線和工廠使用的一個優(yōu)勢是，用戶可以利用大數據分析平臺的智能大腦來整合和積累公司專家的經驗，大大縮短新手摸索工藝參數優(yōu)化等環(huán)節(jié)耗費的時間?！边@種 “無形財富”可通過指定格式不斷記錄和發(fā)掘現有員工的知識，當許多熟練工即將退休的時候，讓企業(yè)能夠建立深厚的工藝傳承，而不需要推倒重來，達到“事半功倍”的效果。通過這種方式，諸如生產超精密不銹鋼所需的才華、創(chuàng)造力和工藝開發(fā)經驗，將匯成涓涓細流，為冶金行業(yè)的進程指明方向。
欄目介紹
《智造者說》欄目，通過一系列深度訪談，對話ABB過程工業(yè)在冶金、礦山、制漿造紙、大功率整流器、水泥等領域的深耕者、先行者與創(chuàng)新者，探尋如何通過創(chuàng)新產品、先進技術以及智能化解決方案破解行業(yè)難題，幫助客戶提升效率，助力產業(yè)升級。在這里，聽見制造的聲音，感受智能的力量。