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物聯網:鋼鐵行業信息化和低碳發展的主推力

時間:2010-09-28

來源:網絡轉載

導語:物聯網將不斷推動鋼鐵行業的信息化與自動化進程,拓展企業的發展空間,并在應用當中不斷完善和發展,繼續推動行業的優化,逐漸將信息化滲透到行業流程的各個環節。

  當下,“低碳”、“節能”、“增效”,這些字眼不斷在人們的視野中出現,不僅表明了目前的技術熱點,同時也揭示了現代制造業的一種發展趨勢――綠色。不管綠色背后的目的到底是什么,環境的承載能力已經迫使我們開始不斷尋找減緩能源消耗的捷徑,而物聯網的“火熱”適時地打開了人們思維的閘門,每一個行業似乎都有物聯網的位置,那么物聯網到底能否賦予“低碳”、“節能”、“增效”以新的含義?

  物聯網作為國家的新興戰略產業,實際上是在社會經濟活動發展到一定程度后,利用信息技術、通信技術等使社會與經濟活動更加有效的一種技術。物聯網的基礎是技術,如傳感技術、網絡技術、分析技術等,而推動其發展的核心動力則是應用。在“節能減排”和“低碳經濟”的理念下,鋼鐵行業等原材料工業、制造業、能源工業對企業內部和企業間的管理和流通都提出了更高的要求。因此,物聯網將不斷推動鋼鐵行業的信息化與自動化進程,拓展企業的發展空間,并在應用當中不斷完善和發展,繼續推動行業的優化,逐漸將信息化滲透到行業流程的各個環節。

  物聯網起源于感知、傳感技術的發展,它通過無線和有線相結合的方式來傳遞、接受和發送數據,因此物聯網需要感知層、網絡層和應用層三個方面的配合。要建立鋼鐵行業的物聯網,我們的自主技術還不過關,RFID、條形碼和其他傳感技術還有待發展,而應用的驅動可以刺激民族工業的發展,使得物聯網技術向更精、更小巧、價格更低廉的方向發展,不斷順暢信息的銜接,加快制造過程,提高解決制造過程中處理問題的能力。

  鋼鐵行業屬于原材料工業,是上下游企業中比較靠前的典型中間企業,除鐵軌以及少數金屬網格等最終產品外,鋼鐵行業的產品基本上為中間產品,它為下游制造加工業提供的原料,如汽車、家電、船舶、集裝箱板,以及建筑(如橋梁、鐵路、高速公路、大壩、工廠以及民用建筑)等。

  信息化說到底就是把生產過程中的物資流管理起來,實際上就是對物資流的追蹤。從物聯網的角度看,鋼鐵企業的生產過程就是一個行業內部的物流過程,這其中也有物聯網的問題。對生產過程中各個環節的追蹤和優化安排,可以使得產銷銜接更為準確,而且對能源、原料的消耗以及效率的提高都有很大的影響。例如,沙鋼從煉鐵到煉鋼采用“一包到底”的技術,使得電爐鋼每噸鋼冶煉電耗由改造前的221度下降到167.7度,降幅達24.12%,既減少了鐵水熱量消耗,又提高了效率。其中,“一包到底”工藝在鐵水包運輸的過程中省去了中間包和混鐵爐等環節,但還需要對運輸過程進行全程跟蹤與調度,這就需要用物聯網信息系統來解決。

  企業間物聯促進大供應鏈形成

  生產出滿足汽車等行業需求的鋼鐵產品,就是鋼鐵企業信息化所要實現的目標。盡量提高交貨的準確性,以縮短交貨期,這樣就可以減少庫存的積壓和原料的保有量,減少資金的占用。而鋼鐵行業的下游企業,如汽車制造業等信息化程度較高的行業,對產品的要求極為嚴格,對每一個零件型號、尺寸等的要求都極其精確,一旦不符合標準即成為廢品。對于汽車制造商來說,如何降低原料庫存是它不能夠完全左右的事情,因為原料庫存與上游企業之間的中間環節(如采購和運輸)都有直接聯系。而一旦這些中間環節對企業產生影響,可能會對交貨期以及零件批次產生比制造過程更大的影響。制造的過程是以分、秒甚至是更為精確的數據來計算的,而物流若是出現如原料不到位等問題,那么制造過程中所提高的效率就會被完全掩蓋。因此,出現這些問題最直接的解決辦法就是加大庫存,隨之產生的最直接后果就是大量資金的占用。

  針對企業間這些不可控因素可能出現的問題,很多鋼鐵企業都在努力尋找解決的辦法。如寶鋼建立了配送剪切中心,按照客戶的尺寸需求直接將所需零件剪切好送到用戶那里去,中間的運輸過程由企業自己來負責,即由寶鋼來主導企業之間的物聯,這樣寶鋼下游企業的供貨就有了保障,成功保證了產銷銜接的緊密性和精確性。然而,能夠做到這一點的鋼鐵企業并不多,可見針對企業間的物聯要做的工作還非常多。

  上下游企業之間的物流除了以上游企業為主導的方式之外,還可以以下游企業為主導,如湘潭鋼鐵公司(其上游企業為鐵礦石、運輸和碼頭)。雖然由于目前鋼鐵、板材市場的不景氣,下游企業在這方面可能并不積極,但是企業間的物聯已經成為未來發展的一大趨勢,上、下游企業分別主導或是雙方共同主導,甚至是由中間的運輸企業為主導的企業間物流在未來都很有可能出現并得到發展。企業間的物聯可以優化路徑,既保證了供應,又保證了生產,最后形成雙贏的局面。

  對于國內企業來說,要實現企業間的物聯還有很長的路要走,要在應用中不斷摸索,并向這方面發展較快的國家學習。將上游企業和下游企業各自的企業內信息化工作做好,再將企業間的物聯打通,那么針對鋼鐵行業上下游企業的大供應鏈就會形成。這不僅僅適用于鋼鐵行業,其他行業也可以針對各自行業的特點來進行企業間的物聯,甚至是跨行業的物聯。在這一點上,企業要有自主性,政府也要給予支持和鼓勵,以保證行業間的互動。

  管控銜接是鋼鐵企業管理的核心

  鋼鐵企業中的自動化和信息化從來都是密不可分的,國外一些大的公司(如西門子等),對鋼鐵企業的自動化都有成套的技術,國內也有相當的技術力量在做這方面的研究。

  在生產過程的控制中,傳感及對指標的采集等都需要通過自動化手段來進行,不但要采集數據,還需要通過數學模型去處理和分析,如采集到氧氣的流量和壓力、鋼水的粘稠度、渣滓成分等數據后,如何調整氧槍的高度、流量如何控制才能達到出鋼碳含量的要求等,這些都需要借助數學模型來演算。歸根到底,就是要做運行數據的積累和分析、機理的推導和研究,根據目標來推斷下一步所要控制的參數,這也是一個演算的過程。而實際上,這個過程不僅需要傳感技術,還需要網絡、IT技術等信息化技術,這與管理的演算非常相似,甚至更為復雜。而傳統上來講,將上述這些步驟都稱為自動化。管理層需要信息技術來優化管理流程,并在不斷積累經驗的過程中提出更好的方案和模型。

  鋼鐵企業信息化發展是一個從無到有的過程,也是一個觀念改變的過程?,F在,鋼鐵企業的信息化已經參與到了管理當中,如寶鋼、武鋼、鞍鋼、首鋼等大型鋼鐵企業的客戶訂單都在計算機處理后直接轉化為作業,而且在管理的過程中處處體現著自動化技術和信息化技術的應用。

  “信息化與自動化的融合是題中應有之義,體現在鋼鐵企業中就是管控銜接?!逼嵊佬陆淌谶@樣說。從應用的角度來說,無論是依靠引進還是自主開發,自動化項目在信息化推進的過程中都是不可或缺的。管理和控制銜接起來的主要難點在于接口的設置。如在含碳量傳達到自動控制的過程中,若設計中沒有這個接口則無法進行銜接;只有在接口處接受了指令,才能進行氧氣流量、壓力和轉爐形態的控制。另外,在從現場收集鋼鐵冶煉完畢后的結果數據時,不同的實際溫度會影響到以后連續澆鑄的方式選擇。目前,這一點在鋼鐵企業中是可以做到的。

  如何開發管理信息系統,可以自行開發,也可以選用套件。絕大多數套件并不是為鋼鐵企業量身定做的,想要解決鋼鐵企業的訂單與生產之間的銜接,需要進行軟件的改造。最常用的手段就是利用原來軟件的數據結構能力,表述訂單及規程,對銷產轉換的功能打補丁。

  節能減排乃重中之重

  鋼鐵企業是能源消耗的大戶,約占全國能源總能耗的15%,占工業能耗的15%~25%。當前,能源價格仍呈上升趨勢,這對于能源費用占企業生產總成本約20%~30%的鋼鐵企業來說是個嚴峻的挑戰。近日,國務院辦公廳關于進一步加大節能減排力度加快鋼鐵工業結構調整的若干意見指出,鋼鐵工業是節能減排潛力最大的行業,在節能減排工作中占有舉足輕重的地位。因此,“節能減排降耗”成為企業信息化過程中呼聲最高的任務,鋼鐵行業也越來越重視這個問題。漆永新向記者介紹,鋼鐵企業采取了多項措施來實現節能降耗。

  漆永新認為,節能減排應當與生產工藝相結合,與自動化和信息化技術相結合。鋼鐵業的節能主要包括制造過程中的節能和排放后的節能兩個方面。制造過程中的節能減排主要是以鋼鐵技術創新為主,排放后的節能,要不斷推廣成熟技術,開發應用新技術來實現。

  (1)從整體上來說,首先是對散放的氣體物進行回收,如焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣。煉焦的過程中煤氣含量比較高、比較穩定,因此廢氣的回收比較容易進行,而轉爐和高爐中煤氣含量常常處于變化當中,廢氣的含量不穩定。尤其是轉爐,斷續性的廢氣排放對煙氣回收的技術具有較高的要求。搞好了,轉爐煉鋼不但不消耗能源,還能產生電能,將煙氣的排放和熱能都回收了,故又被稱為負能煉鋼。

  (2)其次是對廢棄的固體物的回收,如高爐渣、轉爐渣。先要把含鐵物從廢棄物中分離出來重新入爐,剩下的爐渣又輕又硬又可以絕熱,是非常環保的建筑材料。

  (3)第三是對水的循環使用。水在鋼鐵業里的消耗量很大,用過的水通過過濾處理變成中水之后再進行使用,在有的企業,水的循環利用率已經基本上達到了100%。

  濟南鋼鐵廠是我國節能減排的先進典型企業,2009年,濟鋼以建設“都市型鋼廠”為目標,實現了工業廢水、CO、SO2排放量的進一步降低,能源資源利用水平得到進一步提高。

  可以看出,如何利用信息化手段促進節能增效是鋼鐵企業工作的重點,建設能源管理系統本身就是非常有價值的。一個完整的能源系統不僅要采集數據,而且要實施能源的平衡和調度。在過去,對于全企業性的能源綜合管理是薄弱環節。能源介質分布在生產的各個環節,由于一些環節的環境十分惡劣,采集數據點繁多,因此采集十分困難,成為了鋼鐵企業的難點。目前,隨著網絡技術的發展和傳感技術的飛躍,這一方面的工作有了較快的發展。建立能源管理系統是鋼鐵企業運用信息化手段達到節能目的的標志性的臺階,寶鋼、鞍鋼、馬鋼、濟鋼、南鋼、沙鋼、邯鋼等15家鋼鐵企業已經擁有了能源管理系統,更多的企業正在建設能源管理系統,并且得到了政府的大力支持。此外,一些企業還主動建立了排放數據采集系統,使其與當地的環保系統相連接,將節能減排落到實處。

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