攀钢集团西昌钢钒炼钢厂：钢铁大脑如何改变传统炼钢流程

01

钢铁是怎样炼成的？

钢铁是怎样炼成的？

这里，我们谈论的并不是大家耳熟能详的世界经典名作。

炼钢并不是一个新兴行业，传统的炼钢流程大致是：铁水预处理、转炉复吹、炉外精炼、测温、取样检测，达到标准后才出钢。

然而，在互联网时代，是时候改变这种印象了。

近日，记者在攀钢集团西昌钢钒钢厂看到了一种全新的炼钢控制工艺——“钢大脑”。

智能炼钢

10月31日，攀钢西昌钢钒炼钢厂内，火花四溅、机器轰鸣，从表面上看，这里与传统的炼钢厂并无太大区别。

不过，公司负责人告诉记者，这里有一个看不见的“钢铁大脑”，精准而冷静地监控着整个生产过程。

在运输过程中，每辆车都逃不过监控。

“大脑”如何运作？

“从原材料到钢铁成品，中间各个环节的实时数据和变化都与‘钢铁大脑’一一相连。”成都集威物联网集团有限公司产品总监陈力介绍，“钢铁大脑”对生产各个环节的各种大数据进行分析研判后，再利用人工智能算法和建模，找到每一道工序的最佳解决方案，从而减少各个环节的原材料投入，实现降本增效。

以炼钢冷轧为例，由于人工智能取代人工操作，精确控制各种合金的配比，每生产一吨钢，可以节省钢材一公斤以上，这一数额一年可以节省1700万元。

人工智能为什么要取代手工炼钢？该厂负责人给记者讲了一段小故事：当年，一名阿里巴巴员工到攀钢，对公司说：让我们帮你们打造一个“钢铁大脑”吧？公司负责人很惊讶，“马云不是开百货店的吗？他怎么会懂炼钢？”

尽管质疑声不断，但钢铁行业面临“天花板”却是不争的事实：经过多年的发展，传统工艺和工业控制手段已经达到了行业的极限。过去五年，中国钢铁行业经历了一波深度调整，从触底回升、见顶到下滑、再到企稳。

充满挑战与质疑，2018年，攀钢集团与阿里云、集微物联网联合打造的“钢大脑”正式启动。

购买钢材，你也可以在线购买

这种合作并不局限于炼钢过程。

10月30日，成都市沙湾路266号攀钢大厦18层。这里就是集微物联的所在地，一排排大型液晶屏幕占满了公司的会议室和整个走廊。

计维物联大屏让钢厂实时生产数据一览无余。

大屏幕上，一排排参数实时跳动：

“横切线2号正在加工成都首益物资贸易有限公司生产的16.53吨花纹卷。”

“川u32***，14时18分，13.48吨物资进入成都大海物流园”

“安徽f31***，由成都飞往西安，货种为板材，重量31.61吨，预计3.5小时到达。”

成都大海物流园位于30多公里外的青白江区。从攀钢大厦大屏幕拉近，可以清晰地看到大海物流园里一卷卷钢材上的二维码。用手机扫描，这卷钢材的型号、重量、主人等信息清晰可见。

这是“钢铁大脑”的另一种延伸：钢铁交易。

如今，汽车生产企业若想采购一吨钢板，不用再重复验货、完成订货、加工、运输等繁琐的流程，而是只需登录集微物联APP在线下单、对接生产计划，直接与钢厂排产，存入数字化仓储系统，通过在线加工指令完成定制化剪切加工，按照客户需求进行交付……

也就是说，您只需在办公室里轻轻点击一下手指，加工好的汽车钢板就可以送到您家门口。

陈力表示，制造企业通常面临数字化转型投入大的问题，集微物联采取的做法是发力全产业链，利用线下仓储、线上交易服务等见效更快的环节，反哺工厂数字化转型的资金缺口。

经过几年的发展，集微物联平台年交易额超过1000亿元，连接6万多家中小企业，2019年营业收入接近200亿元。

【专家观点】

四川大学工业互联网研究院副院长 陈良银

工业互联网是指互联网和新一代信息技术与工业体系全方位深度融合所形成的行业与应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施，其实质是基于机器、原材料、控制系统、信息系统、产品和人之间的网络互联，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运行优化、生产组织方式变革。

工业互联网的发展将给制造业带来四个方面的智能化提升：

一是智能生产，即从单台机器到生产线、车间，乃至整个工厂，实现智能决策、动态优化，大幅提高整个流程的效率、提高质量、降低成本；

二是网络化协同，形成众包、协同设计、协同制造、垂直电子商务等一系列新模式，大大降低新产品开发和制造成本，缩短产品上市周期；

三是个性化定制，就是基于互联网获取用户个性化需求，通过灵活组织设计、制造资源和生产流程，实现低成本大规模定制；

四是服务化转型，即通过对产品运行情况的实时监控，提供远程维护、故障预测、性能优化等一系列服务，并进行反馈，优化产品设计，实现企业服务化转型。

02

“中国跨境第一商”的省钱秘诀

长400米、高33米、跨度36米、最大起重能力550吨——这是东方电气大跨度车间的测量数据。

这座被誉为“中华第一跨”的厂房，诞生了世界单机容量最大的白鹤滩1000MW水电机组、国内首台“华龙一号”核电机组等多项世界之最“大国重器”。

这个大跨度车间相当古老，是上世纪九十年代中期为生产三峡机组而建的，但今天当你走进这个车间，你一点儿也不觉得它古老。

近日，这家老牌重型装备公司交出了一份新的成绩单：车间生产效率提高48%、运营成本下降31.9%、产品研发周期缩短30.7%、产品不良率下降20%，每年可为企业带来直接经济效益约1.5亿元。

这令人震惊的数据是怎么来的？近日，记者一探究竟。

故事一：生产线上只剩下两三个人

要了解这背后的秘密，我们先看一段视频。

是不是有点颠覆了你的认知呢？

10月30日，东方电气股份有限公司冲剪厂数字化车间内机器轰鸣，自动取料机抓起传送带上的材料放到机床上，由电脑自动切割、收集。偌大的厂房里，只有几名工人来回巡视。

冲剪车间曾是东方电气工伤事故多发的生产车间，主要生产发电机定子的硅钢片，需要用机床将整张硅钢片按照工艺要求剪切成小块。

人工送料难免会出现一些失误，在数字化车间建设之前，工人需要人工将材料从架子上取下，然后送到冲床进行切割，甚至还发生过工人手被割断的事故。

这一切在数字化车间改造后彻底改变了。

一线生产者对变化的感受最为直接。“自动生产线避免了很多无效劳动，更重要的是板料的冲孔不再是手工操作，避免了汗水导致的生锈，冲孔质量也更有保证。”冲剪厂定子组副组长肖鹏说，原来定子生产线需要11名操作工，现在自动线只需要两三个人。

线圈厂安全生产组副组长廖如才对“信息化”的印象更深刻。他告诉记者，现在一个终端就能把生产计划信息、物料准备信息、技术规范要求等全部存储起来，指导生产线上的操作人员完成各项生产指令。廖如才说，自动化生产线打破了以前水、火、电分开的资源组织结构，实现了大小定子线圈产品混产、水火互补、柔性制造的目的。原来的13个生产班组，优化为7个。

“作为电机心脏的血管，品质最关键。”廖如才说，数字化质检可实现智能判断，有效防止误操作，可显著提高线圈品质。

变化体现在方方面面：大跨度车间一角，8台焊接机器人正挥动机械臂进行焊接工作；利用智能VR技术，东方电气工程师可以“进入”千里之外的发电机设备，亲自对机器进行监控、诊断……

故事二：30多个合伙人来了，却没一个拿出可行的解决方案

时间回溯到几年前：老厂房又出现新的烦恼。

“铁心、线圈被称为发电机的‘心脏’，冲压、线圈制造属于企业核心生产能力，在发电设备行业，一直以来主要靠手工加部分机械化。”东方电气相关负责人表示，传统生产模式下，工序多、劳动强度大、质量控制风险大，难以适应客户个性化需求带来的高质量、短周期、低成本要求，变革迫在眉睫。

工业大数据、云计算等新技术的成熟，给传统企业带来了新的希望。

然而，改变并不容易。

对于大型发电设备制造商来说，国内行业内智能制造尚无可借鉴的案例。2016年初，东方电气启动智能制造数字化工厂建设，但一开始就遇到了“拦路虎”。

“有30多家企业来找我们寻求合作，但没有一家能拿出一套针对发电设备制造行业切实可行的数字化车间生产线设计方案，对大卷物流的复杂性也没有预见性。”东方电气工艺部智能制造组副组长刘伯兴摇头苦笑。

简单来说，懂互联网、懂数字化的人不懂传统制造，这个问题是很多制造企业在智能化发展过程中遇到的。

困难还不止于此，这期间，有人质疑：“数字化车间只是个面子工程。”“光是投入，什么时候才能看到产出？”

没有“外援”，没有现成的模式，就只能靠我们自己。

东方电气成立项目组，对数百种产品、近千种零部件的详细构成进行梳理分析，进行产能、生产地平衡分析测算，最终选定大型清洁高效发电设备的共性核心零部件——定子冲片、转子线圈、定子线圈作为新型智能制造模式的切入点。

“大象”一旦开始跳舞，动作就相当大。

东方电气新型智能制造模式项目总投资超过2.2亿元，建设范围涵盖线圈工厂、冲剪工厂、发电机工厂等多个生产区。

项目采用大量国产核心关键设备，打造了全国第一条自主研发的转子线圈铣削自动装配线、全国第一个定子线圈模块化柔性生产车间、全国第一个定子冲孔全自动绿色制造车间、全国第一个多通道定子线圈一体化数字化检测平台。

你看，这种行业领先的公司，往往被人们称为“全国第一”。

今年3月，东方电气“大型清洁高效发电设备智能制造数字化车间建设项目”全面竣工并通过工信部专家组验收，成为行业智能制造数字化车间建设的示范引领项目。

一连串数字让最初怀疑的人信服了：数字化车间生产效率提高48%、运营成本降低31.9%、产品研发周期缩短30.7%、产品不良率降低20%，每年可为企业带来约1.5亿元的直接经济效益。

“电机产品是典型的个性化、多样化、小件化生产模式，定子、转子、线圈等生产难度大、自动化程度低。东方电气的项目解决方案，大大提升了我国发电设备电机生产水平和能力。”国家验收专家组成员、四川省预验收组组长丁国富说。

【专家点评】龙头企业是变革者

四川大学工业互联网研究院副院长 陈良银

做任何事情，突破是最重要的。工业互联网是一个长期工程，长期趋势向好，短期投入巨大。因此，龙头企业的作用就如同游戏规则改变者，只有龙头企业带头、发挥表率作用，工业互联网热潮才容易掀起。如果大家都在观望，永远不会有游戏规则改变者，局面永远停滞不前。因此，要重点投入工业互联网龙头企业，给他们试水工业互联网的实力、信心、决心，并加强监管，多阶段检验投资效果，确保投资有正收益，有望产生催化反应。

03

领先行业近40个百分点，

家具企业的“新赛道”

一整块板材被切割成小块，加工成定制衣柜，板材的利用率是多少？整个家具制造行业，平均约为60%，而位于德阳中江的亚都家具给出的数字是98.9%。

接近40个百分点的差距，来自于亚都家具的“秘密武器”——APS生产执行系统，这是该公司打造的工业互联网中最核心的一环。

家具制造，作为典型的传统制造业，正因为“数字化”的赋能，走向新的“赛道”，这是怎样的亚都故事？

定制家具智能生产线。

1000万被“浪费”

最初，雅都家具还叫“雅都沙发”的时候，还只是位于成都双流龙桥的一家作坊式家具厂。经过多年的发展，企业逐渐“长大”，在中江建起了占地76亩的工厂。

“从2017年开始，生意特别好，特别是定制家具的订单开始激增。”四川亚都家具有限公司首席技术官季磊回忆，当时，订单如雪片般纷至沓来，各种生产数据呈指数级增长，光是到处“找货”就需要每天有30个工人。

渐渐地，公司发现事情不对劲。

随着定制家具订单的增多，公司的利润却越来越薄，2017年订单数量增长了一倍，但毛利率却从60%以上降至30%。

分析原因后，亚都发现问题的根源还是管理模式。当时，工厂一片混乱：工单永远在底层，工人们想干什么就干什么，早早下线的家具堆满了楼道，该发货的衣柜还在生产线上……

管理混乱，造成原材料浪费、资金占用。“在制品占流动资金的70%左右，生意这么好，公司却没钱了。”季雷说。

这迫使公司管理层开始思考如何改变管理和生产方式，数字化转型应运而生。然而，在转型的第一步，亚都走了一条弯路。

当时亚都的管理层每天都在问自己：工业互联网是什么？我该做什么？寻找答案的第一步就是向外看。

“我们花了一千多万元购买了一家公司的软件管理系统。”季磊说，但几个月过去了，这套系统并没有给公司带来明显效益，这在家具行业并不是孤例。

原因在于，一方面，这套软件体系依然基于美国20世纪60年代的企业管理方式，随着时代变迁显然已经过时；另一方面，“洋”软件只能支持50%左右的基础业务，“洋和尚”们并不了解家具生产流程，找不到“痛点”。

投入了巨额资金，却连一点声响都没有。季雷说，2018年是公司最困难的一年。

定制家具智能生产线。

一套系统可使利润增加 60%

这之后，亚都决定依靠自己。

要做自己，首先要有技术团队。亚都一次性招募了40多名软件工程师。“我们不认为自己是编程团队，而是流程重塑、企业管理方式重构的团队。”季磊说。

当然，也会有阻碍，一些同行也在观望。公司董事长杜伟东多次开会，说：“不要怕阻碍，这件事情要作为‘一把手’项目来推进，遇到阻碍，就去解决。”

搬开“石头”从满足家具生产业务需求开始。过去，家具生产只能采取“串行工序”，从开料、封边、冲孔到包装，一道道工序排成一条条的线。一些不需要冲孔工序的家具，只能“原地排队”，“待”在生产线上。“在软件设计上，我们需要对流程进行重新梳理和优化，让每道工序‘并行’。”

如何协调每件家具的生产周期又是另一块“石头”。同一个客户定制的沙发、橱柜，生产周期都不一样，能不能同时发货？这就需要一个强大的后台“大脑”来协调、调度。

2019年6月，亚都打造的工业互联网体系正式上线。

10月20日，亚都家具办公楼一楼大厅内，大屏幕上的数据不停闪动：“加工中心的封边机正在生产邓先生的定制厨柜、客厅座椅、次卧床……”“原材料库存饱和，已发出黄色预警。”“定制产线工人陈梦琳有18个任务需要处理。”……

“只要客户在线填写订单，我们OMS订单处理系统的后台‘大脑’就会自动计算原材料、人工、物流等是否充足，能否按时交货。”纪磊介绍，APS生产执行系统随后会根据家具的不同材质、颜色、工艺、交货期等进行排布组合。“在车间就能看到，每一块板材都经过精准的标识，每一块小件都标注着它的‘主人’。”纪磊说，98.9%的原材料利用率就是这样实现的。

亚都家具产业互联网数字化平台。

生产情况的感知无处不在。工人陈梦琳每天打卡上班后，打开手机，按照AIMES智能生产执行管理系统在线接单生产，一旦检测到数据异常，系统就会提醒管理人员，实时发出预警。

“系统投运后，生产周期由35天缩短到5天，流动资金利用率降低70%，人工成本节省40%。”季磊说，2019年，公司利润增长60%，而终端产品价格却下降了40%。

也有人疑惑：一家家具企业“养”40多个软件工程师，划算吗？

“为何不划算？”季磊说。一方面，原材料的节约利用，每年可为公司节省1300万元的开支；生产周期的快速运转，每月可为公司释放3000万至4000万元的流动资金。

与此同时，亚都开始“偏离主业”，2019年起，团队开始面向同行业输出系统产品，帮助同行进行数字化转型，已为国内最大人造板企业昆明新飞林等十余家龙头企业提供工业互联网数字化转型升级解决方案。

“经过两年的反复尝试，我们很高兴与大家分享成果。”吉雷说道。

【专家点评】

四川大学工业互联网研究院郭敏博士

传统企业的数字化转型必须是一个持续的过程。对于传统企业来说，在数字化转型过程中，应该避免三点。一是避免“一步到位”的思路；二是避免制定脱离自身人才结构的升级方案；三是避免脱离自身生产场景。此外，由于缺资金、缺标准、缺保障、缺人才等行业痛点的存在，工业互联网在我国制造业的渗透率还较低，部分中小制造企业转型意愿不强，产业布局还面临诸多“堵点”。我认为，应通过树立行业标杆形成示范效应、构建工业互联网产业生态资源池增加技术供给、制定数据格式和接口国家标准、筑牢信息系统和数据安全“底线”等措施，以问题为导向、精准施策破解发展难题，推动工业互联网布局。

另外，问题导向很重要，在做长远规划的时候，要着力解决企业、行业当下的实际问题，这样才有可持续的活力。

04

没见过机器人煎火锅底料吗？

不，你肯定有！

“上锅啦！”把铁锅架上炉子，倒入底料，加入纯净水，开火……一锅令人垂涎欲滴的四川火锅慢慢沸腾起来。

小龙坎是短短几年风靡全国的火锅品牌，吃饭时在小龙坎门前排队的人们可能从未想过，沸腾的汤锅里的火锅底料是由机器人烹制的。

传统火锅，新口味。在眉山市经济开发区，为小龙坎生产火锅底料的漫味龙厨，在打造工业互联网的路上，正在进行一场“自我革新”。机器人炒料、全自动灌装、AGV穿梭配送……一向具有市场气息的四川火锅，被打上了高科技的烙印。

这样的工厂，是否让你感到好奇呢？记者近日探访了这家工厂。

机器人抓取原料桶。

还在用手搅拌黄油吗？你已经过时了

来，我们先发视频吧。

11月3日下午，眉山市经济开发区，四川曼味龙厨生物科技有限公司的炒菜车间里空无一人，一辆造型古灵精怪的橘色AGV穿梭车从配料车间驶出，载着4大桶原料，沿着地面二维码标注的路线，熟练地驶向机器人。

辣椒桶、花椒桶、酱桶、葱姜蒜……看，机器人比一些烹饪“新手”还要熟练，它能准确识别各类原料，然后用机械臂抓起原料桶，放入反应釜中。

反应釜内的搅拌勺在电脑精确控温下开始炒制食材，时间控制在1小时40分钟左右，在不同炒制阶段自动调节炉温。炒制完成后，成品火锅底料“哗啦哗啦”地倒入下方管道，然后直接输送到包装车间。

什么？包装过程中要人工灌装？那不是意味着你手里要装满黄油吗？你明显落后于时代了。包装袋由机器人自动夹紧和打开，然后自动灌装设备将基料注入袋中，量恰到好处，一滴都不会漏出来。

包装好的火锅底料在传送带上“排队前进”，打包、装袋、封口，全由机器操作，工人寥寥无几，只是看着机器，核对数据。

在码垛环节，车间还运用了码垛机器人。眼前的码垛机器人外形很像大名鼎鼎的“大白”，它伸出两只手臂，把从传送带上下来的纸箱捡起，转身，轻轻地将纸箱一个个叠起来。“每天的码垛量大概有100吨，以前至少需要10个工人。”该公司总经理夏志强说。

这还是那个朴实无华的火锅底料工厂吗？是的，因为整个厂区都弥漫着熟悉的麻辣火锅香味。

自动填充。

咬牙坚持转型

这家工厂为何如此不同？

随着全国门店的不断增长，2018年，“小龙坎”决定在眉山建设火锅基地加工厂，从一开始，“小龙坎”就决定第一个“吃螃蟹”。

“我开始在20年前在工业自动化领域工作，并考虑了很多想法。

自动包装。

Xia Zhiqiang一词用来描述他对未来工厂的看法。

考虑到这个想法，Manylongchu找到了工业互联网行业的顶级公司西门子，希望另一方可以在硬件和软件方面对传统模型进行“重大更改”，并建立一个全新的工厂。

经过一些讨论，西门子提出了2000万元人民币的提议。

对于餐饮业来说，2000万元肯定不是很少的，这一直是资产的行业。

一方面，Manwei Longchu介绍了一部分资金，另一方面，适用于省级经济和信息技术部，以进行四川省技术转型和转型和升级。

“在此期间，同龄人的怀疑是一个又一个，夏安格说，传统制造业对智能制造业的转型需要承受多少风险，智能转型的成本高高，以及在转型之后可以提高这些不知情的效率？

无论这些，小米决定“牙齿”，并进行转换。

机器人托盘。

【专家评论】

四川大学工业互联网研究所郭敏博士

工业互联网是我国家提高制造业质量和效率的解决方案，并增强了中国制造业的国际竞争力，这对制造业的发展，甚至是整个经济和社会发展的重要性。

从这个示例中，我们可以看到，工业互联网的智能生产方法显然为企业带来了改进，即实现了从单个机器到生产线，研讨会甚至整个工厂的智能决策和动态优化，从而显着提高了整个流程的生产效率，提高了质量和降低成本。