當(dāng)下,“低碳”、“節(jié)能”、“增效”,這些字眼不斷在人們的視野中出現(xiàn),不僅表明了目前的技術(shù)熱點(diǎn),同時也揭示了現(xiàn)代制造業(yè)的一種發(fā)展趨勢――綠色。不管綠色背后的目的到底是什么,環(huán)境的承載能力已經(jīng)迫使我們開始不斷尋找減緩能源消耗的捷徑,而物聯(lián)網(wǎng)的“火熱”適時地打開了人們思維的閘門,每一個行業(yè)似乎都有物聯(lián)網(wǎng)的位置,那么物聯(lián)網(wǎng)到底能否賦予“低碳”、“節(jié)能”、“增效”以新的含義?
物聯(lián)網(wǎng)作為國家的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),實際上是在社會經(jīng)濟(jì)活動發(fā)展到一定程度后,利用信息技術(shù)、通信技術(shù)等使社會與經(jīng)濟(jì)活動更加有效的一種技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是技術(shù),如傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分析技術(shù)等,而推動其發(fā)展的核心動力則是應(yīng)用。在“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟(jì)”的理念下,鋼鐵行業(yè)等原材料工業(yè)、制造業(yè)、能源工業(yè)對企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)間的管理和流通都提出了更高的要求。因此,物聯(lián)網(wǎng)將不斷推動鋼鐵行業(yè)的信息化與自動化進(jìn)程,拓展企業(yè)的發(fā)展空間,并在應(yīng)用當(dāng)中不斷完善和發(fā)展,繼續(xù)推動行業(yè)的優(yōu)化,逐漸將信息化滲透到行業(yè)流程的各個環(huán)節(jié)。
物聯(lián)網(wǎng)起源于感知、傳感技術(shù)的發(fā)展,它通過無線和有線相結(jié)合的方式來傳遞、接受和發(fā)送數(shù)據(jù),因此物聯(lián)網(wǎng)需要感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個方面的配合。要建立鋼鐵行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng),我們的自主技術(shù)還不過關(guān),RFID、條形碼和其他傳感技術(shù)還有待發(fā)展,而應(yīng)用的驅(qū)動可以刺激民族工業(yè)的發(fā)展,使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向更精、更小巧、價格更低廉的方向發(fā)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(yè)屬于原材料工業(yè),是上下游企業(yè)中比較靠前的典型中間企業(yè),除鐵軌以及少數(shù)金屬網(wǎng)格等最終產(chǎn)品外,鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)品基本上為中間產(chǎn)品,它為下游制造加工業(yè)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(chǎn)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(lián)網(wǎng)的角度看,鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)過程就是一個行業(yè)內(nèi)部的物流過程,這其中也有物聯(lián)網(wǎng)的問題。對生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的追蹤和優(yōu)化安排,可以使得產(chǎn)銷銜接更為準(zhǔn)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(shù),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(dá)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(yùn)輸?shù)倪^程中省去了中間包和混鐵爐等環(huán)節(jié),但還需要對運(yùn)輸過程進(jìn)行全程跟蹤與調(diào)度,這就需要用物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)來解決。
企業(yè)間物聯(lián)促進(jìn)大供應(yīng)鏈形成
生產(chǎn)出滿足汽車等行業(yè)需求的鋼鐵產(chǎn)品,就是鋼鐵企業(yè)信息化所要實現(xiàn)的目標(biāo)。盡量提高交貨的準(zhǔn)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(yè)的下游企業(yè),如汽車制造業(yè)等信息化程度較高的行業(yè),對產(chǎn)品的要求極為嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)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(yè)之間的中間環(huán)節(jié)(如采購和運(yùn)輸)都有直接聯(lián)系。而一旦這些中間環(huán)節(jié)對企業(yè)產(chǎn)生影響,可能會對交貨期以及零件批次產(chǎn)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(shù)據(jù)來計算的,而物流若是出現(xiàn)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(xiàn)這些問題最直接的解決辦法就是加大庫存,隨之產(chǎn)生的最直接后果就是大量資金的占用。
針對企業(yè)間這些不可控因素可能出現(xiàn)的問題,很多鋼鐵企業(yè)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(yùn)輸過程由企業(yè)自己來負(fù)責(zé),即由寶鋼來主導(dǎo)企業(yè)之間的物聯(lián),這樣寶鋼下游企業(yè)的供貨就有了保障,成功保證了產(chǎn)銷銜接的緊密性和精確性。然而,能夠做到這一點(diǎn)的鋼鐵企業(yè)并不多,可見針對企業(yè)間的物聯(lián)要做的工作還非常多。
上下游企業(yè)之間的物流除了以上游企業(yè)為主導(dǎo)的方式之外,還可以以下游企業(yè)為主導(dǎo),如湘潭鋼鐵公司(其上游企業(yè)為鐵礦石、運(yùn)輸和碼頭)。雖然由于目前鋼鐵、板材市場的不景氣,下游企業(yè)在這方面可能并不積極,但是企業(yè)間的物聯(lián)已經(jīng)成為未來發(fā)展的一大趨勢,上、下游企業(yè)分別主導(dǎo)或是雙方共同主導(dǎo),甚至是由中間的運(yùn)輸企業(yè)為主導(dǎo)的企業(yè)間物流在未來都很有可能出現(xiàn)并得到發(fā)展。企業(yè)間的物聯(lián)可以優(yōu)化路徑,既保證了供應(yīng),又保證了生產(chǎn),最后形成雙贏的局面。
對于國內(nèi)企業(yè)來說,要實現(xiàn)企業(yè)間的物聯(lián)還有很長的路要走,要在應(yīng)用中不斷摸索,并向這方面發(fā)展較快的國家學(xué)習(xí)。將上游企業(yè)和下游企業(yè)各自的企業(yè)內(nèi)信息化工作做好,再將企業(yè)間的物聯(lián)打通,那么針對鋼鐵行業(yè)上下游企業(yè)的大供應(yīng)鏈就會形成。這不僅僅適用于鋼鐵行業(yè),其他行業(yè)也可以針對各自行業(yè)的特點(diǎn)來進(jìn)行企業(yè)間的物聯(lián),甚至是跨行業(yè)的物聯(lián)。在這一點(diǎn)上,企業(yè)要有自主性,政府也要給予支持和鼓勵,以保證行業(yè)間的互動。
管控銜接是鋼鐵企業(yè)管理的核心
鋼鐵企業(yè)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(yè)的自動化都有成套的技術(shù),國內(nèi)也有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)力量在做這方面的研究。
在生產(chǎn)過程的控制中,傳感及對指標(biāo)的采集等都需要通過自動化手段來進(jìn)行,不但要采集數(shù)據(jù),還需要通過數(shù)學(xué)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(shù)據(jù)后,如何調(diào)整氧槍的高度、流量如何控制才能達(dá)到出鋼碳含量的要求等,這些都需要借助數(shù)學(xué)模型來演算。歸根到底,就是要做運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累和分析、機(jī)理的推導(dǎo)和研究,根據(jù)目標(biāo)來推斷下一步所要控制的參數(shù),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(shù),還需要網(wǎng)絡(luò)、IT技術(shù)等信息化技術(shù),這與管理的演算非常相似,甚至更為復(fù)雜。而傳統(tǒng)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(shù)來優(yōu)化管理流程,并在不斷積累經(jīng)驗的過程中提出更好的方案和模型。
鋼鐵企業(yè)信息化發(fā)展是一個從無到有的過程,也是一個觀念改變的過程。現(xiàn)在,鋼鐵企業(yè)的信息化已經(jīng)參與到了管理當(dāng)中,如寶鋼、武鋼、鞍鋼、首鋼等大型鋼鐵企業(yè)的客戶訂單都在計算機(jī)處理后直接轉(zhuǎn)化為作業(yè),而且在管理的過程中處處體現(xiàn)著自動化技術(shù)和信息化技術(shù)的應(yīng)用。
“信息化與自動化的融合是題中應(yīng)有之義,體現(xiàn)在鋼鐵企業(yè)中就是管控銜接?!逼嵊佬陆淌谶@樣說。從應(yīng)用的角度來說,無論是依靠引進(jìn)還是自主開發(fā),自動化項目在信息化推進(jìn)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(diǎn)在于接口的設(shè)置。如在含碳量傳達(dá)到自動控制的過程中,若設(shè)計中沒有這個接口則無法進(jìn)行銜接;只有在接口處接受了指令,才能進(jìn)行氧氣流量、壓力和轉(zhuǎn)爐形態(tài)的控制。另外,在從現(xiàn)場收集鋼鐵冶煉完畢后的結(jié)果數(shù)據(jù)時,不同的實際溫度會影響到以后連續(xù)澆鑄的方式選擇。目前,這一點(diǎn)在鋼鐵企業(yè)中是可以做到的。
如何開發(fā)管理信息系統(tǒng),可以自行開發(fā),也可以選用套件。絕大多數(shù)套件并不是為鋼鐵企業(yè)量身定做的,想要解決鋼鐵企業(yè)的訂單與生產(chǎn)之間的銜接,需要進(jìn)行軟件的改造。最常用的手段就是利用原來軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能力,表述訂單及規(guī)程,對銷產(chǎn)轉(zhuǎn)換的功能打補(bǔ)丁。
節(jié)能減排乃重中之重
鋼鐵企業(yè)是能源消耗的大戶,約占全國能源總能耗的15%,占工業(yè)能耗的15%~25%。當(dāng)前,能源價格仍呈上升趨勢,這對于能源費(fèi)用占企業(yè)生產(chǎn)總成本約20%~30%的鋼鐵企業(yè)來說是個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近日,國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加大節(jié)能減排力度加快鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的若干意見指出,鋼鐵工業(yè)是節(jié)能減排潛力最大的行業(yè),在節(jié)能減排工作中占有舉足輕重的地位。因此,“節(jié)能減排降耗”成為企業(yè)信息化過程中呼聲最高的任務(wù),鋼鐵行業(yè)也越來越重視這個問題。漆永新向記者介紹,鋼鐵企業(yè)采取了多項措施來實現(xiàn)節(jié)能降耗。
漆永新認(rèn)為,節(jié)能減排應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)工藝相結(jié)合,與自動化和信息化技術(shù)相結(jié)合。鋼鐵業(yè)的節(jié)能主要包括制造過程中的節(jié)能和排放后的節(jié)能兩個方面。制造過程中的節(jié)能減排主要是以鋼鐵技術(shù)創(chuàng)新為主,排放后的節(jié)能,要不斷推廣成熟技術(shù),開發(fā)應(yīng)用新技術(shù)來實現(xiàn)。
(1)從整體上來說,首先是對散放的氣體物進(jìn)行回收,如焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。煉焦的過程中煤氣含量比較高、比較穩(wěn)定,因此廢氣的回收比較容易進(jìn)行,而轉(zhuǎn)爐和高爐中煤氣含量常常處于變化當(dāng)中,廢氣的含量不穩(wěn)定。尤其是轉(zhuǎn)爐,斷續(xù)性的廢氣排放對煙氣回收的技術(shù)具有較高的要求。搞好了,轉(zhuǎn)爐煉鋼不但不消耗能源,還能產(chǎn)生電能,將煙氣的排放和熱能都回收了,故又被稱為負(fù)能煉鋼。
(2)其次是對廢棄的固體物的回收,如高爐渣、轉(zhuǎn)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(huán)保的建筑材料。
(3)第三是對水的循環(huán)使用。水在鋼鐵業(yè)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(jìn)行使用,在有的企業(yè),水的循環(huán)利用率已經(jīng)基本上達(dá)到了100%。
濟(jì)南鋼鐵廠是我國節(jié)能減排的先進(jìn)典型企業(yè),2009年,濟(jì)鋼以建設(shè)“都市型鋼廠”為目標(biāo),實現(xiàn)了工業(yè)廢水、CO、SO2排放量的進(jìn)一步降低,能源資源利用水平得到進(jìn)一步提高。
可以看出,如何利用信息化手段促進(jìn)節(jié)能增效是鋼鐵企業(yè)工作的重點(diǎn),建設(shè)能源管理系統(tǒng)本身就是非常有價值的。一個完整的能源系統(tǒng)不僅要采集數(shù)據(jù),而且要實施能源的平衡和調(diào)度。在過去,對于全企業(yè)性的能源綜合管理是薄弱環(huán)節(jié)。能源介質(zhì)分布在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),由于一些環(huán)節(jié)的環(huán)境十分惡劣,采集數(shù)據(jù)點(diǎn)繁多,因此采集十分困難,成為了鋼鐵企業(yè)的難點(diǎn)。目前,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和傳感技術(shù)的飛躍,這一方面的工作有了較快的發(fā)展。建立能源管理系統(tǒng)是鋼鐵企業(yè)運(yùn)用信息化手段達(dá)到節(jié)能目的的標(biāo)志性的臺階,寶鋼、鞍鋼、馬鋼、濟(jì)鋼、南鋼、沙鋼、邯鋼等15家鋼鐵企業(yè)已經(jīng)擁有了能源管理系統(tǒng),更多的企業(yè)正在建設(shè)能源管理系統(tǒng),并且得到了政府的大力支持。此外,一些企業(yè)還主動建立了排放數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),使其與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保系統(tǒng)相連接,將節(jié)能減排落到實處。