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隨著經(jīng)濟(jì)全球化及信息化技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)制造行業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)， 歐美等發(fā)達(dá)國家相繼提出“再工業(yè)化”“工業(yè) 4.0”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略，積極推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 我國在 2015 年也提出了 “中國制造 2025” 的戰(zhàn)略舉措，部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略。 圍繞這一戰(zhàn)略目標(biāo)，“中國制造 2025”規(guī)劃中把“推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合”，即“兩化融合”作為九大戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)之一， 提出要加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合發(fā)展， 把智能制造作為兩化融合的主攻方向，推進(jìn)制造過程智能化，在重點(diǎn)領(lǐng)域試點(diǎn)建設(shè)智能工廠/數(shù)字化車間。 未來全球的制造業(yè)都將會迎來以智能制造、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等為核心的第四次工業(yè)革命。作為鋼鐵行業(yè)的必備產(chǎn)業(yè)，耐火材料同樣更應(yīng)響應(yīng)國家號召，順應(yīng)時代潮流。
1 耐火材料的生產(chǎn)工藝智能裝備現(xiàn)狀及機(jī)遇
傳統(tǒng)的耐火材料行業(yè)屬于典型的勞動密集型企業(yè)，與世界先進(jìn)企業(yè)相比較，我國耐火材料行業(yè)存在較多問題。 表現(xiàn)為以下幾方面：(1)技術(shù)裝備水平低，多需要借助進(jìn)口設(shè)備;(2)關(guān)鍵技術(shù)存在瓶頸，功能、特種、節(jié)能、長壽、環(huán)境友好型耐火材料比例較低;(3)污染大，環(huán)保技術(shù)水平低;(4)產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動化程度低，對產(chǎn)品質(zhì)量的人為影響因子高;(5)企業(yè)管理信息化水平低。
隨著中國制造 2025 浪潮的沖擊，我國耐火材料企業(yè)通過不斷地對外學(xué)習(xí)、交流，陸續(xù)在國內(nèi)看到了自動化配料生產(chǎn)線、自動打磚機(jī)、自動液壓機(jī)、自動稱量系統(tǒng)、自動碼磚機(jī)器人、自動在線檢測等身影。通過這些智能設(shè)備的引進(jìn)， 在一定程度上提高和促進(jìn)了我國耐火材料智能制造的發(fā)展。 但對生產(chǎn)過程中自動化設(shè)備之間信息的銜接及各相關(guān)工藝參數(shù)等大數(shù)據(jù)的提取和應(yīng)用仍存在不足。瑞泰馬鋼公司 2018 年率先將智能立體庫引入到耐火材料行業(yè)，在引入智能生產(chǎn)裝備的同時，又將數(shù)字信息化系統(tǒng)、可視化系統(tǒng)引入到生產(chǎn)系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)從原料到成品設(shè)備的全自動化生產(chǎn)， 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了各設(shè)備之間信息參數(shù)的交互提取及應(yīng)用。
2 耐火材料智能制造技術(shù)水平的影響因素
圍繞智能制造強(qiáng)國戰(zhàn)略， 瑞泰馬鋼公司就如何實(shí)現(xiàn)耐火材料生產(chǎn)的自動化、 智能化及生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的提取及應(yīng)用進(jìn)行了應(yīng)有的探索及實(shí)踐。 結(jié)合瑞泰馬鋼公司在智能制造探索道路上的實(shí)踐， 筆者從以下四個方面介紹影響耐火材料智能制造技術(shù)水平的主要因素。
2.1 智能裝備的技術(shù)水平
要實(shí)現(xiàn)耐火材料智能化生產(chǎn)首先離不開智能裝備。 智能裝備從原料開始可以有智能立體庫、AGV智能小車、全自動配料混碾系統(tǒng)、恒溫恒濕庫、自動液壓機(jī)、智能環(huán)保設(shè)備、智能包裝設(shè)備、智能檢測設(shè)備等。 然而智能裝備技術(shù)水平也是良莠不齊，只有優(yōu)秀的、 合適的智能裝備才能對耐火材料智能化生產(chǎn)錦上添花，才更能激發(fā)智能化生產(chǎn)新的思路。
以原料倉庫管理為例， 傳統(tǒng)的耐火材料企業(yè)原料倉庫管理一般為節(jié)約空間， 相同產(chǎn)品噸包袋層層疊放， 一旦堆放時間較長就會導(dǎo)致部分細(xì)粉原料板結(jié)，在使用過程中造成產(chǎn)品質(zhì)量波動。 另外原料的轉(zhuǎn)運(yùn)和輸送也一定程度降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率。
引入智能立體庫后， 在充分利用立體空間的同時，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)倉儲管理的智能化，對所有原材料進(jìn)行科學(xué)編碼，所有原料均有自己獨(dú)立位置，唯一的編碼，相互之間互不影響，從原料到貨，到上架、揀貨、補(bǔ)貨、發(fā)貨、盤點(diǎn)，精準(zhǔn)原料在倉儲內(nèi)的每一流程，每一動作。 另外還可方便地對庫存貨物的批次、保質(zhì)期等進(jìn)行管理。 進(jìn)一步利用 SNHGES 系統(tǒng)的庫位管理功能，及時掌握所有庫存貨物當(dāng)前所在位置。徹底改變了傳統(tǒng)耐火材料的原料倉庫管理模式，真正實(shí)現(xiàn)倉儲原料的智能化管理。 原料智能倉儲立體庫見圖 1。
圖 1 原料智能倉儲立體庫現(xiàn)場圖
2.2 信息化與智能裝備融合
由于不同的智能裝備均有其固定的軟件及技術(shù)支撐，裝備與裝備之間在協(xié)作時往往會產(chǎn)生干擾，甚至相互之間制約，由于智能裝備的通訊協(xié)議種類多，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，如果能充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的智能聯(lián)動，則有利于智能化生產(chǎn)，反之不利于智能化生產(chǎn)。因此實(shí)現(xiàn)智能裝備的協(xié)作與集成是智能制造技術(shù)突破的關(guān)鍵。
以全自動生產(chǎn)配料系統(tǒng)為例說明， 為實(shí)現(xiàn)全自動生產(chǎn)，首先考慮智能裝備之間的無縫集成，將智能倉儲、自動配料系統(tǒng)、混碾系統(tǒng)、智能小車通過信號及數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，形成合理的聯(lián)動模式;其次配料系統(tǒng)和制造集成系統(tǒng)的集成， 接收配料作業(yè)計(jì)劃和利用自動配料算法進(jìn)行全自動配料， 同時返回配料實(shí)際作為成本核算的數(shù)據(jù)依據(jù)，與過程控制系統(tǒng)、資源計(jì)劃系統(tǒng)等信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高度集成。
2.3 信息集成技術(shù)
通過基于 SOA 架構(gòu)的 Web Services 接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)(PLM)的集成協(xié)同，PLM產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)(PLM)將產(chǎn)品研發(fā)信息(配方比等)通過接口傳遞給制造執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)， 客戶生產(chǎn)訂單信息通過企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)及時下達(dá)到制造執(zhí)行系統(tǒng)， 同時制造執(zhí)行系統(tǒng)完成生產(chǎn)訂單后實(shí)時將相關(guān)生產(chǎn)過程信息反饋給企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)， 確保了智能化工廠內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性、準(zhǔn)確性，真正做到數(shù)據(jù)不落地，消除信息孤島現(xiàn)象(見圖 2)。
2.4 大數(shù)據(jù)的采集分析能力
推動制造業(yè)智能制造發(fā)展的另一重要因素就是大數(shù)據(jù)的開發(fā)與分析能力。 大數(shù)據(jù)不僅僅是一項(xiàng)數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，更是一系列和海量數(shù)據(jù)相關(guān)的抽取、集成、管理、分析、解釋技術(shù)，是一個龐大的框架體系，更是一種全新的思維方式和商業(yè)模式。 通過對生產(chǎn)線各個區(qū)域零散、雜亂的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，轉(zhuǎn)化為可用的智能數(shù)據(jù)并且將這一數(shù)據(jù)融合到新的生產(chǎn)當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的優(yōu)化。
瑞泰馬鋼公司在智能制造道路上做的一項(xiàng)重要工作就是盡可能多地收集生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以是原料粒度、泥料水分、機(jī)器轉(zhuǎn)速、甚至可以是天氣濕度、溫度等。 數(shù)據(jù)收集之后，首先要對所有生產(chǎn)相關(guān)的大數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理， 這就需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行辨析、抽取、清洗。 因?yàn)椴⒎撬械臄?shù)據(jù)都是有價值的。 接下來就是要建立一個大數(shù)據(jù)平臺，對處理后有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存和管理， 在儲存和管理過程中一項(xiàng)重要任務(wù)就是大數(shù)據(jù)的安全。 然后通過預(yù)測、推算、總結(jié)等科學(xué)的技術(shù)手段或方法對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，得到有利于生產(chǎn)的有效數(shù)據(jù)。 最后就是大數(shù)據(jù)的展現(xiàn)和應(yīng)用， 將隱藏于海量數(shù)據(jù)中的信息和知識挖掘出來， 為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行提供更有利依據(jù)，進(jìn)而保證產(chǎn)品的高質(zhì)量及生產(chǎn)的高效率。 后期將根據(jù)生產(chǎn)過程大數(shù)據(jù)及產(chǎn)品用戶的大數(shù)據(jù)相結(jié)合，快速提升產(chǎn)品的升級速度。
3 未來耐火材料智能制造的發(fā)展方向
未來耐火材料領(lǐng)域的發(fā)展首先是要在產(chǎn)品智能追溯上有新的突破，比如對于需要燒成、浸漬處理的產(chǎn)品，如滑板，如何通過智能裝備或手段實(shí)現(xiàn)對每塊產(chǎn)品的追溯管理， 即無論某塊產(chǎn)品在哪個生產(chǎn)工序，均能通過技術(shù)手段快速追查詳細(xì)生產(chǎn)記錄，形成有效準(zhǔn)確的追溯管理模式; 其次是智能環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，耐火材料行業(yè)截止目前在國內(nèi)仍屬于高污染產(chǎn)業(yè)，如何通過智能設(shè)備或技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)耐火材料的低污染或零污染生產(chǎn);最后是智能工廠的建立，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G 時代及工業(yè)大數(shù)據(jù)的大環(huán)境下，針對不同的冶煉環(huán)境，實(shí)現(xiàn)耐火材料產(chǎn)品的個性化，智能化生產(chǎn)。
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