【ZiDongHua之“汽車產(chǎn)業(yè)鏈”收錄關(guān)鍵詞：首鋼 智能工廠 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 智能制造 機(jī)器視覺(jué)】
 
　　首鋼冷軋：高端汽車板全業(yè)務(wù)精細(xì)協(xié)同管控智能工廠
 
　　為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動(dòng)方案》，按照《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》任務(wù)部署，工業(yè)和信息化部等六部門(mén)聯(lián)合開(kāi)展2024年度智能工廠梯度培育行動(dòng)，面向全國(guó)開(kāi)展首批卓越級(jí)智能工廠評(píng)選工作，我市首鋼冷軋、和利時(shí)、理想汽車等一批企業(yè)成功入選。為進(jìn)一步宣傳我市智能制造優(yōu)秀成果，推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)與成果經(jīng)驗(yàn)推廣，市經(jīng)濟(jì)和信息化局特設(shè)“北京智造巡禮——智能工廠篇”專欄，充分發(fā)揮卓越級(jí)智能工廠的示范引領(lǐng)作用，帶動(dòng)廣大企業(yè)開(kāi)展更高水平轉(zhuǎn)型探索，系統(tǒng)深入推進(jìn)智能制造。
 
　　當(dāng)前，新一輪科技革命蓬勃發(fā)展，5G、人工智能等新技術(shù)加速融合，傳統(tǒng)制造業(yè)亟需通過(guò)數(shù)字化推進(jìn)智能生產(chǎn)、智慧運(yùn)營(yíng)、協(xié)同生態(tài)，不斷提高生產(chǎn)制造效率和綠色環(huán)保水平。近年來(lái)，在國(guó)家部委和北京市大力支持和指導(dǎo)下，首鋼集團(tuán)著力夯實(shí)數(shù)字化轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)，深化數(shù)智技術(shù)應(yīng)用，強(qiáng)化人工智能驅(qū)動(dòng)，加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
 
　　首鋼股份冷軋公司（以下簡(jiǎn)稱：首鋼冷軋）以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為主線，積極開(kāi)展智能制造探索和嘗試，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了良好的管理及技術(shù)基礎(chǔ)。首鋼冷軋從業(yè)務(wù)、組織、技術(shù)三個(gè)方面開(kāi)展智能化建設(shè)，應(yīng)用5G、大數(shù)據(jù)、AI、機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)，建立云、邊、端技術(shù)架構(gòu)和超融合算力平臺(tái)，打造全生命周期的產(chǎn)銷一體化管理體系，實(shí)現(xiàn)上下游互聯(lián)互通。
 
　　首鋼冷軋憑借智能制造先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以“高端汽車板全業(yè)務(wù)精細(xì)協(xié)同管控智能工廠”項(xiàng)目成功躋身國(guó)家首批“卓越級(jí)智能工廠”。這一重量級(jí)榮譽(yù)不僅是對(duì)首鋼冷軋多年來(lái)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)域不懈努力的肯定，更彰顯了冷軋公司智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的先進(jìn)地位，為行業(yè)樹(shù)立了標(biāo)桿。
 
　　企業(yè)基本情況
 
　　首鋼冷軋是首鋼搬遷調(diào)整過(guò)程中匹配建設(shè)的國(guó)內(nèi)知名高端汽車板生產(chǎn)基地。首鋼冷軋積極爭(zhēng)做國(guó)家智能制造排頭兵，全力推動(dòng)數(shù)實(shí)深度融合，探索新技術(shù)在傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)場(chǎng)景下的大規(guī)模應(yīng)用，創(chuàng)新數(shù)字化轉(zhuǎn)型新模式，推動(dòng)67個(gè)數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景部署落地，全面提升傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提效。
 
　　典型場(chǎng)景
 
　　場(chǎng)景1：知識(shí)圖譜賦能，AI專家系統(tǒng)助力客戶抱怨降低
 
　　板材沖壓是汽車主機(jī)廠生產(chǎn)四大關(guān)鍵工序中的第一項(xiàng)，重要性不言而喻。冷軋公司汽車板用戶共有超過(guò)1.7萬(wàn)種不同類型的零部件，沖壓過(guò)程關(guān)聯(lián)1500多個(gè)質(zhì)量因素，以前出現(xiàn)缺陷后難以在短時(shí)間內(nèi)找出根本原因，更無(wú)法提前預(yù)測(cè)。基于客戶反饋、零部件信息、沖壓工藝配方、汽車板生產(chǎn)流程參數(shù)和質(zhì)量報(bào)告歷史數(shù)據(jù)，并引入上千種質(zhì)量相關(guān)因子，首鋼冷軋開(kāi)發(fā)了行業(yè)內(nèi)首套汽車板材沖壓知識(shí)圖譜并部署AI專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可以輔助快速分析和排除沖壓故障缺陷，又能夠?yàn)槔滠埰嚢迳a(chǎn)工藝優(yōu)化迭代提供規(guī)范性建議，實(shí)現(xiàn)工藝風(fēng)險(xiǎn)早期預(yù)測(cè)。當(dāng)前，在客戶沖壓零部件數(shù)量增加248%的情況下，排查沖壓?jiǎn)栴}時(shí)間縮短83.3%，沖壓質(zhì)量相關(guān)投訴減少63.3%。
 
 
　　場(chǎng)景2：機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)航，工藝優(yōu)化鑄就品質(zhì)提升
 
　　在冷軋公司70余家汽車主機(jī)廠用戶中，個(gè)性化訂單多達(dá)上千種，并且數(shù)量還在繼續(xù)增加。以前接到新訂單，產(chǎn)品工程師先憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行“粗線條”工藝條件設(shè)計(jì)，產(chǎn)品上線測(cè)試生產(chǎn)時(shí)再手動(dòng)反復(fù)調(diào)整參數(shù)尋找最優(yōu)解，整個(gè)迭代環(huán)節(jié)平均時(shí)長(zhǎng)約48小時(shí)，該過(guò)程產(chǎn)品缺陷率很高。
 
　　現(xiàn)在，基于7000萬(wàn)條生產(chǎn)大數(shù)據(jù)和先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，首鋼冷軋開(kāi)發(fā)了一整套解決方案，包括80多個(gè)相關(guān)性模型，涵蓋1200多條工藝參數(shù)、164種產(chǎn)品規(guī)格、26項(xiàng)產(chǎn)品特性和17類典型缺陷。新訂單測(cè)試生產(chǎn)時(shí)模型可自動(dòng)高效調(diào)整150多個(gè)工藝參數(shù)直至達(dá)到最優(yōu)，全過(guò)程優(yōu)化時(shí)間縮短97.9%，新產(chǎn)品缺陷率降低35.1%。
 
 
　　場(chǎng)景3：AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加持，鍍鋅工藝實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)閉環(huán)
 
　　鍍鋅汽車板橫截面類似“三明治”結(jié)構(gòu)，上下表面為鋅層，夾在中間的是鋼板。鋅層均勻性直接影響汽車廠用戶使用效果，是鍍鋅汽車板關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。汽車板生產(chǎn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的人工鋅層控制方法面臨三大挑戰(zhàn)：產(chǎn)線加減速時(shí)氣刀參數(shù)調(diào)控滯后、前后兩卷切換生產(chǎn)時(shí)鋅層控制穩(wěn)定性差、同一卷帶鋼鋅層厚度橫向不均勻。
 
　　結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)，首鋼冷軋開(kāi)發(fā)部署了鋅層厚度AI控制模型。模型根據(jù)訂單需求、原料特性和產(chǎn)線實(shí)時(shí)工藝條件進(jìn)行智能控制，當(dāng)產(chǎn)線速度發(fā)生變化或者產(chǎn)品規(guī)格切換時(shí)，AI可在10毫秒內(nèi)完成目標(biāo)鋅層厚度預(yù)測(cè)并動(dòng)態(tài)調(diào)整最優(yōu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)鋅層厚度在帶鋼表面各方向上的高精度控制。最終產(chǎn)品鋅層厚度偏差降低51.6%，缺陷減少46.4%，噸鋼鋅耗損失降低52.1%。
 
 
　　場(chǎng)景4：高階分析驅(qū)動(dòng)，生產(chǎn)線效率突破瓶頸
 
　　鋅渣缺陷作為行業(yè)難題，嚴(yán)重制約鍍鋅汽車板生產(chǎn)線效能提升。帶鋼經(jīng)過(guò)退火后高速進(jìn)入鋅鍋完成表面“鍍鋅”過(guò)程，鋅鍋是產(chǎn)線的核心裝備，內(nèi)部承載著330噸高溫熔融鋅液，就像一個(gè)巨大的“黑箱子”。帶鋼中的鐵（Fe）與鋅液中的鋅（Zn）和鋁（Al）元素在一定條件下會(huì)形成固態(tài)金屬化合物——“鋅渣”。由于鋅液始終處于湍流或渦流狀態(tài)，會(huì)帶著鋅渣到處流動(dòng)，當(dāng)鋅渣粘附在帶鋼表面時(shí)就會(huì)造成缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)線降速或停機(jī)，依靠人工經(jīng)驗(yàn)難于進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制。
 
　　首鋼冷軋基于流體動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特征建模，融合數(shù)字孿生和高階分析技術(shù)，解析鋅渣成因與帶鋼速度、鋅鍋流場(chǎng)和溫度場(chǎng)等要素間關(guān)聯(lián)條件；通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)帶鋼速度、鋅液溫度等49組關(guān)鍵工藝和設(shè)備參數(shù)，開(kāi)發(fā)出鋅鍋和爐鼻子智能控制模型。模型通過(guò)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)帶鋼表面渣點(diǎn)數(shù)量和分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)與鋅鍋區(qū)域關(guān)鍵設(shè)備的閉環(huán)控制，抑制缺陷發(fā)生。產(chǎn)線OEE提高18.7%，汽車外板速度提升24.5%，缺陷識(shí)別時(shí)間縮短91.3%。
 
　　場(chǎng)景5：智能算法統(tǒng)籌，生產(chǎn)計(jì)劃與排程精益升級(jí)
 
　　冷軋汽車板訂單月均1230多種，超過(guò)14000個(gè)鋼卷要在各條生產(chǎn)線上24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，生產(chǎn)過(guò)程規(guī)格切換2000多次；同一產(chǎn)線前后相鄰鋼卷要滿足50多項(xiàng)排程約束條件。以前，所有生產(chǎn)計(jì)劃都依靠人工編排，效率低、準(zhǔn)確性差，過(guò)程中要插入很多非訂單過(guò)渡卷，導(dǎo)致有效產(chǎn)能損失和生產(chǎn)成本增加。
 
　　現(xiàn)在，一套包括41個(gè)多工序模型和24種先進(jìn)算法的人工智能排程系統(tǒng)正式投入使用。系統(tǒng)支持6種生產(chǎn)場(chǎng)景調(diào)整和330條配置規(guī)則切換，可根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行智能決策，產(chǎn)品過(guò)渡損失降低32.5%，機(jī)組產(chǎn)能利用率提高24.4%，交貨期縮短18%。
 
　　結(jié)語(yǔ)
 
　　首鋼冷軋智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型，孵化出“標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、自主可控”的首鋼工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，支撐橫向、縱向端到端業(yè)務(wù)需求，具備全業(yè)務(wù)場(chǎng)景的可擴(kuò)展性。在今后工作中，首鋼將積極貫徹落實(shí)國(guó)家及北京市關(guān)于發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型相關(guān)政策精神，積極推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，加快打造中國(guó)式現(xiàn)代化的首鋼場(chǎng)景。