صنعت فولاد به کجا می رود ، چگونه از دیجیتالی شدن استقبال می کند ، و مزایای بلند مدت که می توان از پیشرفت های اخیر در فناوری های اتوماسیون انتظار داشت چیست؟ در این مقاله ، ما استراتژی Primetals Technologies را ارائه داده ایم که تولیدکنندگان فولاد می توانند به بهترین شکل عملیات خود را برای سالهای آینده آماده کنند.
فناوری اخیراً جهشی عظیم به جلو داشته است. تلفن های ما اکنون از هر زمان دیگری باهوش تر هستند ، به نظر می رسد رایانه های ما هرگونه نیاز ما را پیش بینی می کنند و دستگاه های خانگی ما می توانند دمای اتاق را تنظیم کنند ، چراغ ها را روشن کنند ، برنامه های روزانه را تنظیم کنند ، برای رفت و آمد ما برنامه ریزی کنند ، محیط های واقعیت مجازی را به ذهن متبادر کنند و به بهبود سلامتی ما کمک کنند. اتومبیل های خودمختار در آستانه استقرار گسترده تجاری قرار دارند و به زودی کامیون های خودران و سایر انواع حمل و نقل نیز آنها را دنبال می کنند. زندگی ما به سرعت در حال تغییر است و فرد احساس می کند که منحنی شتاب نوآوری هرگز تندتر از امروز نبوده است.
ابر همه جانبه
با استفاده از آرایه های سرور بزرگ که ما آنها را “ابر” می نامیم ، بسیاری از فن آوری های امروزی سطحی از هوش را نشان می دهند که قابل توجه است. ما ممکن است تصور کنیم که مخاطبین تلفن های همراه ما به طور خودکار به روز می شوند و می توانیم به جای تایپ کردن نامه ، درخواست های جستجو را تعیین کنیم. با این وجود پیچیدگی اساسی این وظایف چیزی است که ما معمولاً فقط تصور مبهمی از آن داریم. درک اینکه دقیقاً چطور محصولات الکترونیکی پیشرفته هوش آنها را ایجاد می کنند . درک کردن این امر دشوار است – حتی اگر به نظر برسد که اتصال مستمر آنها با ابر باید سهم زیادی در افزایش اخیر عملکرد داشته باشد. به همین دلیل استفاده از دستگاه های پیشرفته می تواند جذاب اما تا حدودی ترسناک باشد.
فناوری دقیق تر
این تنها فناوری کالاهای مصرفی نیست که پیشرفتهای عظیمی کرده است. همین مسئله در مورد راه حل های تولید فولاد نیز صدق می کند. آنها نیز “باهوش تر” شده اند و به درجه ای از مهارت رسیده اند که هم حیرت انگیز است و هم گاهی اوقات باعث ایجاد وحشت می شود – حتی برای متخصصان باتجربه صنعت که به طور مداوم سخت کار کرده اند تا از نوآوری های انجام شده در صنعت فولاد مطلع شوند.اصطلاحاتی مانند “صنعت 4.0” ، “دیجیتال سازی” و “اینترنت صنعتی اشیا” سعی کرده اند برخی از جنبه های اصلی پیشرفت تکنولوژی اخیر را به دست آورند. اما تاکنون ، این کلمات کلیدی در روشن کردن هدف نهایی کاربرد این ابتکارات کوتاهی کرده اند.
آینده واضح است
در این شماره از مجله Metals ، هدف ما این است که کاملاً از این اصطلاحات تعریف کنیم. ما در Primetals Technologies به جای صحبت در مورد “صنعت 4.0” انتزاعی ، مایل هستیم مسیری را که می توانیم به آینده دیجیتالی تولید فولاد منتهی کنیم ، مورد بحث قرار دهیم. برای ما روشن است که این مسیر شامل یکپارچه سازی دیجیتالی چند بعدی و جامع از تمام تجهیزات تولیدی است که در یک کارخانه تولید فولاد معمولی یافت می شود. آنچه برای دستیابی به این هدف بسیار مهم است ، نه تنها مولفه های بهم پیوسته بلکه نرم افزارهای نوآورانه ای است که باعث می شود پیچیدگی یک مرکز تولید بیشتر قابل کنترل باشد.
همانند سایر صنایع ، اولین مرحله جمع آوری داده های تولید کارخانه با استفاده از حسگرهای هوشمند است. این یک پیش شرط برای ایجاد “دوقلوی دیجیتال” از تاسیسات مربوطه است که سپس شفافیت در تولید فولاد را به سطح بعدی می رساند. در پایان ، هدف ورود به جهانی است که در آن فولاد با منابع کمتری در همه حوزه ها ساخته می شود – از انرژی مورد نیاز تا هزینه مواد اولیه تا هزینه های نیروی کار.
تولیدکنندگان فولاد نیز انعطاف بیشتری خواهند داشت. دیگر الگوی “تولید بیشتر برای رشد” دلیل انتخاب نخواهد بود. در عوض ، تولیدکنندگان قادر خواهند بود تنظیمات تولید خود را با چنان سهولتی انجام دهند که بتوان اندازه های بسیار کوچک را به دست آورد و در سفارشی سازی تولید محصول به عمق جدیدی دست یافت. اسناد و مدارک یکپارچه از روند تولید ، اطمینان ایجاد خواهد کرد که تمام محصولات نهایی نه تنها مشخصات مورد نظر آنها را دارند بلکه تاریخچه تولید کامل آنها با جزئیات معلوم است ، که عامل تعیین کننده ای برای رضایت کامل و ماندگاری مشتری است.
الان کجا هستیم؟
بنابراین اگر این هدفی است که ما بسوی آن می رویم ، اکنون کجا هستیم؟ بگذارید ارزیابی مختصری داشته باشیم. وقتی صحبت از اتوماسیون فرآیند می شود ، صنعت فولاد دهه ها از سایر بخش ها پیشی گرفته است. در حالی که اکثر تولیدکنندگان فولاد از سالها قبل اتوماسیون “سطح 1” و “سطح 2” را به کار گرفته اند . اما بسیاری از شرکت های متعلق به بخش تولید گسسته از نظر اتوماسیون عقب هستند و این در واقع فقط یک نمونه از صنعتی است که پیشرفت زیادی دارد.
اتوماسیون در تولید فولاد از این نظر ویژه است که نه تنها براساس مدلهای فرآیندی بلکه بر اساس آنچه در داخل خود فولاد ذوب اتفاق می افتد – به ویژه در مرحله انجماد مهم است . ترمودینامیک نقش بزرگی در این زمینه بازی می کند ، و مدلهای ریاضی مربوط به آن در واقع همانقدر پیچیده هستند که انتظار می رود. مرحله بعدی البته استفاده از سه نوع جداگانه اما پیوند یافته است.
کارخانه هوشمند
با وجود این سه کلاس مدل ، زمینه برای کارخانه فولاد سازی برای تبدیل شدن به یک کارخانه “هوشمند” فراهم شده است. منظور ما از این اصطلاح عبارت است از: کارخانه هوشمند به لطف نظارت بر شرایط ، و می تواند بر اساس یافته های آن با عملکردهای خودکار دقیق تنظیمات را انجام دهد. هوش مصنوعی ، علی رغم اینکه امروز در مراحل ابتدایی است ، به طور فزاینده ای فضای رشد در این منطقه را پیدا می کند. کارخانه آینده همچنین “کار هوشمند” را تسهیل می کند و به كاركنان اطلاعات لازم جهت انجام وظایف محوله داده می شود.پیش بینی و اطمینان می دهد كه از توقف تولید به طور پیشگیرانه جلوگیری می شود – و در صورت لزوم می توان آنها را از قبل برنامه ریزی كرد.
تجهیزات متصل شده
کارخانه هوشمندی که تصور می کنیم به سه بعد ادغام متکی است. اولین بعد شفافیت افقی و یکپارچگی است. این بدان معنی است که ، به عنوان مثال ، بخش نورد یک کارخانه تولید فولاد دقیقاً می داند در مرحله ریخته گری اولیه چه انجام شده است ، و بنابراین می تواند واکنش نشان دهد و پارامترهای آن را متناسب تنظیم کند. بسته به مواد اولیه مورد استفاده ، کل کارخانه باید به روشی خاص اداره شود. کارخانه هوشمند می تواند انواع مختلفی از گزینه های ورودی-مواد را در خود جای دهد. به عبارت دیگر ، به تولیدکنندگان این امکان را می دهد تا از “انعطاف پذیری مواد ورودی” بیشتری بهره مند شوند.
مشارکت در چرخه زندگی
بعد دوم مربوط به زمان است. هر قطعه از تجهیزات کارخانه فولاد داستان خاصی دارد که معمولاً با مهندسی پایه در مرحله برنامه ریزی واحد مربوطه آغاز می شود. هنگامی که تاسیسات جدید ساخته شد ، یا در صورت بازسازی ، هنگامی که اجزای جدید اضافه شدند ، یک دوره عملیات پشتیبانی شده از تعمیر و نگهداری دنبال می شود. این هوشمندی تضمین می کند که طول عمر کلی همه تجهیزات به حداکثر می رسد و برنامه ریزی هر کار خدماتی برای چنین مواقعی که کمترین تأثیر بر بهره وری را در جهت کاهشی داشته باشد ، برنامه ریزی شده است.
وحدت دیجیتال
ترکیبی از سه لایه نرم افزاری نشان دهنده بعد سوم ادغام در یک کارخانه هوشمند است. ما در Primetals Technologies ، همکاری با PSI مستقر در آلمان را انتخاب کرده ایم تا سیستم پیشرفته مدیریت تولید (PMS) را در اختیار مشتریان خود قرار دهیم. این راه حل نرم افزاری تمام فعالیت های کارخانه را در هر مرحله از زنجیره تولید به صورت پویا برنامه ریزی و پیگیری می کند. سفارشات مشتری به مجموعه دستورالعمل هایی تبدیل می شوند که سپس به روشی کاملاً بهینه شده اجرا می شوند.
PMS همراه با بهینه سازی از طریق فرآیند (TPO) Primetals Technologies است که کل فرآیند تولید را برای عدم مطابقت اسکن می کند و زمینه های بهبود را مشخص می کند. هنگامی که در یک کارخانه هوشمند استفاده می شود ، TPO می تواند زمان تولید را با گریدهای فولادی با ارزش بالا ، به طرز چشمگیری تسریع کند.
سرانجام ، فناوری نگهداری و دارایی (MAT) Primetals Technologies به کار شما کمک می کند و تلاش برای نگهداری در یک کارخانه هوشمند را ساده می کند. این سیستم دارای دانش کاربردی جامع و داخلی است که موارد قابل عملیاتی را برای کارکنان نگهداری تولید می کند. همه پیشنهادات مطابق با یک استراتژی تعمیر و نگهداری سفارشی برای بهره وری بهینه ارائه می شوند. تجزیه و تحلیل پیشرفته ، بینش بیشتری در مورد عملکرد داخلی کارخانه و فعالیت های نگهداری ویژه ارائه می دهد.
استارت آپ مجازی
مسلماً یکی از چشمگیرترین خصوصیات یک کارخانه هوشمند ، امکان راه اندازی “برپایی های مجازی” در یک محیط نرم افزاری اختصاصی به نام “سیستم تعمیر و نگهداری و شبیه سازی” است MSS. به مهندسین اجازه می دهد تنظیمات تجهیزات جدید را آزمایش کنند تا فقط کارآمدترین تنظیمات در کارخانه واقعی انجام شود. دیدگاههای بسیار دقیق برخی از اجزای فیزیکی کارخانه فولاد به عنوان پایه ای برای MSS عمل می کنند. این موارد گاهی اوقات به “سیستمهای فیزیکی سایبری” وارد می شوند. این سیستم ها پلی بین جهان فیزیکی و حوزه دیجیتال هستند و جنبه هایی از هر دو حوزه را نشان می دهند. آنها بازتاب پیچیدگی بسیار زیاد در کارخانه های فولاد سازی هستند و راه را به آینده نشان می دهند. علاوه بر شبیه سازی های شروع ، MSS می تواند توسعه استراتژی های تولید جدید را بسیار آسان کند ، به عنوان مثال ، در صورت ایجاد تغییر در ترکیب اصلی محصول.
مزایای بسیار زیاد
این کارخانه هوشمند گام بزرگی برای تولید فلزات است. از جمله مزایای اصلی آن امکان متناسب سازی محصولات نهایی با درخواستهای دقیق تر مشتری است. اندازه های کوچکتر را می توان بدون کاهش قابل توجه بهره وری به دست آورد. هر آنچه در کارخانه تولید می شود به طور مداوم کنترل ، ردیابی و ارزیابی می شود ، در نتیجه مستندات تولید یکپارچه برای هر سفارش به دست می آید. این کارخانه هوشمند تولیدکنندگان را برای به دست آوردن مواد ورودی از منابع مختلف آزاد می کند ، زیرا زنجیره تولید با سهولت بیشتری تنظیم می شود تا تغییرات کیفیت مواد اولیه را در خود جای دهد. کارایی در بسیاری از سطوح بهبود یافته است. بهینه سازی مرتبط از کاهش مصرف انرژی تا توزیع موثرتر نیروی انسانی ، عملی است. نکته مهم ، این کارخانه هوشمند از نظر کاهش اثر کربن و افزایش سازگاری با محیط زیست پیشرفت های چشمگیری را به همراه دارد.
دو ویژگی اصلی کارخانه هوشمند این است که این مرکز می تواند وضعیت خود را تعیین کند و می تواند از ارزیابی ها و تجزیه و تحلیل های خودش در طول زمان درس بگیرد. هر دو جنبه را تنها می توان با رویکرد جامع نسبت به فرآیند تولید فولاد به دست آورد. این دقیقاً هم ترازی کامل کلیه اجزای موجود در محل کار است – به واسطه ارتباط متقابل آنها – که می تواند کارخانه هوشمند را به واقعیت تبدیل کند.
ارکستر اسیون
در Primetals Technologies ، ما مفهوم “ارکستر فلزات” را ابداع کرده ایم تا بتواند تعامل دقیق همه تجهیزات تولید و عملکرد خودکار آن را با معرفی یک استعاره یکپارچه نشان دهد. همانطور که یک ارکستر از بسیاری از نوازندگان متبحر تشکیل شده است ، یک کارخانه هوشمند شامل اجزای مختلفی است که همه باید هماهنگ عمل کنند تا یک اجرای برجسته ارائه دهند. گرچه ضروری است که همه بازیکنان بتوانند به میزان مشابهی از ارتقا دست یابند ، اما برای اثربخشی تکاملی نیز باید بصورت بهینه هدایت شوند. این همان جایی است که در ارکستر ، رهبر ارکستر وارد می شود. همین امر برای یک کارخانه فولاد هوشمند صدق می کند – اما در اینجا کمتر از سه رهبر ارکستر هستند و سیستم های دانش فنی که قبلاً ذکر کردیم وظیفه خود را با وحدت کامل انجام دهند.
در مورد این ارکسترباید موارد بیشتری بیان شود و همین امر در مورد بسیاری از بازیکنان “ارکستر فولاد” صدق می کند..
سه بعد ادغام مبتنی بر نرم افزار
Primetals Technologies مفهومی را برای ادغام مبتنی بر نرم افزار در تمام جنبه های تولید فولاد – از مدیریت سفارش و خرید مواد اولیه تا اجرای بهینه تمام مراحل تولید تا مدیریت و برنامه ریزی فعالیت های نگهداری – ابداع کرده است. نکته مهم ، این سه مولفه نرم افزاری با قاعده دانش مبتنی بر یک هدف مشترک است ، یعنی اطمینان از تولید انعطاف پذیر فولادهای با کیفیت ثابت در بالاترین سطح ممکن برای بهره وری. از این رو ، ما تصمیم گرفته ایم که آنها را “وحدت دیجیتالی” از ارکستراسیون هوشمند بنامیم.