Kun yhä kehittyneempiä tekoälyjärjestelmiä tulee esiin, terästeollisuus kohtaa kiireellisiä paineita laajentaa ja jalostaa tuotantoprosessejaan.
Terässektori johtaa "älykkään valmistuksen" konseptien kehittämistä ja tarttuu neljännen teollisen vallankumouksen tarjoamiin mahdollisuuksiin. Alan näkökulmasta tämä vallankumous tarkoittaa täysin automatisoituja terästehtaita, joissa henkilöstö, tuotteet ja tuotantolaitokset ovat yhteydessä toisiinsa Internet of Things (IoT) kautta.
Antureilla kerätyt massiiviset tietojoukot syötetään tekoälyjärjestelmiin analysoitavaksi. Tämä ei ainoastaan optimoi tuotantolinjoja, vaan myös tuottaa synergiaetuja koko tuotantolaitokselle.
POSCO:n älykäs tehdas: data{0}}teräksenvalmistus
POSCO, joka operoi maailman kahta suurinta terästehtaalla Gwangyangissa ja Pohangissa Etelä-Koreassa, tuotti 41,6 miljoonaa tonnia terästä vuonna 2016. POSCO yhdistää valtavia määriä anturidataa ja käsittelee sen tekoälyn avulla omalla POSFrame -ohjelmistoalustaan.
Modernin teräksenvalmistuksen "toimintaaivot".
"Aiemmin meillä oli tietovarastoja hajallaan kaikkialla. Nyt yhdistämme kaikki tiedot yhteen keskitettyyn alustaan", sanoo JinSoo Park, POSCO:n Smart Factory -projektin johtaja.
"Toimivana aivona" POSFrame jatkaa oppimista. POSCO on palkannut kokeneita työntekijöitä auttamaan tekoälyjärjestelmiensä kouluttamisessa.
"Suurin osa teknisestä asiantuntemuksestamme on operaattoridemme ja insinööriemme mielessä. Pyrimme poimimaan tämän tiedon ja kodifioidaksemme sen "älyksi", Park selittää.
Peter Druckerin johtamisperiaatteesta-"Jos et voi mitata sitä, et voi hallita sitä. Jos et pysty hallitsemaan sitä, et voi parantaa sitä"-on tullut ohjaava mantra POSCO:lle ja muille teräksentuottajille.
Nykyaikaiset teräsyritykset, kuten Tenaris Veracruz Meksikossa, käsittelevät valtavia määriä dataa päivittäin.
Turvallisuus, tehokkuus ja tuottavuus
Tohtori Franz Androsch, Itävallan voestalpine Groupin T&K- ja innovaatiojohtaja, korostaa, että kaikkien tuotantoprosessien kattava dokumentointi on keskeisessä asemassa neljännen teollisen vallankumouksen konseptissa.
"Eri elektroniset mittaus- ja valvontajärjestelmät tallentavat, verkottavat ja hyödyntävät automaattisesti laajoja kone- ja tuoteparametreja koneohjauksen toteuttamiseksi ja laadun varmistamiseksi. Tämä helpottaa seisokkien suunnittelua, parantaa tuotannon tehokkuutta ja takaa optimaalisen laadun."
Älykkään teräksenvalmistuksen ydin on-tehtaan lattian käyttöosaaminen-, ja masuuni on edelleen tehtaan sydän.
Voestalpinen integroidulla terästehtaalla Linzissä on saavutettu huomattavaa edistystä. Masuunit vaativat jatkuvaa latausta vuorotellen koksi- ja juoksutekerroksilla tasaisen ja tehokkaan kaasuvirran varmistamiseksi. Aiemmin epänormaalien paineen ja lämpötilan vaihteluiden havaitseminen oli haastavaa. Nykyään voestalpine on kehittänyt 3D-tutkateknologian avulla kattavan mallin masuuniolosuhteiden reaaliaikaiseen-mittaukseen, mikä parantaa tuottoa ja vähentää päästöjä.
>Luotettava anturin suorituskyky näissä äärimmäisissä ympäristöissä riippuu korroosionkestävistä-seoksista ja korkeiden-lämpötilojen materiaaleista-alueista, joilla metallin tarkkuuskäsittelyllä on ratkaiseva rooli.
Paikan päällä olevan-asiantuntemuksen yhdistäminen uusiin teknologioihin tekee työympäristöistä turvallisempia. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation pyrkii ennakoimaan vaaratilanteita ennen onnettomuuksia.
Insinöörit käyttävät älykkäitä kypäriä, jotka on varustettu kameroilla, vaarallisten kaasujen antureilla ja kiihtyvyysantureilla. Geofencing-tekniikka mahdollistaa sisäpaikan sijainnin kasveissa. Jos työntekijä saapuu tunnetulle vaara-alueelle, kypärä antaa hälytyksen. Vastaavasti hälytykset laukeavat, jos havaitaan putoaminen tai epänormaali asento.
Tietojen vallankumous teräksenvalmistuksessa
Tietokokonaisuuksia teräksenvalmistusprosesseista on kerätty aiemminkin, mutta neljännen teollisuusvallankumouksen teknologiat avaavat uusia mahdollisuuksia. Teräksentuottajat voivat nyt kerätä lisää tietoa eri tavoilla laajoista älykkäiden antureiden verkoista ja järjestelmistä, jotka kommunikoivat paikallisten verkkojen kautta.
Esimerkiksi kun teräslaatta tulee lämmitysuuniin, laseranturit valvovat ilman sisään- ja ulosvirtausta. Tulokset syötetään AI-järjestelmiin varmistaakseen, että laatta saavuttaa oikean lämpötilan. Laatan ylä- ja alaosassa olevia lämpömittauksia verrataan sitten vaihtelujen havaitsemiseksi.
"Tämän muunnelman hallinta on ratkaisevan tärkeää. Muussa tapauksessa laatta on valssattava uudelleen", toteaa POSCO's Park.
"Näiden tietojen avulla voimme jäljittää tarkasti tuotevirheiden syyn ja sijainnin- tiettyyn vuoroon, päivämäärään ja tuotantoolosuhteisiin asti."
Laatan vääristymät voivat häiritä vakavasti tuotantoprosesseja ja jopa aiheuttaa onnettomuuksia.
POSCO on käyttänyt{0}}aikaperusteista huoltoa pitääkseen laitteet moitteettomasti, mutta älykkäät tehdasominaisuudet tarjoavat enemmän mahdollisuuksia parantaa.
"Yritämme lisätä älykkyyttä prosesseihimme, jotta voimme tehdä ennakoivampaa ylläpitoa", Park sanoo. "Tämä tarkoittaa, että emme vain vähennä kustannuksia, vaan myös minimoimme suunnittelemattomia seisokkeja."
Terästehtaat toimivat 24/7. Aivan kuten lentokoneiden moottoreita ei voida vaihtaa kesken lennon, yksittäisten komponenttien vaihtaminen toimivassa tehtaassa on poikkeuksellisen vaikeaa.
Tohtori Androsch huomauttaa: "Digitalisaatio muuttaa tapaamme olla vuorovaikutuksessa toimittajien ja asiakkaiden kanssa-uusien verkkoalustojen, sovellusten, tilausten seurantajärjestelmien ja palvelujärjestelmien kautta. Tämä avaa mahdollisuuksia täysin uusille liiketoimintamalleille."
Dr. Martin Pei, Ruotsin SSAB:n varatoimitusjohtaja ja teknologiajohtaja, suunnittelee kokonaisen digitaalisen "valmistusekosysteemin" kehittämistä, jossa alku- ja loppupään teollisuudenaloilla kertynyt data integroidaan koko arvoketjuun.
"Ekosysteemiin osallistujat pääsevät uusiin palveluihin ja sitoutuvat uusiin liiketoimintarooleihin",hän toteaa.
Energiatehokkuutta älykkyyden avulla
Sen lisäksi, että teräksentuottajat käyttävät dataa tuotannon tehokkuuden parantamiseen, ne asentavat älykkäitä mittareita ja lisäantureita vähentääkseen CO₂-päästöjä ja minimoidakseen energiahukkaa.
Monet laitokset käyttävät uuni- ja valssausprosessien aikana syntyviä kaasuja tuottamaan merkittävää sähköä. Monet saavat kuitenkin myös merkittävää tehoa sähköverkosta-, minkä hintaa he pyrkivät vähentämään.
Eri teräslajit vaativat erilaisia energiapanoksia. Anturit voivat nyt mitata tarkasti, mitkä laatuluokat kuluttavat eniten energiaa. Tuottajat voivat sitten analysoida energian hinnoittelumalleja ja ajoittaa tiettyjen laatujen tuotantoa alhaisempien sähkökustannusten kausiin.
Tarkkuusmittaus ja jatkuva parantaminen
Tekoäly voi myös auttaa vähentämään kustannuksia{0}}kuumasinkitysprosessien aikana. Kun teräs on upotettu sulaan sinkkiin, veitset viimeistelevät pinnoitteen reaaliaikaisten-mittaustietojen perusteella. Tämä mahdollistaa pinnoitteen painon ja leveyden tiukan hallinnan.
"Jos levität liikaa pinnoitetta galvanoinnin aikana, kustannukset nousevat. Joten pinnoitteen käytön minimoiminen ja laatu säilyy erittäin tärkeänä."Park selittää.
AI-toteutuksen avulla POSCO paransi pinnoitteen laadun vaihtelun hallintaansa 84 prosentista 99 prosenttiin.
Jokaisessa yksittäisessä prosessissa kerätyt tiedot muodostavat vähitellen "digitaalisen geenin" jokaiselle metallilevylle, jota voidaan soveltaa koko laitokseen. POSCO:n datamäärä kasvaa eksponentiaalisesti, koska näytteenotto tapahtuu jokaisessa tuotantovaiheessa. Tämä puolestaan parantaa laatua ja lisää asiakastyytyväisyyttä.
"Näiden tietojen avulla voimme tarkasti jäljittää, mikä toiminta ja sijainti aiheutti vian", Park huomauttaa. "Mikä vuoro, mikä päivä, millä ehdoilla."
Tämä luo täydellisen vastuun. Se antaa myös teräksentuottajille mahdollisuuden poistaa viat jatkuvalla suljetun{1}}silmukan parantamisella.
Suurin haaste älykkäiden tehtaiden toteuttamisessa on kuitenkin edelleen: tarkan tiedon kerääminen. Kaikki muut prosessit riippuvat tästä kriittisestä perustasta.
Oikean joukkueen rakentaminen
Oikean joukkueen kokoaminen on yhtä haastavaa. Datatieteilijät voivat liittyä POSCO:han, mutta heiltä saattaa puuttua vaadittu{1}}toimialuekohtainen asiantuntemus.
Varmistaakseen onnistuneen tiimitoiminnan yritys on toteuttanut "älykästä" aloitetta "älykkään kulttuurin" juurruttamiseksi insinöörien keskuuteen, mikä käynnistää ajattelutavan muutoksia tiimitasolla.
Kuten nuoret työnhakijat, myös asiakkaat ja toimittajat pääsevät tähän ohjelmaan.
"Automatisoidut prosessit ja tehtaat vaativat työntekijöitä, jotka ymmärtävät robotin ominaisuudet, vaatimukset ja kuinka hallita robottijärjestelmiä."
"Koska Korean tällä hetkellä korkea työttömyysaste, avaamme myös big datan ja tekoälyn kursseja yleisölle",Park lisää.
Huolimatta huolista, että robotit saattavat syrjäyttää ihmistyöntekijöitä, älykkäät tehtaat eivät ole vähentäneet POSCO:n työvoimaa. Sen sijaan seuraavassa vallankumouksessa työntekijät todennäköisesti viettävät vähemmän aikaa tehtaalla ja enemmän aikaa tietojen analysointiin tai tutkimus- ja kehitystyöhön.
Tohtori Androschille nämä muutokset eivät ole yllättäviä."Automatisoidut prosessit ja laitokset vaativat työntekijöitä, jotka ymmärtävät robotin ominaisuudet, vaatimukset ja hallinnan. Tämä on ihmiselle vaativa tehtävä. Asiaankuuluvat tuotantolaitokset tarjoavat henkilöstölle koulutusresursseja."
Teräksentuottajat kohtaavat kiristyvän kilpailun-ei vain muiden teräsyhtiöiden vaan myös vaihtoehtoisten materiaalien valmistajien taholta-. Teräksentuottajat hyödyntävät aktiivisesti neljännen teollisen vallankumouksen mahdollisuuksia parantaakseen tuotannon tehokkuutta ja vahvistaakseen kestävyyttään.
Kehittyneiden materiaalien rooli älykkäässä teräksenvalmistuksessa
Älykkään terästehtaan jokaisen anturin, toimilaitteen ja korkean lämpötilan{0}}komponentin takana on korkean -tehokkaiden materiaalien perusta. Korroosionkestävästä -ruostumattomasta teräksestä, jota käytetään anturikoteloissa ja datakaapelin putkissa, nikkeli-pohjaisiin seoksiin, jotka kestävät masuunin lämpötiloja, edistynyt metallinkäsittely mahdollistaa Teollisuus 4.0:n vaatiman luotettavuuden.
Jiangsu Xurui Metal Group Co., Ltd.:ssä toimitamme tarkkuusmetalliratkaisuja, jotka tukevat terästeollisuuden älykästä valmistusta:
| Sovellus | Xurui Metal Solutions |
| Anturi- ja IoT-komponenttien kotelo | 316L/317L ruostumattomat teräslevyt ja -nauhat tarkalla laserleikkauksella monimutkaisiin geometrioihin; korroosiota-kestävät pinnat kosteisiin,-rikkipitoisiin ympäristöihin |
| Korkean lämpötilan{0}}valvontajärjestelmät | Nikkeli{0}}pohjaiset seokset (Inconel 600/625, Incoloy 800H) termoparien suojuksiin, säteilysuojiin ja pakokaasuantureihin |
| Älykäs kypärä ja puettavat laitekomponentit | Kevyet ruostumattomasta teräksestä valmistetut kalvot ja tarkkuus{0}}leimatut kannattimet; PVD-päällystetyt koriste-elementit kestävyyden ja esteettisyyden takaamiseksi |
| Palvelinkeskus- ja valvomoinfrastruktuuri | Ruostumattomat -sormenjäljet estävät ruostumattomasta teräksestä valmistetut paneelit, EMI-suojakotelot ja räätälöidyt-asennustarvikkeet |
| Ennakoiva huoltotyökalu | Kulutusta-kestävät metalliseosnauhat robottitarttujalle; tarkkuus-maadoitusaihiot kalibrointilaitteille |
Xurui Metalilla on 18 000 m²:n integroitu käsittelykeskus, ISO 9001 -sertifioitu laadunvalvonta ja kokemus vaativien teollisuusasiakkaiden palvelemisesta. Xurui Metal pystyy tukemaan teräksentuottajia ja laitevalmistajia rakentamaan tulevaisuuden älykkäitä ja kestäviä tehtaita.
>Määrittelet sitten materiaaleja masuuniantureille, galvanointilinjan ohjauksille tai älykkäälle tehdasinfrastruktuurille, oikea metalliseos-ja oikea käsittelykumppani- ratkaisevat kaiken.
Data{0}}pohjainen. Tehokas. Kestävä-teräksentuotannon tulevaisuus on älykäs. Ja se on rakennettu edistyneille materiaaleille.
