陳海山 ，崔任渠 ，張小紅 ，陳興華 ，汪家勝 ，郁書中

（1.瑞泰馬鋼新材料科技有限公司，安徽 馬鞍山 243000；2.飛馬智科信息技術(shù)股份有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

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(guó)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(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國(guó)在2015年也提出了 “中國(guó)制造2025”的戰(zhàn)略舉措，部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。圍繞這一戰(zhàn)略目標(biāo)，“中國(guó)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(dòng)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(huì)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[1-3]。作為鋼鐵行業(yè)的必備產(chǎn)業(yè)，耐火材料同樣更應(yīng)相應(yīng)國(guó)家號(hào)召，順應(yīng)時(shí)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(dòng)密集型企業(yè)，與世界先進(jìn)企業(yè)相比較，我國(guó)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(zhǎng)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(dòng)化程度低，對(duì)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(guó)制造2025浪潮的沖擊，我國(guó)耐火材料企業(yè)通過不斷地對(duì)外學(xué)習(xí)、交流，陸續(xù)在國(guó)內(nèi)看到了自動(dòng)化配料生產(chǎn)線、自動(dòng)打磚機(jī)、自動(dòng)液壓機(jī)、自動(dòng)稱量系統(tǒng)、自動(dòng)碼磚機(jī)器人、自動(dòng)在線檢測(cè)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(guó)耐火材料智能制造的發(fā)展。但對(duì)生產(chǎn)過程中自動(dòng)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(shí)，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(dòng)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(guó)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(dòng)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(gè)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(dòng)配料混碾系統(tǒng)、恒溫恒濕庫、自動(dòng)液壓機(jī)、智能環(huán)保設(shè)備、智能包裝設(shè)備、智能檢測(cè)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(duì)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(shí)間較長(zhǎng)就會(huì)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(dòng)。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(shí)，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管理的智能化，對(duì)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、撿貨、補(bǔ)貨、發(fā)貨、盤點(diǎn)，精準(zhǔn)原料在倉儲(chǔ)內(nèi)的每一流程，每一動(dòng)作。另外還可方便地對(duì)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(shí)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(chǔ)原料的智能化管理。原料智能倉儲(chǔ)立體庫見圖1。

2.2 信息化與智能裝備融合

圖1 原料智能倉儲(chǔ)立體庫現(xiàn)場(chǎng)圖

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(shí)往往會(huì)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(dòng)，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(dòng)生產(chǎn)配料系統(tǒng)為例說明，為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)，首先考慮智能裝備之間的無縫集成，將智能倉儲(chǔ)、自動(dòng)配料系統(tǒng)、混碾系統(tǒng)、智能小車通過信號(hào)及數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，形成合理的聯(lián)動(dòng)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(dòng)配料算法進(jìn)行全自動(dòng)配料，同時(shí)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(shí)下達(dá)到制造執(zhí)行系統(tǒng)，同時(shí)制造執(zhí)行系統(tǒng)完成生產(chǎn)訂單后實(shí)時(shí)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(shí)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(dòng)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(chǔ)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(gè)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(duì)生產(chǎn)線各個(gè)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(gè)生產(chǎn)過程的優(yōu)化[3]。

圖2 瑞泰馬鋼智能生產(chǎn)數(shù)據(jù)流向圖

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(gè)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(duì)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(duì)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(jià)值的。接下來就是要建立一個(gè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)處理后有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理，在儲(chǔ)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(cè)、推算、總結(jié)等科學(xué)的技術(shù)手段或方法對(duì)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(shí)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(jí)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(duì)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(duì)每塊產(chǎn)品的追溯管理，即無論某塊產(chǎn)品在哪個(gè)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(guó)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(shí)代及工業(yè)大數(shù)據(jù)的大環(huán)境下，針對(duì)不同的冶煉環(huán)境，實(shí)現(xiàn)耐火材料產(chǎn)品的個(gè)性化，智能化生產(chǎn)。

4 結(jié)語

目前智能制造已成為全球制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，在這一形勢(shì)下，德國(guó)工業(yè)4.0的發(fā)展模式與產(chǎn)業(yè)成果一直為世界所矚目，這也為我國(guó)智能制造發(fā)展提供思路和方向。在耐火材料領(lǐng)域，瑞泰馬鋼在智能制造道路上已然邁出堅(jiān)實(shí)的第一步，下一步將在大數(shù)據(jù)開發(fā)與應(yīng)用上繼續(xù)探索。但由于該行業(yè)規(guī)模小，基礎(chǔ)力量薄弱，從技術(shù)、人才、設(shè)備、資金、政策等多方面限制了其智能制造的發(fā)展。未來我國(guó)耐火材料企業(yè)應(yīng)抓住新一代人工智能與制造業(yè)融合的發(fā)展機(jī)遇，因地制宜，不斷推進(jìn)企業(yè)改革，實(shí)現(xiàn)耐火材料智能制造技術(shù)的全方位升級(jí)。