1智能工厂建设架构
首钢股份公司“硅钢一冷轧智能工厂”是以拥有酸轧、连退、精整等多产线的冷轧工厂为示范载体，应用物联网、互联网、大数据、人工智能等技术，以客户需求为导向，在产品智能设计、工厂柔性化生产、全流程质量管控与溯源、面向客户价值的精准营销服务、关键装备服役质量预警与管控、能源管理智能决策及协同管控、绿色安全环境智能监控、大数据平台建设等方面展开关键技术攻关，提升硅钢冷轧工厂生产的柔性化、稳定性、高效性，降低制造成本，节约能源，提升产品质量，打造智能化的硅钢冷轧工厂。
1.1智能工厂总体架构
硅钢一冷轧智能工厂项目通过工艺、设备、信息系统的智能化提升，在工艺流程全过程的关键部位，应用机器人、无人天车、智能检测、智能磨辊等智能装备和智能制造单元，打通设备端到端的连接，应用新一代工艺控制模型提高生产控制水平，使全流程生产稳定性及效率得以提升。在应用层面对智能工厂进一步细分，构建以产品智能设计与工厂柔性化制造和营销服务为核心，由能源、质量、设备、绿色安全进行支撑的智能工厂应用体系。智能工厂架构见图1。
1.2智能工厂应用架构
首钢股份公司搭建了功能完备的企业大数据中心，为智能工厂服务层和应用层的各项功能提供基础数据保障。考虑硅钢一冷轧智能工厂的先进性、实用性、实效性，针对硅钢生产涉及的各业务模块的发展特点，在一二级基础自动化系统上搭建的应用系统分为制造执行、运营协同、经营决策三个层面。
制造执行层主要包括生产、能源、设备、安环等四类直接面向生产现场的系统，主要关注对现场支撑的实时、准确和高效。
运营协同层主要包括产品研发、客户精准服务、协同制造、销售物流等四大模块，主要关注对硅钢生产中涉及到的产、销、研领域进行协同管理，实现与客户、物流承运商在订单、物流等方面的业务协同；建立前工序原料供应的标准化业务体系规范，推进各制造单元的一体化协同运作；硅钢工厂内部根据机组特点，兼顾品种、质量、周期等因素，进行合理分工，发挥产线协同的优势。
经营决策层依托ERP系统，实现供应、生产、质量、销售、设备以财务为核心的集成，提高对资金流、物流和信息流的控制。经营决策层和产品全生命周期管理平台以数据的形式对现场生产管理、各级经营管理岗位提供及时、准确的信息支撑，确保各类专业数据的源头统一，方便各类专业信息的及时整合、企业生产状况的及时反馈，提升企业的生产管理效率和应急能力。
2智能工厂主要信息系统建设
2.1产品智能设计
基于产品EVI及知识库管理知识资产的方法，建立产品智能设计知识库，完成新产品模拟仿真，并在此基础之上构建基于DFSS的产品智能研发体系，实现产品研发显性知识与隐性知识的集中管理、产品设计要素的可视化分析、缩短研发转化周期、精确识别客户需求并引领市场需求的新产品智能设计。
以硅钢产品研发流程及数据管控为基础，通过采用产品研发流程及数据管控、知识库构建方法、质量功能展开、数据挖掘等技术，构建客户档案库、产品档案库、产品研发平台，实现企业产品与下游行业信息的分类管理，并规范管理硅钢产品制造过程、对标产品性能及产品现行、历史性能，进行有效跟踪与追溯。
2.2客户精准服务管理系统
基于硅钢“双代表派驻制”优势，将客户需求、产品特性要求等纳入系统，为客户提供精准质量服务；通过合同评审流程优化，实现精准供货服务；为客户提供数据展示及推送服务，实现产业链延伸服务。订货前，依托市场需求，建立资源平衡模型，制定销售计划。订货后，通过搭建成熟订单库模型，优化合同评审流程和交货期预测计算，快速匹配工艺技术、生产能力、交货时限、盈利水平等方面的综合评估，提升客户订货响应速度。
2.3协同制造系统
协同制造支撑着硅钢冷轧产销衔接、合同评审、订单管理、计划管理的业务协同，从管理看板、数据分析层面对协同制造起到智能决策的作用。
产销协同主要实现了销售与生产之间“推”式和“拉”式生产模式的协同。合同评审与质量设计流程紧密结合，缩短质量设计和材料设计流程，在成熟订单比较高的市场需求下，最大化地提高工作效率。订单管理既能及时应答客户对订单的关注度，又能指导生产节奏，实现生产柔性化。计划管理从综合计划的整体把控，到各产线的连排作业计划，以及与各产线的作业计划相结合，从指导生产管理的角度，实现了高效的协同作用。
2.4质量管理系统
质量管理系统在硅钢一冷轧质量过程控制系统的建设基础上，立足于现有信息化、自动化系统框架，以产品质量为重点，围绕全流程质量管控与溯源，进一步丰富质量过程数据采集，通过铁损仪、板形仪、边降仪、表检仪、孔洞仪等系统对物料整体质量进行全面监控、综合分析，以达到质量在线判定、质量事故预警、质量推送服务、设备状态预警、缺陷基因遗传跟踪定位以及智能分切。
2.5大数据平台
在硅钢一冷轧工厂现有信息化、自动化基础上，应用大数据技术进行海量数据收集、处理、存储，搭建可满足首钢股份公司业务扩展的大数据平台，对生产系统进行减负，为工厂智能化提供服务。实现自动化系统、信息化系统以及系统外所产生数据的多源异构数据融合；实现海量数据的长期稳定存储；满足海量数据的快速索引、计算、处理，提供快速决策支持。
3智能制造装备应用情况
结合硅钢制造工艺流程及产品特点，在不同机组入口及出口研发并采用无人化/少人化装备，以及部分生产线的自动化升级改造，提高整个制造流程的作业效率。
3.1工业机器人研发与应用
结合硅钢制造工艺在不同工序段的特点，研发并采用了15套不同类型的机器人，为现场生产人员调配和管理提供了便利。其中，钢卷内圈固定点焊机器人，通过内撑机构将塌芯贴紧内圈，并寻得带头位置，点焊2-3焊点固定内圈，解决了钢卷内圈固定问题。机器人自动储运套筒系统，利用高精度激光测距传感器自动测出来料套筒的长度，能够根据长度的不同，码放于套筒架各分区位置，根据生产计划自主匹配所需套筒，并将套筒运输到指定位置。
3.2智能化原料物流转运管控系统
该系统综合利用现代信息技术、智能感知等多项新技术，实现物流车辆进出库自动导引及管控、钢卷ID在线自动识别检验等自动化操作，规范原料物流转运业务流程，降低了原料库管理岗位的劳动强度，打通了酸轧原料转运到上料整个流程的信息流，形成酸轧原料转运至上线信息的一体化、智能化操作。
3.3无人天车与智能仓储系统
智能仓储系统是一种以仓储、调度系统为核心，无人天车为手段，地面系统为辅助，突破了智能防摇摆、三维扫描成像、智能夹钳等关键技术，通过系统协同、激光定位、旋转编码器、PLC运行控制、条码化管理、远程数据采集、无线网络通讯等先进工业技术，实现了库区钢卷业务智能化、无人化管理的生产服务系统。
3.4面向轧辊全生命周期管理的智能化磨辊间系统
通过智能化磨辊间项目，形成了智能磨辊间Loader控制系统、磨辊间二级管理系统、磨辊间调度系统、轧辊的全自动磨削、一体化质量检测功能拓展等自主创新核心技术，实现了轧辊全自动跟踪、全自动排产、智能化调度、全自动上下磨床、磨床的全自动磨削、轧辊质量精细化检测以及安全管控等。
3.5样本取制检一体化的硅钢磁性能检测系统
利用机器人装备，实现取样过程样本的“自动输送、自动分拣码垛、激光二维码标识”、制样过程根据样本标识和质检任务自动制取试样、磁性能检测过程机器人、气动设备结合自动插片收集等无人化操作。在取、制、检等业务过程中，由质量管理系统下发取制样任务，检测后磁性能参数自动上传MES等相关系统。
4智能工厂实施效果
4.1直接效益
1）产品研发转化周期缩短30%以上。2）生产效率整体提高20%以上。3）产品不良品率降低30%以上。4）能源利用率提高10%以上。5）工厂运营成本降低20%以上。
4.2间接效益
1）提升了企业的产品核心竞争力。2）提升了客户满意度。3）减少温室气体排放，使天更蓝、水更绿。4）智能工厂安全评估体系为企业后续项目建设提供了标准和指引。5）提升了企业的综合管控水平。
来源：世界金属导报
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