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鋼企智能化方向、切入點與工具

2019-08-15 09:09:00

  很多人都在討論一個問題:如何衡量鋼鐵企業(yè)的智能化水平。今年6月份,在安徽省馬鞍山市召開的鋼鐵行業(yè)能源中心建設、運行與升級研討會上,中國金屬學會原常務副理事長王天義提出了一個觀點:與機器人數(shù)量這一指標相比,能源利用效率更能反映鋼鐵企業(yè)的智能化水平。

 

  為什么把能源管理智能化作為切入點?

 

  對于盲目提升自動化水平的企業(yè)來說,王天義的觀點給他們提了個醒。但也有人認為:能源管理應該服從于生產(chǎn)的需要。與生產(chǎn)組織的順暢相比,能源利用效率是第二位的。為什么要突出能源利用效率呢?

  能源管理服從于生產(chǎn)需要是對的。但能源利用效率不僅重要,而且動態(tài)性更強、管理難度更大。如果能把能源利用效率提高到極致,生產(chǎn)管理水平不可能不好。

  中國工程院院士殷瑞鈺很久之前就指出:鋼鐵行業(yè)最重要的發(fā)展方向是智能化和綠色化。事實上,智能化是保障綠色化的重要手段,而綠色化是促進智能化的重要牽引力。從原理上講,智能化強調(diào)快速響應,而能源管理恰恰也強調(diào)實時優(yōu)化、快速響應;智能化強調(diào)跨部門、跨地域的全局優(yōu)化,而能源的生產(chǎn)與使用恰恰也涉及鋼廠的每個車間、崗位和設備。這種實時性強、復雜且涉及空間面積大的問題,特別適合用智能化的手段去解決。

  在此次會議中,人們對鋼鐵行業(yè)未來的發(fā)展目標達成了很多共識:能源效率提高的途徑是從單體、單個作業(yè)區(qū)的節(jié)能發(fā)展到系統(tǒng)、全局性的節(jié)能,從事前計劃發(fā)展到實時控制與預測,從以遠程監(jiān)控為主發(fā)展到日益智能化的自動控制。這些共識都體現(xiàn)了對智能化的需求。特別是還有很多人提出,能源管理的指導思想,應該從服務于生產(chǎn),發(fā)展為實現(xiàn)與生產(chǎn)、設備、環(huán)保的協(xié)同優(yōu)化。換句話說,能源管理的智能化可以作為鋼鐵企業(yè)全面智能化的切入點。

 

  能源管理智能化面臨哪些困難?

 

  與此同時,人們對困難也有相當一致的認識。如數(shù)據(jù)不完整、不準確、不一致,難以建立準確的模型;需求不清晰,各種KPI(關(guān)鍵績效指標)矛盾和各種部門之間的矛盾;數(shù)據(jù)不連接,難以支撐跨工序的優(yōu)化、能源與生產(chǎn)的協(xié)同;設備不具備遠程操控能力等。

  筆者注意到:在上述困難中,有些主要是投資問題,如增加測量點、升級設備等。只要資金到位,這些問題就很容易解決。但是,還有些問題并不是簡單的投資問題。例如,企業(yè)各種KPI的矛盾,這是永遠存在的。這些矛盾,不僅涉及部門利益,還會隨著市場、政策、設備狀態(tài)等因素動態(tài)變化。此外,在數(shù)據(jù)采集過程中也總會遇到各種各樣的問題,數(shù)據(jù)的不一致性是永恒的難題。

  在互聯(lián)網(wǎng)的時代,人們希望把鋼廠的生產(chǎn)、能源、設備、環(huán)境進行全局優(yōu)化。互聯(lián)網(wǎng)通過信息傳遞,可以消除不確定性。換個角度,卻是“把不確定性轉(zhuǎn)化為復雜性”,這導致問題本身變得空前復雜。

  我們設想一下,如果動態(tài)優(yōu)化涉及全廠,異常變化因素就會時刻存在——今天這個設備出現(xiàn)故障,明天那個生產(chǎn)廠存在問題,后天原料和能源價格又發(fā)生了變化。這樣,今天的KPI可能就不適用于明天。如果用“頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳”的辦法解決這些問題,很可能是“按下葫蘆浮起瓢”。要解決這些問題,必須得有新的思路。

  殷瑞鈺認為,要解決復雜問題,就要把復雜問題簡單化、模糊問題清晰化。解決上述問題的本質(zhì),就是要應對變化。這些變化,可能是市場變化引發(fā)的,也可能是現(xiàn)場變化引發(fā)的,進而引發(fā)KPI的變化,并最終引發(fā)決策結(jié)果的變化。

  過去開發(fā)系統(tǒng)時,企業(yè)對上述變化重視不夠,而在智能時代則必須考慮并應對這些變化。在筆者看來,鋼鐵企業(yè)傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)已經(jīng)無法解決這些問題。例如,許多企業(yè)車間的操作臺上,時常出現(xiàn)大批的“聯(lián)絡單”,要求工人進行某些特殊操作。從某種意義上說,這些“聯(lián)絡單”的存在,就是計算機系統(tǒng)靈活度不夠、無法將知識有效沉淀到計算機系統(tǒng)的表現(xiàn)。在智能化的時代,解決這樣的問題就要提高計算機系統(tǒng)的靈活性。

 

  如何提高系統(tǒng)靈活性?

 

  在解決這一問題時,人們往往忽略掉兩個關(guān)鍵點。

  一是企業(yè)不能寄希望于開發(fā)出一套非常完善的系統(tǒng),一勞永逸地解決現(xiàn)場問題。在現(xiàn)實中,這是不可能做到的,因為智能化的過程非一日之功。正確的思路是通過PDCA(計劃、執(zhí)行、檢查、處理)持續(xù)改進,逐漸提升智能化水平。

  為此,我們還需要打造新的軟件工具來支持這種改變,而不是指望使用前一代的工具來解決未來的問題。這就好比噴氣式飛機解決不了登月的問題。如果沒有新的工具,人們的期望和設想就沒有辦法落地。工業(yè)云、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、大數(shù)據(jù)等ICT(信息通信技術(shù))就是打造新型工具的基礎材料。

  二是要推進全局優(yōu)化,必須消除信息孤島。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺就起到了這樣的作用。但是,人們需要的是永久地消除孤島,而不是讓新建的系統(tǒng)成為未來的孤島。

  任何一個計算機系統(tǒng)都是可以改進的。而我們強調(diào)的靈活性,本質(zhì)上是指能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、高效率、低風險的改進。例如,工業(yè)云就有極大的優(yōu)勢,但僅有云技術(shù)是不夠的。重用數(shù)據(jù)和知識才是提高靈活性的關(guān)鍵。重用就是對過去工作的“繼承”;盡量多的“繼承”才是迅速“發(fā)展”的捷徑,才能提高靈活性。通過重用能夠降低數(shù)據(jù)采集的成本、風險,提高模型開發(fā)的效率和質(zhì)量,減少人工作業(yè)和出錯。這樣,靈活性自然就提高了。

  按照筆者的理解,目前的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺分為3種:一種是適合特大型及大型企業(yè)的,其特點是通過數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)中臺等技術(shù),解決復雜的工業(yè)知識沉淀和協(xié)同問題;一種主要針對中型企業(yè)的,通過把企業(yè)中的一些關(guān)鍵技術(shù)商品化,實現(xiàn)行業(yè)的知識共享;還有一種是面向小微企業(yè)的,其特點是極致簡化和低成本。

  從工具角度看,數(shù)字孿生為我們提供了一種全新的思想,適用于大型企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。優(yōu)也信息科技有限公司CTO(首席技術(shù)官)林詩萬在多個場合強調(diào),數(shù)字孿生是一種方法論。其目的就是降低生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜度,使對配置和狀態(tài)不斷變化的生產(chǎn)系統(tǒng)的定義和描述更簡單。同時,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺通過工業(yè)云、工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的嵌入,讓系統(tǒng)擴容、增加新功能變得簡單。更重要的是,數(shù)字孿生技術(shù)可以促進數(shù)據(jù)采集、處理、建模等工作的分工協(xié)作,使每個層次的知識都更加容易復用。這樣就可以顯著提高系統(tǒng)的靈活性。

  嵌入數(shù)字孿生技術(shù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與阿里提出的數(shù)據(jù)中臺概念是類似的,通過分層來推進數(shù)據(jù)和知識的共享。比如,基于數(shù)字孿生的Thingswise平臺就由4個層次構(gòu)成。從某種意義上說,數(shù)字孿生就是適合工業(yè)界的數(shù)據(jù)中臺。所以,有人認為,數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進入2.0時代的標志。

  借助新的工具,我們看到了鋼鐵行業(yè)未來智能化的曙光。

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