“數字化概念在工業(yè)4.0時代得到了大范圍傳播，特別是歐盟于2020年3月份發(fā)布‘歐洲工業(yè)新戰(zhàn)略’，明確了歐洲工業(yè)新戰(zhàn)略的未來愿景：具有全球競爭力和世界領先地位的工業(yè)、為氣候中和鋪平道路的工業(yè)、塑造歐洲數字未來的工業(yè)。另外，數字化轉型也是歐盟實施‘綠色新政’的關鍵舉措。”2月18日，意大利中部時間9時30分（北京時間16時30分），中國寶武歐洲研發(fā)中心主任劉獻東在由中國寶武歐洲研發(fā)中心主辦，寶鋼金屬意大利寶瑪克承辦的AI機器人以及汽車零部件制造應用討論會上，詳細介紹了歐盟鋼鐵工業(yè)數字化轉型目前面臨的主要挑戰(zhàn)及發(fā)展現(xiàn)狀，并針對機器人應用前景做出了簡要分析。
從“四個維度”挑戰(zhàn)看三大類項目
劉獻東表示，歐盟數字化轉型目前主要面臨垂直集成、水平集成、生命周期集成、橫向集成4個維度的挑戰(zhàn)。其中，垂直集成，即從傳感器到ERP（企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)、經典自動化級別的系統(tǒng)集成；水平集成，即整個生產鏈中的系統(tǒng)集成；生命周期集成，即從基礎工程到退役的整個工廠生命周期的集成；橫向集成，即基于鋼鐵生產鏈之間的決策，并考慮到技術、經濟和環(huán)境等方面因素。
據他介紹，為積極應對以上4個維度的挑戰(zhàn)，目前歐盟鋼鐵行業(yè)數字化轉型項目主要分為三大類。
第一類是數字化研究活動和技術賦能開發(fā)項目，包括物聯(lián)網、大數據和云計算、自組織生產、生產線模擬、智能供應鏈網絡、垂直和水平整合等。
第二類是煤炭和鋼鐵科研基金資助的項目，其中德國鋼鐵協(xié)會下屬鋼鐵研究中心、圣安娜（Sant'Anna）、蒂森克虜伯（下稱蒂森）、安賽樂米塔爾（下稱安米）、塔塔鋼鐵、蓋爾道、奧鋼聯(lián)等是該類項目的主要參與者。
第三類是其他歐盟針對鋼鐵行業(yè)的數字化轉型與低碳技術研發(fā)的資助計劃，例如“第七框架計劃”“歐洲地平線計劃”。
從重點企業(yè)看歐盟鋼鐵“智造”進程
劉獻東表示，歐盟鋼鐵行業(yè)在數字化領域開展了多個系列研發(fā)項目。目前，包括安米、蒂森和塔塔鋼鐵等在內的越來越多的歐盟鋼鐵企業(yè)都相繼投入到了數字化轉型浪潮中。
安米采取的主要措施為建立數字卓越中心，應用工業(yè)無人機，實施人工智能、數字孿生項目等。據劉獻東介紹，安米目前正在其全球各地的生產基地建立配套的數字卓越中心，以使各種新技術更快地應用到實際生產過程中。同時，該公司已將無人機應用于設備維護操作和能源利用情況追蹤，以提高設備操作安全性，最大限度地減小員工安全風險，同時提高能源利用效率和生產效率；該公司位于美國、加拿大和墨西哥的拼焊廠目前已經實現(xiàn)了完全機器人化，不僅提高了產量和產品質量，而且?guī)椭掠慰蛻魧崿F(xiàn)了“擴大生產規(guī)模”的需求。
蒂森目前重點開展的數字化轉型項目包括產品與生產過程“對話”、3D工廠、保證數據安全的“工業(yè)數據空間”等。劉獻東舉例道：“在蒂森伊爾森堡工廠，凸輪軸鋼產品能夠和生產制造過程‘對話’。這種‘對話’得以實現(xiàn)主要是基于與互聯(lián)網的接口，每個凸輪軸鋼產品擁有專屬ID，在生產過程中，通過互聯(lián)網接口將制造過程的全部工藝流程相關信息‘輸入’專屬ID，賦予每個產品‘獨家記憶’，從而建立能夠自我管理、學習的智能工廠。蒂森認為，這種將物質與數據網絡融合形成的網絡物理系統(tǒng)是工業(yè)生產的未來。”
“塔塔鋼鐵的長期目標是通過創(chuàng)建數字解決方案來改善服務質量并提高服務透明度，以適應工業(yè)4.0時代要求，同時推進和利用數字技術、大數據分析等改進流程、產品和服務。”劉獻東介紹，塔塔鋼鐵的數字化轉型戰(zhàn)略主要分為三大部分，分別為智能技術、智能連接以及智能服務。其中，該公司實施的智能服務項目主要包括“動態(tài)滿足用戶需求”“連接客戶與售后市場”等，后者主要是通過虛擬現(xiàn)實和人工智能為客戶服務提供即時技術支持。
此外，他還表示，面向下游，塔塔鋼鐵實施了“面向汽車行業(yè)的數字化制造發(fā)展”項目。該項目的重點之一是實現(xiàn)汽車價值鏈的數字化。
從提供商看數字化轉型主要解決方案
劉獻東表示，在歐盟鋼鐵工業(yè)推動實現(xiàn)數字化轉型的過程中，西門子、達索系統(tǒng)、德國鋼鐵協(xié)會下屬鋼鐵研究中心成為了目前主要的解決方案提供商。
據他介紹，西門子致力成為面向整個產品開發(fā)與生產過程的整合型供應商，建立了覆蓋從產品設計、生產規(guī)劃、生產實施到后續(xù)服務整個流程的“西門子數字化企業(yè)平臺方案與智能制造”。
“同時，河鋼與西門子在數字化領域的深度合作也十分具有參考價值。”他表示，河鋼集團與西門子自2016年10月份開始，在數字化領域開展了一系列廣泛而深入的合作。2020年，河鋼集團與西門子共同研發(fā)建設了目前全球冶金行業(yè)規(guī)模最大、系統(tǒng)最復雜的數字化料場——河鋼唐鋼新區(qū)封閉式全流程“無人”料場，實現(xiàn)了更干凈、更安全、更高效的智慧原料運營。2021年，西門子為河鋼石鋼提供了數字化工廠的頂層設計咨詢及軟硬件一體的解決方案，優(yōu)化了資源配置。此外，河鋼也是中國首家接入西門子MindSphere（基于云的開放式物聯(lián)網操作系統(tǒng)）的鋼鐵企業(yè)，利用河鋼數字自主研發(fā)平臺的物聯(lián)網采集技術、三維可視化技術與西門子MindSphere充分融合，形成智慧軋機解決方案，幫助河鋼衡板優(yōu)化軋機運行。
劉獻東表示，達索系統(tǒng)作為全球工業(yè)軟件巨頭，為各行各業(yè)提供了工業(yè)軟件系統(tǒng)服務以及技術支持。達索系統(tǒng)3D設計軟件在汽車工業(yè)的運用范圍十分廣泛，涉及從零件設計到整車設計以及制造、裝配工藝、產品維護整個生命周期。在過去的40多年來，該公司一直致力于在數字化領域全面布局，基于12個產品品牌和覆蓋12個行業(yè)的解決方案，圍繞達索系統(tǒng)產品在3D建模應用、大數據和信息智能應用、社交和協(xié)同應用的能力，為企業(yè)客戶提供可協(xié)同的3D虛擬空間，從而推動實現(xiàn)可持續(xù)性創(chuàng)新。
“德國鋼鐵協(xié)會下屬鋼鐵研究中心是歐洲領先的鋼鐵冶金技術研究機構之一，也是歐盟數字化轉型解決方案的主要提供商。其代表性案例有垂直整合與網絡化生產、自組織生產、跨工序的自動化。其中，跨工序的自動化是指針對較長的工序流程，基于跨工序的工廠信息流，建立跨工序的自動化設計解決方案，包括煉鋼廠的溫度管理等，傳統(tǒng)的煉鋼過程控制是基于靜態(tài)操作說明和手動干預的，各工序的檢測和模型相對獨立，難以確保最佳的一貫制工藝控制。該機構開發(fā)的全過程動態(tài)模型，可以監(jiān)測煉鋼過程溫度和其他質量參數。”他介紹道。
從優(yōu)缺點對比看機器人應用前景
“隨著制造業(yè)的轉型升級，協(xié)作機器人成為熱門話題，了解協(xié)作機器人與傳統(tǒng)的工業(yè)機器人間的區(qū)別對于鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)數字化轉型來說十分重要。”劉獻東表示，協(xié)作機器人就是機器人與人可以在生產線上協(xié)同作戰(zhàn)，充分發(fā)揮機器人的效率及人類的智能，不僅性價比高，而且安全方便。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人是廣泛用于工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，具有一定的自動性，可依靠自身的動力能源和控制能力實現(xiàn)各種工業(yè)加工制造功能，被廣泛應用于電子、物流等工業(yè)領域。
據他介紹，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人，占用的空間較大，且不易搬運，同時缺乏力傳感器（允許機器人了解周圍環(huán)境，并允許它在空間受到侵犯時自動停止），再加上自身較重、操作要求較高這兩個因素，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人有可能成為“潛在的危險工具”。相反，協(xié)作機器人結構緊湊，占用空間較小，且易搬運，可以根據生產需求單獨編程，以應對不同的生產任務。同時，協(xié)作機器人自身重量較輕，配備力傳感器，可以起到保護工人安全的作用。“協(xié)作機器人可以擔當許多角色，將在更多領域得到重用。到2026年末，中國寶武將有超1萬臺套機器人上崗。”他補充道。
最后，他表示：“就下游行業(yè)而言，也充滿了挑戰(zhàn)與機遇。目前，寶鋼金屬意大利寶瑪克正面臨著新能源汽車高速發(fā)展和新增戰(zhàn)略市場帶來的挑戰(zhàn)。如果未來電動汽車的電池包和底盤逐漸一體化，新的材料和更高的焊接技術要求將帶來新的技術創(chuàng)新需求。基于人工智能的焊接機器人，將成為典型交叉學科的創(chuàng)新與突破點，極大地提高制造效率，且更能保證產品質量的穩(wěn)定性。”
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