陳春燦

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

1 我國有色金屬加工工藝及裝備的智能化現(xiàn)狀

我國有色金屬加工行業(yè)在2000年以后快速發(fā)展，其中鋁加工的發(fā)展規(guī)模、整體技術(shù)水平均優(yōu)于銅加工。工藝及裝備的發(fā)展階段從低到高依次是人工、機械化、自動化、智能化。我國有色金屬加工行業(yè)鋁加工板帶箔生產(chǎn)工藝及裝備整體上已經(jīng)達到國際先進水平，具備從高度自動化層面升級為智能工廠的基礎(chǔ)條件。國內(nèi)銅加工板帶箔生產(chǎn)工藝及裝備水平參差不齊，但總體上與國際先進水平還有一定差距。在國家大力倡導供給側(cè)改革的環(huán)境下，國內(nèi)銅鋁加工企業(yè)均比以往更注重加強其工藝及裝備水平的提升工作。如中國鋁業(yè)股份有限公司2015年、2016年、2017年研發(fā)支出占營收之比分別為6.36‰、5.7‰和4.2‰，而山東南山鋁業(yè)股份有限公司2015年和2016年的研發(fā)支出占營收之比已經(jīng)達到了30.85‰和34.34‰。

1.1 生產(chǎn)層面

多數(shù)企業(yè)依然是人工為主展開生產(chǎn)作業(yè)，生產(chǎn)工藝推進中的數(shù)據(jù)收集與分析、對應各工況的適合工藝選擇、詳細工藝參數(shù)的配置等均依靠人工完成。生產(chǎn)裝備在運行中的適時狀況無法獲取，裝備運行中的輔助工作也需要大量人工勞作支持，裝備運行的邏輯順序較多的依靠操作工決定。

1.2 管理層面

當前有色金屬加工企業(yè)距離數(shù)字化辦公依然有較大差距，各層級的管理意圖及執(zhí)行效果依靠大量的人工統(tǒng)計與紙質(zhì)傳遞，管理信息的收集及其存檔工作很少能形成可靠高效的系統(tǒng)。這造成了管理上實現(xiàn)可追溯性、復盤分析等工作的成本居高不下，進而導致根本無法開展相關(guān)的管理提升工作。

2 有色金屬加工工藝及裝備的智能化提升

2.1 智能化提升涉及的層面

有色金屬加工企業(yè)的智能提升涉及工藝數(shù)字化、裝備智能化、綜合效能提升3個方面的內(nèi)容。

(1)工藝數(shù)字智能化化主要指工藝參數(shù)積累、自學習優(yōu)化和工藝包的復制

工藝參數(shù)的積累是工藝智能化的技術(shù)底蘊，在數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，進行工藝流程、配置參數(shù)等的優(yōu)化，并在優(yōu)化驗證過程中建立優(yōu)化的自學習機制，建立數(shù)學模型，完成系統(tǒng)自主判斷實際工況，從而完成工藝流程選擇及參數(shù)配置。

在實現(xiàn)工藝數(shù)字智能化后，可以繼而實現(xiàn)工藝包的復制，達到工業(yè)化生產(chǎn)的孿生狀態(tài)，保證工藝運行及產(chǎn)品品質(zhì)的可靠性及一致性。

(2)裝備智能化主要指提升系統(tǒng)的可靠性和減少操作人員的介入度

在設(shè)備自動化的基礎(chǔ)上，在工藝流程智能化的框架內(nèi)，可以實現(xiàn)裝備對生產(chǎn)線自身運行情況及生產(chǎn)線上產(chǎn)品狀況的信息采集，并對信息進行分析判斷，完成保持裝備穩(wěn)定可靠運行以達到工藝目標的功能，整個過程無需要操作人員干預。

(3)綜合效能提升

綜合效能的提升會在工藝及裝備智能提升的耦合效應中不斷體現(xiàn)，以工藝變革提升裝備智能，以裝備智能推進工藝變革。在兩者耦合過程中，將企業(yè)管理及生產(chǎn)制造的網(wǎng)絡化、信息化融入其中，實現(xiàn)資源配置優(yōu)化能力和生產(chǎn)管理的精細化水平，加速企業(yè)的智能化生產(chǎn)模式。

2.2 智能化提升工作的方法

智能化提升工作在具體開展中并非是距離企業(yè)有遙遠路途的神秘事項。在具體開展中要注意做好“化整為零”工作及“軟硬結(jié)合助推三化”工作。

(1)做好“化整為零”工作

分解復雜的生產(chǎn)工藝及其所涉及的工藝流程、參數(shù)配置、相關(guān)人員需求等各環(huán)節(jié)，針對各環(huán)節(jié)按機械化、數(shù)字自動化、智能化的標準遞進完成相應工作，具備上一級就進行下一級，就能因地制宜地開展智能化提升工作。例如，軋機的上卸卷及卷材的儲運環(huán)節(jié)是有色金屬加工企業(yè)內(nèi)最常見的輔助工藝環(huán)節(jié)，我公司在2010年為上海某外資企業(yè)配套的“鋁卷智能上卸卷系統(tǒng)”就是在對鋁帶冷連軋機的工藝分解后，在其具備自動化的基礎(chǔ)上進行的局部智能化提升工作。該系統(tǒng)可實現(xiàn)鋁卷從平面庫智能運送到開卷機的工作，以及軋制后從卷取機智能運送到平面庫的工作，當流程中出現(xiàn)意外事項時，系統(tǒng)提醒操作人員啟動應急方案，借助車間行車人工吊送鋁卷。其智能過程無需操作人員干預，只需下達上卷或卸卷的命令即可，整個系統(tǒng)的核心是對各工位上是否有托盤、托盤上是否有鋁卷的工況進行判斷，然后自主決定下一個動作的開展。

(2)做好 “軟硬結(jié)合助推三化”工作

智能化提升的要注重做好 “軟硬結(jié)合”工作，即硬件簡單化，軟件精細化，在此基礎(chǔ)上功能完善化，運行可靠化，環(huán)?？沙掷m(xù)化。

在保證硬件的基本功能前提下，硬件的結(jié)構(gòu)要盡可能的簡化，硬件數(shù)量要盡可能減少。從而保證硬件盡可能減少故障發(fā)生率，提高故障排除的效率。要基于工藝約束追求軟件的精細化提升工作。在數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上，依靠軟件編程實現(xiàn)各細節(jié)的工況判斷，建立精確的數(shù)學模型進行邏輯處理并修正系統(tǒng)的配置參數(shù)，保證硬件的受控運行。

基于以上軟硬結(jié)合工作的扎實推進與不斷完善，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)各智能系統(tǒng)的功能持續(xù)完善化、系統(tǒng)運行的可靠化。而功能完善，運行可靠的智能系統(tǒng)，勢必會在推進綠色可持續(xù)的環(huán)保工程中，減少相關(guān)人員的參與度，排除人為因素的影響，提升過程的可控程度，保證環(huán)保可持續(xù)化目標的實現(xiàn)。

2.3 智能化提升的技術(shù)引領(lǐng)性與企業(yè)實際需求的關(guān)系

工藝及裝備研發(fā)人員以技術(shù)前瞻性引領(lǐng)用戶的需求變革，用戶實際需求的迫切性倒逼工藝及裝備研發(fā)人員的思維變革。兩者要相輔相成，才能使有色金屬加工企業(yè)有效平衡短期內(nèi)的持續(xù)經(jīng)營與長期健康發(fā)展之間的關(guān)系。

有色金屬加工軋制過程中上卸卷功能的一鍵操作、對板型的智能控制、智能潤滑等技術(shù)的發(fā)展，都在引領(lǐng)企業(yè)生產(chǎn)操作的需求變化。而帶材表面缺陷分布檢測、建筑型材數(shù)字化模擬拼裝糾錯系統(tǒng)、車間MES系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展，也在不斷影響企業(yè)的生產(chǎn)管理需求。反之亦然，有色金屬加工行業(yè)鑄造車間工作環(huán)境惡劣，企業(yè)對以智能化提升工作減少或替代操作人員的需求持續(xù)強烈。智能化提升工作就應該瞄準惡劣工況的改善，瞄準機械化替代人工，繼而自動化后的智能裝備等內(nèi)容展開技術(shù)研發(fā)工作。

2.4 智能化提升工作的落地

智能化提升工作要實現(xiàn)最終落地，在實施的全過程要關(guān)注涉及的所有人員，將服務對象范圍從一線人員擴展到企業(yè)的整個生態(tài)鏈上。老板或投資人→高管→車間管理人員→生產(chǎn)操作人員→其他輔助人員組成企業(yè)的生態(tài)鏈。智能化提升工作必須關(guān)注企業(yè)生態(tài)鏈上各方人員的需求(表1)。各級人員的不同需求，決定了其對智能化的期望不同，只關(guān)注共性需求而忽略任何一方的特性需求，或者各方的需求都關(guān)注了卻不能實現(xiàn)信息的自動流通和分析，都會造成對智能化升級的美好向往與實際應用中可見有感體驗度差的矛盾，使智能化升級工作難于落地。如ERP、MES等項目在企業(yè)的應用，若存在信息流無法在管理層、車間層及各生產(chǎn)裝備之間自動流轉(zhuǎn)和分析，勢必會增加項目的落地難度，甚至會導致項目的失敗。

表1 企業(yè)生態(tài)鏈上各方人員的需求

3 結(jié)語

工藝及裝備的智能化提升工作是當今時期有色金屬加工企業(yè)融入新時代實現(xiàn)快速發(fā)展的重要途徑之一。立足企業(yè)自身基礎(chǔ)，持續(xù)不斷推進工藝流程改造及參數(shù)配置優(yōu)化工作，在生產(chǎn)中不斷進行裝備智能化的技改升級工作，普及企業(yè)管理及車間生產(chǎn)制造的網(wǎng)絡化、信息化管理手段，則企業(yè)不論規(guī)模大小，必定能全面提升企業(yè)的資源配置優(yōu)化能力和生產(chǎn)管理的精細化水平，實現(xiàn)企業(yè)的智能化生產(chǎn)模式，提高核心競爭力。