中国钢铁迈向智能制造 从炉火通明到黑灯工厂

图为包钢钢管公司内正在作业的管加工接箍搬运机器人。 张浩东 摄

黑灯工厂，也叫智能工厂，因车间内的机器可以自动运作，无需灯光照明而得名。在去产能的大形势下，近年来，作为中国传统制造业支柱产业之一的中国钢铁业积极拥抱智能化浪潮。曾经，人们对钢铁工业的印象是“傻大黑粗”；如今，依托先进的技术，各大钢铁企业早已摆脱过去的生产方式，实现信息化、自动化、无人化、智能化的华丽转型，展现出全新的生产形态。

一座智能化的钢铁工厂是什么样的？生产过程中又运用了哪些高端技术？从中国最早的钢铁工业基地之一——包头钢铁(集团)有限责任公司的智能化系统可以管中窥豹。

自动生产：工业机器人大展身手 贴标打包一气呵成

捞渣斗被浸入池内，将池内的锌渣捞到锌槽……走进包钢薄板厂的车间，“工人们”正在生产线上忙碌地工作着。不过，这些工人并不是普通的工人，而是智能化的机器人。

图为白云鄂博铁矿内无人驾驶矿车正在进行铁矿运输。 周立波 摄

将机器人嵌入生产线，代替人去完成高强度、重复性乃至有危险性的劳动，是国内钢铁行业迈向智能制造的重要一步。这些自动化设备不仅降低了工人的劳动强度，还提升了工作的准确度，节省了许多成本。薄板厂镀锌硅钢部副部长王永告诉记者，厂里使用捞渣机器人后，出渣率由原先的10%现在降低到了9%，这降低的一个百分点折算到一年里面，大约就可以节省60万元。

目前，包钢已有多条生产线上岗了工业机器人。在煤焦化工分公司，回收区域硫酸铵自动打包生产线高效运转，整套生产线由码垛机器人系统、机器人袋式抓具、自动上袋机等组成，从打包到输送，整个流程一气呵成，干净利落。在金属制造公司，自动贴标签机器人不仅能为钢卷贴标、扫码，还能校验钢卷信息，确认无误后才予以放行。金属制造公司负责智能制造工作的高级技术主管赵建告诉记者，以前公司都是人工进行钢卷贴标，大概有千分之五的出错率。机器人嵌入生产线后，每台机器人能代替一个班(约24人)的工人，可提高贴签效率10%左右，且工序质量明显提高。在炼钢厂，连铸机自动加渣系统、“一键式”炼钢模式，让工厂职工告别了脏与累。炼钢厂的工作人员张蒙感慨地说：“以前需要人工用铁锹从料包中铲出保护渣来实现加渣操作，大家夏天要忍受高温下的烟熏火烤，冬天要忍受外面的刺骨寒风，现在脏活累活都有机器人干了，我们只需操作电脑就行了。”

包钢股份设备工程部部长郭伟说：“2019年，我们的机器人项目立项19台，今年又陆续部署了端面打磨机器人、取样搬运机器人等8种工业机器人，在引进设备的同时，我们也在加强自主研发，目前已规划了几台要研发的机器人。”

智慧矿山：5G网络全面覆盖 无人设备协同运作

白云鄂博，中国最大的铁—氟—稀土综合矿床所在地。

在包钢的白云鄂博矿区，每天都能看到几辆高6.8米，载重170吨的“大块头”矿车沿着既定路线，准确无误地向指定位置运送矿石。你以为，驾驶矿车的一定是经验丰富的“老司机”，但实际上，这些转弯灵活、遇到阻碍还会及时刹车的矿车是无人驾驶车辆。

在矿车明亮的驾驶室内，本应由驾驶员掌控的方向盘现在由电控方向盘代替。油门、制动，全部为电动传感。靠着先进的GPS与视觉感知技术，无人驾驶矿车能够准确感知周边环境；而强大的5G边缘计算能力与核心云计算能力，让矿车有了自动分级决策的“大脑”。矿区工作人员杨楠介绍，这些高科技傍身的矿车不仅可以完全按照编程路线行驶，而且不受恶劣环境影响，可以说是风雨无阻。

作为全国首个无人驾驶运输运营的露天矿山，包钢白云鄂博矿区于2018年8月迎来第一台无人驾驶矿车的实地测验。如今，在不到两年的时间内，已有4台无人驾驶矿车在矿区正式上岗了。

据杨楠介绍，随着矿车数量的增多，矿区依托5G网络，搭建了远程智能调度监控平台，建设了“车车—车网—车地”通信系统，实现车辆的远程操控、自动避障、实时调度。同时构建起“露天铁矿石石方-铁矿原石运输矿卡无人驾驶作业集群”，让矿车可以协同工作，互相配合，最大程度减少了工程现场作业人员数量。

自动化的无人矿车，只是白云鄂博智慧矿山项目的一部分。

包钢(集团)公司副总经理、包钢股份董事长李德刚表示，智能矿山建设是一个复杂的系统工程，目前主要包括三大部分。“第一部分是无人驾驶。除了矿车，我们还有很多铲车也是远程操控的。包头冬天很冷，外面气温有时能达到零下30多摄氏度，无人驾驶和远程操控技术可以减轻工作人员的负担。”

第二部分是无人机测绘。“无人机可以对矿山的地理情况进行测绘，并将数据传回来，我们通过分析数据就能解决每天要采什么地方、采多少等问题。我们还可以依托数据建立数字模型，优化采矿过程中的管理。”

第三部分是调度系统，这是智能矿山的核心。“基于上面两个系统传送来的数据，我们可以监控整个生产过程并对整个调度系统进行优化，找出最佳的控制方法。目前，正在进行的建设项目有生产智能调度系统、智能矿区安全监控系统、电铲智能管控系统、牙轮钻机智能管控系统等。”李德刚说。

图为包钢股份金属制造公司冷轧“智能仓库”的无人行车。(资料图片)

记者了解到，对于整个矿山系统来说，一个重要关键词就是“数据”。运营中的智慧矿山数据传输量非常大，必须依靠5G通信网络才能实现。同时，由于5G传输速度很快，网络时延小于20毫秒，可以让矿山的控制变得更快更及时。

“在智能化管理下，矿区综合效益提升10%以上，整体能耗下降5%以上，节能环保水平也显著提升。”杨楠说，“随着我们国家5G技术的快速发展，以及工业互联网的建设，未来的白云鄂博矿山将会是一座集安全、绿色、智慧、人文及科学于一体的矿山。”

智能仓库：各项数据实时上传 整个流程自动跟踪

对于一座智能工厂来说，仅仅在单个的工序点推进智能化是不够的，还要实现智能制造系统化、集控化和一键化的更高目标。

无人化智能仓库，这是包钢从工序智能化走向区域智能化的重要表现。

在金属制造公司的冷轧智能仓库，放眼望去，百米厂房内，只有机械设备在有条不紊、尽职尽责地工作。机器人把标签贴在钢卷上，为钢卷打上二维码，这些二维码是钢卷的“身份证”，是串联起库区物联网的关键信息，只要对着它“扫一扫”，相关数据就会实时上传至库区管理系统，管理人员可以轻松查询、跟踪。

带着“身份证”的钢卷在传输带上稍作停留，便被有着两条巨大吊臂的无人行车吊走入库。金属制造公司的技术人员董秉伟告诉记者，这些悬在空中的无人吊机“手脚灵活”，能够准确识别、吊运钢卷，且不会对钢卷产生损耗。同时，它们的安全性能很高，吊机运行的边界设有黄色安全隔离栏，隔离栏上每隔一段距离都有一道安全门，工作人员想要进入库区，必须按下门上的红色按钮，获得管理系统的许可，门才会打开，确保了无人库安全有序运行。

在库区的操作室内，管理人员面前的电脑屏幕上正显示着库区的三维立体建模，与整个模型外面的库区的实际运作情况别无二致。负责整套“智能仓库”设计改造的总工程师石爱文介绍，库区之所以能实现全流程自动跟踪和管控，源于它有一个智慧的“大脑”——库区管理系统，系统拥有庞大的信息网络，可以通过行车智能调度、路径规划、垛位分配等功能，完成五条生产线上所有钢卷的下线入库、上线出库、库内倒垛以及所有行车和地面设备的无人作业，还可以对物料进行实时跟踪。

智能仓库相比传统仓库好在哪里？库区负责人王净说：“过去，我们的仓储系统都是人工找位、吊运、倒卷，很容易出现纰漏和安全生产事故，比如司机不当吊运会影响产品质量，物料在流转过程中可能产生不必要的损耗。如今，库区生产实现了智能化，不仅作业时间缩短了，而且钢卷吊损率下降了90%，作业准确率也大大提升。更重要的是，无人智能库运行后，减少了36名吊车司机和4名地面人员，目前一个班只有2个人负责吊车生产系统看护和应急操作，每年可节省人工成本479万元。”

相关报道显示，目前包括包钢、宝钢等在内的多家国内钢铁企业均已实现库区无人化，一些原先需要开灯作业的岗位具备了灭灯条件。从少人化进而到无人化，从“体力活”到“脑力活”，从工艺智能化到区域智能化，传统钢铁业正一步步向“黑灯工厂”迈进。(本报记者 王雅婧)