廢鋼鐵行業智能制造的探索

解 鵬

(歐冶鏈金再生資源有限公司 安徽馬鞍山 243000)

1 行業背景

近年來，隨著生態文明建設的不斷推進和產業扶持政策的相繼出臺，大力發展循環經濟、綠色制造已上升到國家戰略高度。廢鋼鐵資源作為唯一可替代鐵礦石成為煉鋼原料的載能資源，其重要性正在不斷提升。使用廢鋼進行短流程冶煉1噸鋼，可節約1.65噸鐵礦石，節約350千克標準煤，節水40%，減少1.6噸二氧化碳排放，具有明顯的節能降耗優勢。

根據中國廢鋼鐵應用協會已發布的數據和統計預測，2019年全國廢鋼鐵資源產量總量為2.4億噸，其中2019年全國煉鋼用廢鋼鐵消耗總量2.15億噸，占資源總量的 89.6%，廢鋼鐵應用比例為21.67%。目前，中國進入船舶、汽車和大型設備的大量報廢時期，未來社會廢鋼將以每年1000萬噸的增量攀升，將給廢鋼加工行業帶來巨大壓力，必須提前做好規劃。

從供需基本面看，未來國內廢鋼產業進入持續的高景氣期。隨著國家稅收制度的改革以及對現金交易監管的推進，行業稅收問題會逐步規范，廢鋼回收加工配送企業的稅負將顯著降低。而環保政策趨嚴，運輸治限治超將抬升生產成本和物流成本，大型化、綜合性、技術設備先進的成本管控龍頭企業將有非常大的發展優勢。

黨的十九大召開以后，國家發展和改革委員會在分析我國資源綜合利用現狀的基礎上，提出以提高再生資源加工利用產業規模和利用水平為目標，重點推進再生資源集散加工基地建設和再生資源回收利用產業化。同時，國家出臺多項政策以加強廢鋼資源保障體系建設，支持鋼鐵企業牽頭成立大型廢鋼回收加工配送企業。廢鋼回收加工配送企業擔負著回收加工廢鋼和向鋼鐵企業輸送合格廢鋼的重任，不僅需要穩定提升資源保供能力，提高產品和服務質量，還需要淘汰技術裝備落后、污染嚴重的生產工藝，建立示范性的廢鋼加工配送基地。

2 廢鋼鐵行業的現狀及痛點分析

廢鋼鐵行業普遍存在“小散亂差”現象，突出體現在生產效率與技術裝備水平不高、產品分類與質量管控存在差異以及安全與環保形式嚴峻等方面，老舊模式已無法適應現代鋼鐵工業生產的需要，嚴重制約了行業的發展質量。

首先，從廢鋼生產來說，使用的主要裝卸設備包括起重設備和液壓抓鋼機等，加工設備包括剪切設備、打包設備和破碎設備。目前大量廢鋼加工基地不僅主要采用人工切割作業方式，而且技術和裝備水平低，同時各設備間缺乏核心業務集成，數據沒有互聯互通。雖然國內廢鋼加工設備生產廠家不斷提高設備的能效性和自動化程度，但同國外設備相比仍存在較大差距。

其次，廢鋼加工環保問題凸顯。廢鋼拆解和加工過程產生的大量煙塵和噪音以及廢鋼原料中的污染物排放等對廢鋼加工基地的環保管控提出更高的要求。

再次，廢鋼加工基地管理模式落后，信息化程度低，仍屬于勞動密集型，廢鋼加工現場需要大量人員配合作業。而隨著人口紅利的消失，人工成本逐漸增加，現行的社會回收廢鋼分揀模式成本將逐漸增加，低附加值的作業內容與用工成本矛盾凸顯，廢鋼加工企業將面臨招工難和成本高的問題。另一方面勞動強度大及設備操作視覺盲點增加了操作和判斷失誤概率，存在人為因素造成的安全隱患。

此外，廢鋼回收過程的質量檢判是通過人的視覺去檢測，無第三方認證，無標準化的設備檢測，容易發生拒收產品的漏檢漏判，也經常受人為因素干擾而出現質量異議和經濟糾紛。

由此可見，如何將智能制造和廢鋼鐵行業有機結合，穩定提升資源保供能力、提高產品和服務質量、實現行業轉型升級和高質量發展，成為擺在整個廢鋼鐵行業面前的課題。

3 廢鋼鐵行業推行智能制造的發展路徑

智能制造是指通過自動化裝備和通信技術實現生產自動化，并能夠通過各類數據采集技術以及應用通信互聯手段，將數據連接至智能控制系統，并將數據應用于企業統一信息管理控制平臺，從而提供最優化的生產方案、協同制造和設計、個性化定制，最終實現智能化生產。

智能制造的核心理念是協同，體現在設備間的互聯互通、數據間的相互集成、部門間的相互協同、信息技術與工業技術的融合等。通過消除不協同的附加成本，從而提高生產效率。

從智能制造發展角度，廢鋼鐵行業的起點是較為落后的，思考大型廢鋼回收加工配送企業智能制造實現的路徑，現階段的首要任務是完成廢鋼加工自動化的制造過程及狀態的實時監測和控制；第二階段是在數據采集、積累、分析的基礎上完成以產品質量為主線的全面可視化設計，關注質量檢判和成本控制；第三階段考慮跨區域、多基地協同制造，通過系統提高基地間的協同能力。

4 廢鋼回收加工配送企業的智能制造應用探索

4.1 應用智能化生產裝備

通過采用智能傳感、圖像識別、智能排產等技術對行車、抓鋼機及加工設備進行智能無人化改造，實現廢鋼生產過程無人入庫、出庫、智能盤庫等功能，減少現場操作人員，提高生產效率，同時保證生產的本質安全。

此外通過設備智能管理實時監控設備狀態，借助智能算法分析和預測，監督設備點檢維修管理，從而保障廢鋼基地關鍵設備的可靠性，推進設備檢修工作的標準化、智能化。

4.2 推進生產流程智能化

采用智能物流管理對廢鋼加工基地內的車輛運輸進行統籌管理，實現預約管理、無人計量、智能調度、全廠可視等功能，提高工廠整體生產運轉效率，同時保障高效生產的穩定和安全。然后通過與公司信息系統進行業務對接，采用物聯網、大數據分析等技術，強化廢鋼生產基地基礎管理，提升生產執行能力。

4.3 建設智能質量檢判系統

建設廢鋼智能檢判系統，應用深度學習訓練的圖像識別技術,著眼于輔助現場人工檢判，減輕現場人員的工作勞動強度，規避人為干擾因素，并對廢鋼檢判全過程信息記錄方便追溯。以工序流程為依據，圍繞自動判級準備、自動判級觸發、整車評級、生成報表、異常響應機制和信息追溯機制展開。實現廢鋼卸料過程中逐層定級、雜質識別、整車扣雜的檢判全過程，全面提升廢鋼檢判標準的一致性，解決人工檢判效率低、誤差大、廉潔從業等問題。

4.4 建設智能安全管控系統

結合設備保障系統、環境監測、生產過程跟蹤等數據收集對作業區域流動人員、設備異常狀況、火災爆炸等進行提醒和預警，能做到智能防范和智能協同。有完整隱患、事故管理流程記錄、便于追溯。

門禁權限設置、人員闖入報警、視頻自動追蹤、員工作業行為監控、滿足突發情況急停處理，設備安全距離檢測，傳感器故障診斷和控制連鎖保護，消防報警等。

4.5 建設智能能環管控系統

開展廢鋼加工基地的環境污染監測，在磅房進出口設置通道式輻射檢測系統對車輛廢鋼進行監測，數據上傳質量管理模塊。廠房內外部分別安裝粉塵、有害氣體、噪聲、空氣質量等檢測儀表，實時監測基地生產作業環境。

通過除塵系統及水霧噴淋系統設置，對廠房內部粉塵進行消除。通過設置廢水、固廢回收池，放射性物質隔離區等防止有毒有害物質擴散。

通過對各主要耗能設備進行能介消耗統計、分析，采取錯峰方式完成生產，廠房內部采用智能采光照明，通過節能管理降低能源消耗。

4.6 建設智慧集控中心

集控中心是企業數字驅動管控模式的體現，是信息化、智慧化集中展示的窗口，也是實現基地管轄范圍內生產和質量的集中管控、經營信息的全景展示和融合應用，支撐專業一體化協同運作。建設智慧集控中心是企業實現業務開展向可視化、透明化、智慧化發展邁出的重要一步。

5 結語

廢鋼鐵回收加工是與鋼鐵工業綠色發展相配套“一體化”體系的重要環節，廢鋼鐵行業想要實現高質量發展，成為城市歡迎、社會尊重的產業，智能制造是當前的發展趨勢，其建設和投入過程相對復雜，整個轉型必須循序漸進，需要長達數年的持續推進與核心價值的建立。各大型廢鋼回收加工配送企業必須根據行業特點有序推進，制定長期的投資規劃與整合方案，通過智能制造和網絡信息共享，逐步實現全國基地的數據整合和基于大數據云計算的科學決策，帶來廢鋼行業生產流程的智能化升級與商業模式的革新。