中鋼公司積極打造智能產銷精緻鋼廠

面對全球鋼鐵市場競爭及未來碳中和的趨勢及挑戰,為提升企業競爭力,中鋼公司近年來積極投入智慧製造與數位轉型工作,包括2016年成立智能產銷委員會、2017年建立AI研究團隊並專責AI技術研發,另於2018年啟用無人天車至今,已完成超過 40萬顆鋼捲自動吊運。此外,中鋼公司2020年於貳號高爐大修機會,於爐內建置智能化感測器及引進AIoT技術,大修完成後啟用煉鐵智慧中心,完成首座智慧高爐建構;另,今年1月軋鋼三廠第二熱浸鍍鋅產線(以下簡稱:2CGL)亦導入自行開發的智能化系統,讓2CGL產線建立起預知、預警、監控等智能化功能。中鋼公司在投入上述工作和導入智能化技術後,也逐步打造具智能產銷能力的精緻鋼廠。

中鋼公司翁朝棟董事長表示,中鋼數位轉型的第一步是智慧製造,接下來是5G AIoT,而高爐及冷軋產線分別屬於一貫化作業煉鋼生產最上游及最下游的製程,陸續導入AI智慧製造後,加上鋼品倉儲導入無人天車吊運,智能產銷如虎添翼,也展現出中鋼邁向精緻鋼廠的決心。貳號高爐、2CGL這兩個智慧工廠的建置及無人天車等智能化成果如下:

 

中鋼貳號高爐第四爐代導入智能化技術

高爐設備是包含氣、固、液三相物料的高溫煉鐵反應器,執行一貫作業鋼廠鐵水生產任務,其操作效能代表一個鋼廠競爭力的重要指標,另過去因受限於高爐高溫作業環境的限制,無法安裝傳統的量測設備進行爐內生產狀況之紀錄,故操作經驗難以描述及量化,高爐操作效能提升亦受到限制。中鋼公司貳號高爐於 2020年7月展開大修,除了爐殼全面拆除更換、爐體內襯重新砌築、冷卻系統及爐石粒化設備更新外,更將突破傳統量測能力之智能化感測器建置於爐殼上,將所蒐集之影像、溫度與應變等量測數據,經由人工智能深度學習機制,轉化成對高爐操作有用之寶貴資訊,並進一步彙整於「高爐煉鐵智慧平台」。

「高爐煉鐵智慧平台」除可呈現生產相關資訊、數據,另已導入27個AI模組,現場主管及操作人員進行資訊查詢、下載及分析,並利用可視化的圖形介面,精準掌握高爐狀態及即時調適生產。貳號高爐煉鐵智慧平台總投資金額5,662萬元,導入後除了提升高爐操作效能外,每年可降低成本3,207萬元,並有助每年減少溫室氣體排放2,217噸。

中鋼軋鋼三廠第二熱浸鍍鋅智慧製造產線建置

為持續強化智慧製造能量,中鋼公司在軋鋼三廠既有優異的自動化及數位化基礎之上,整合現場製程大數據資料,並投資近5,000萬元在2CGL導入自行開發的智能化系統,包括機性動態調控、寬度動態調整、入料缺陷檢測、退火爐燃燒智能診斷、鍍鋅膜厚控制、智慧鋅渣引流、鋅浴鋁含量智能控制及智能化品質判定等8項,合計在該產線建立19個AI模組,可達到動態製程參數調整,產品品質優化及降減成本等三大目的,累計效益達9,000萬元以上。

具體效益部分,例如2CGL以AI模型預測產品機性並建議製程所需設定,整體鋼品改善機性不合剔退率改善約80%;另,降減成本方面,利用大數據生產資料建立虛擬量測器,可降低鍍鋅膜厚之過鍍量,進而降低過鍍成本約78%;而品質控制方面,藉由開發鋅渣引流設備結合熱影像智能模組,依AI模組辨識鋅渣量後觸發機械手臂撈渣,可減少鋅渣量10%及每年節省用電量15萬度。此外,2CGL亦建立「AIoT 掌上工廠」資訊平台,可讓工廠主管及人員使用手機或平板等行動裝置,透過視覺化網頁,即時掌握生產資訊及排除異況,提升生產作業效率。

中鋼無人天車從自動化走入智慧化

一個鋼鐵廠所生產的鋼品,包括出庫、入庫、儲位變動等皆需仰賴天車作業,相較於傳統人工操作天車的吊運作業,無人天車能夠不間斷地持續運作,且受惠於自動化的穩定運行,還具有延長馬達壽命、降低鋼捲吊運損傷及客訴、減少人事成本與節能減碳等優點。由於無人天車是在無駕駛員操作的狀況下運行,須替天車裝上「眼睛」,讓天車能辨別出吊運路徑的起點及終點,以及執行吊運路徑上各種可能發生碰撞的物體。

中鋼公司自2015年開始投入無人天車的研究,為突破國際大廠的專利限制,除了在無人天車上裝設高解析度攝影機之外,也導入三維掃描器進行掃描,再透過人工智慧技術順利在二維影像上建立不同物件的高度座標,及進一步利用深度學習物件技術與鋼捲定位指示板,成功建立起「一鍵裝車」技術,幫助倉儲操作人員更精準且快速的執行無人天車裝卸車作業,同時也提高效率性與安全性。

中鋼公司去年已建廠滿50周年,為厚植下一個50年的營運競爭力,除了於公司各生產製程陸續盤點及導入智能製造外,亦投入約8,500萬的經費,分別與中華電信攜手建立「5G智慧軌道運輸」戶外示範場域,並與仁寶、思科合作建構「5G軋鋼智慧工廠」室內示範場域,合計進行共9項智能化專案之研究,將透過5G無線網路技術讓AI發揮最大的效益。此外,中鋼公司亦已於去年成立「5G AIoT推動辦公室與實驗室」,結合高雄市「亞灣5G AIoT新創園區」廠商 (微軟、杰悉科技)及學研單位(工研院、高科大、金屬中心、電信研究中心)的資源,展開5G AIoT各項智能專案開發及應用,將透過跨領域的密切合作,加速落實中鋼5G AIoT之建置與應用,朝智能化精緻鋼廠之路持續邁進。