中钢公司积极打造智能产销精致钢厂

面对全球钢铁市场竞争及未来碳中和的趋势及挑战,为提升企业竞争力,中钢公司近年来积极投入智慧制造与数位转型工作,包括2016年成立智能产销委员会、2017年建立AI研究团队并专责AI技术研发,另于2018年启用无人天车至今,已完成超过 40万颗钢卷自动吊运。此外,中钢公司2020年于贰号高炉大修机会,于炉内建置智能化感测器及引进AIoT技术,大修完成后启用炼铁智慧中心,完成首座智慧高炉建构;另,今年1月轧钢三厂第二热浸镀锌产线(以下简称:2CGL)亦导入自行开发的智能化系统,让2CGL产线建立起预知、预警、监控等智能化功能。中钢公司在投入上述工作和导入智能化技术后,也逐步打造具智能产销能力的精致钢厂。

中钢公司翁朝栋董事长表示,中钢数位转型的第一步是智慧制造,接下来是5G AIoT,而高炉及冷轧产线分别属于一贯化作业炼钢生产最上游及最下游的制程,陆续导入AI智慧制造后,加上钢品仓储导入无人天车吊运,智能产销如虎添翼,也展现出中钢迈向精致钢厂的决心。贰号高炉、2CGL这两个智慧工厂的建置及无人天车等智能化成果如下:

 

中钢贰号高炉第四炉代导入智能化技术

高炉设备是包含气、固、液三相物料的高温炼铁反应器,执行一贯作业钢厂铁水生产任务,其操作效能代表一个钢厂竞争力的重要指标,另过去因受限于高炉高温作业环境的限制,无法安装传统的量测设备进行炉内生产状况之纪录,故操作经验难以描述及量化,高炉操作效能提升亦受到限制。中钢公司贰号高炉于 2020年7月展开大修,除了炉壳全面拆除更换、炉体内衬重新砌筑、冷却系统及炉石粒化设备更新外,更将突破传统量测能力之智能化感测器建置于炉壳上,将所蒐集之影像、温度与应变等量测数据,经由人工智能深度学习机制,转化成对高炉操作有用之宝贵资讯,并进一步汇整于「高炉炼铁智慧平台」。

「高炉炼铁智慧平台」除可呈现生产相关资讯、数据,另已导入27个AI模组,现场主管及操作人员进行资讯查询、下载及分析,并利用可视化的图形介面,精准掌握高炉状态及即时调适生产。贰号高炉炼铁智慧平台总投资金额5,662万元,导入后除了提升高炉操作效能外,每年可降低成本3,207万元,并有助每年减少温室气体排放2,217吨。

中钢轧钢三厂第二热浸镀锌智慧制造产线建置

为持续强化智慧制造能量,中钢公司在轧钢三厂既有优异的自动化及数位化基础之上,整合现场制程大数据资料,并投资近5,000万元在2CGL导入自行开发的智能化系统,包括机性动态调控、宽度动态调整、入料缺陷检测、退火炉燃烧智能诊断、镀锌膜厚控制、智慧锌渣引流、锌浴铝含量智能控制及智能化品质判定等8项,合计在该产线建立19个AI模组,可达到动态制程参数调整,产品品质优化及降减成本等三大目的,累计效益达9,000万元以上。

具体效益部分,例如2CGL以AI模型预测产品机性并建议制程所需设定,整体钢品改善机性不合剔退率改善约80%;另,降减成本方面,利用大数据生产资料建立虚拟量测器,可降低镀锌膜厚之过镀量,进而降低过镀成本约78%;而品质控制方面,借由开发锌渣引流设备结合热影像智能模组,依AI模组辨识锌渣量后触发机械手臂捞渣,可减少锌渣量10%及每年节省用电量15万度。此外,2CGL亦建立「AIoT 掌上工厂」资讯平台,可让工厂主管及人员使用手机或平板等行动装置,透过视觉化网页,即时掌握生产资讯及排除异况,提升生产作业效率。

中钢无人天车从自动化走入智慧化

一个钢铁厂所生产的钢品,包括出库、入库、储位变动等皆需仰赖天车作业,相较于传统人工操作天车的吊运作业,无人天车能够不间断地持续运作,且受惠于自动化的稳定运行,还具有延长马达寿命、降低钢卷吊运损伤及客诉、减少人事成本与节能减碳等优点。由于无人天车是在无驾驶员操作的状况下运行,须替天车装上「眼睛」,让天车能辨别出吊运路径的起点及终点,以及执行吊运路径上各种可能发生碰撞的物体。

中钢公司自2015年开始投入无人天车的研究,为突破国际大厂的专利限制,除了在无人天车上装设高解析度摄影机之外,也导入三维扫描器进行扫描,再透过人工智慧技术顺利在二维影像上建立不同物件的高度座标,及进一步利用深度学习物件技术与钢卷定位指示板,成功建立起「一键装车」技术,帮助仓储操作人员更精准且快速的执行无人天车装卸车作业,同时也提高效率性与安全性。

中钢公司去年已建厂满50周年,为厚植下一个50年的营运竞争力,除了于公司各生产制程陆续盘点及导入智能制造外,亦投入约8,500万的经费,分别与中华电信携手建立「5G智慧轨道运输」户外示范场域,并与仁宝、思科合作建构「5G轧钢智慧工厂」室内示范场域,合计进行共9项智能化专案之研究,将透过5G无线网路技术让AI发挥最大的效益。此外,中钢公司亦已于去年成立「5G AIoT推动办公室与实验室」,结合高雄市「亚湾5G AIoT新创园区」厂商 (微软、杰悉科技)及学研单位(工研院、高科大、金属中心、电信研究中心)的资源,展开5G AIoT各项智能专案开发及应用,将透过跨领域的密切合作,加速落实中钢5G AIoT之建置与应用,朝智能化精致钢厂之路持续迈进。