数字化已成为过程工业的新战线。冶金行业正在通过数据驱动的方式整合并输送海量信息来提升营业利润。在利润空间不断被压缩的市场环境下，冶金厂商如何实现差异化竞争并持续发展？数十载冶金工艺积淀能否帮助钢铁制造商生产出碳足迹更低的高新产品？智能制造的全面爆发将会呈现出什么样子？
这些都是众多钢铁制造商正在思考和探索的问题。而中国是世界上最大的钢铁生产国，其钢铁产量占全球总产量的一半以上（约54%），产能过剩导致竞争异常激烈。
在当前经济环境下，企业有两种突围方法，一是通过降本增效获取竞争优势；二是加快产品开发或升级换代，通过提供独家产品来实现溢价。
蝉翼，催生定制化创新解决方案
在一些亚洲文化中，蝉象征着重生、健康、财富和幸福。邓波将钢铁创新的最新突破比作“蝉翼”。从2020年开始，厚度约20微米（与蝉翼相当）的手撕不锈钢在航空航天、折叠屏手机和便携式太阳能电池制造等领域开始广泛应用。中国《环球时报》将其描述为“钢铁行业皇冠上的明珠”，而总部位于中国的格尼钢铁致力于提升其强化钢材的性能强度，称其“可经受20万次的折叠而不变形、不断裂”。
“这类产品的工艺控制无疑是一个巨大的挑战，”邓波表示。作为一位数字专家，邓波热衷于利用过程控制和大数据整合来保障产品质量，他拥有自动化工程硕士学位，并且在工业制造领域积累了二十年的经验。除了领导北亚区钢铁及有色金属业务的研发工作外，邓波还担任ABB钢铁及有色金属业务的处理线全球产品经理，积极推动创新成果的落地转化。他认为：“新需求除了推动新工艺的开发，同时也提高了对控制精度、稳定性和可靠性的需求。”
为了应对手撕钢等特种钢生产时的全新挑战，ABB专门推出一系列定制化的创新解决方案。例如，ABB钢铁及有色金属业务中国团队开发了一种非对称性双电机控制系统，能够在7到280千牛的范围内对金属进行实时、准确的张力控制。该系统可根据工艺要求自动切换单双电机模式，确保每个电机负载的准确分配和动态补偿。2020年，该系统首次安装到中国宁波宝新不锈钢有限公司（宝新）的电气化和控制系统中，优化了汽车行业超薄、超硬、超平整、高质量精密不锈钢的生产。
蝶变，助力客户实现成功愿景
邓波认为，冶金厂商成功愿景各不相同，可能包括提质增产、节能减碳、新品开发或设备高效维护等单一或多重目标。但无论目标如何，数字化技术的改进都能带来深远影响。“总体而言，通过硬件升级可以实现节能降耗，减少碳排放，但这类升级已经接近尾声。”
2023年，ABB在中国发布了钢铁及有色金属行业智能制造解决方案。这款强大的数字化解决方案整合了面向钢铁及有色金属制造应用的各类先进控制解决方案、ABB Ability™ System 800xA分布式控制系统和ABB大数据分析功能。该软件包可帮助用户实现过程控制、流程优化、可视化及远程诊断等功能，同时在整个制造生命周期中不断从数据中发掘价值。其数字化控制组合还能提供3D数字孪生叠加功能，实现效率提升、连续生产和可靠的质量输出，从而实现智能生产。此外，该方案还提供前瞻性决策支持。
这一强大的数字化软件包整合了面向钢铁及有色金属制造应用的各类先进控制解决方案、
ABB Ability™ System 800xA分布式控制系统和ABB大数据分析功能。ABB供图
数字化，让变革“加速”
邓波以宁波宝新的新不锈钢带钢生产线为例。这一年产3万吨的项目“基于智能工厂概念设计”。他介绍，该项目工期非常紧迫，一支由20名ABB工程师组成的团队在不到六周的时间就完成了生产线调试。
该项目将原本独立的生产调度、物流控制、工艺设备和安防中心等单元的主操作室整合在一起，还引入了ACS880直接控制传动系统、仪表及振动和温度传感器来为System 800xA提供数据。这种全集成系统的优势包括减少产品厚度波动和断裂几率，从而减少设备需求和功耗，最终降低总生产成本。
扩大增长和创新空间
数字化有助于全面了解现有工艺流程，分析性能以发现最优和最差参数组合，并识别改进空间。通过工艺流程的完全集成和监测生成数字记录，有助于加速新工艺流程的开发，推动新产品生产。
对此，邓波进行了进一步说明：“无论开发新品还是优化产品工艺，都是一个错综复杂的过程。首先，技术人员需要根据理论知识或实验室实验来定义基本的工艺参数范围，然后设置不同的工艺参数进行工厂测试，最后收集和分析实验数据。”他补充道，产品生产过程越长，需要收集和分析的数据就越多。“在大多数情况下，很难稳定一致地收集和分析数据，有时工艺流程之间就存在信息孤岛，这使得评估变得更加棘手。”此外，分析流程数据还需要技术人员具备跨领域的测试和设备操作能力。
“要做出正确研判，”邓波继续说道，“需要将所有这些数据正确地统一归类，这非常困难。”目前的流程耗时且低效，邓波表示：“我们的系统可以汇总所有必要信息，来描述方案、结果以及处理方式。你可以进行数字化调整并检查结果，以创建适当的工艺参数。这种创新环境有利于复杂的产品开发或工艺优化。”
3D数字孪生为操作人员提供整个工厂工艺流程的可视化。ABB供图
以模块化作为数字化的起点
数字化，通过模块化实现可扩展性。邓波强调，ABB先进数字解决方案的“魅力”在于其可以根据不同的用户需求轻松定制，“我们的数字化产品涵盖从设备层一直到生产工艺、质量和能耗的多种模块，可以套用到单个或多个工厂。”该方案可扩展的架构允许用户先从关键工艺环节入手，并根据实际需要添加模块，以获得更强大的数字洞察和控制功能。
2021年，中信泰富特钢集团旗下的青岛特殊钢铁有限公司希望在其青岛工厂的两台新型高速线材轧机上引入首套高线数控制造系统，旨在对产线进行改进，后续推广应用到整个集团。基于System 800xA平台的智能操作员平台解决方案将四个现有操作室整合到一个集控中心。如今，该解决方案促进了更好的协作和互动，提高了整个工厂的实时运营效率。
为了实现集中控制设施的异地迁移，青岛特钢选择了视频监控系统。该系统与 ABB成熟的AI图像识别系统集成，可提供异常生产状态警告并与数字控制逻辑联动。另一个优势是提高了操作人员的安全性，因为他们现在无需置身于生产车间。
青岛特钢的跨层数据分析系统能够执行数据采集以及以生产和产品为导向的分析功能。该分析功能目前侧重于设施的KPI，提供优化数据配置以提高生产力、质量和能效的建议。
打造协作创新空间
“在我们的职责中，至关重要的第一步是了解用户具体环境及其痛点，这是协作创新和联合开发的前提。”邓波介绍，全新的ABB数字化解决方案能够覆盖日常运营和设置、各种部门和工艺输入以及海量历史数据集的分析，聚焦客户关心的各类问题。该系统的中央数字化产品、设备和实践还融合了业内专家在故障排查、设备运维和工艺优化方面数十年的经验。
邓波表示：“该系统更适合特定生产线和工厂使用的一个优势是，用户可以利用大数据分析平台的智能大脑来整合和积累公司专家的经验，大大缩短新手摸索工艺参数优化等环节耗费的时间。”这种 “无形财富”可通过指定格式不断记录和发掘现有员工的知识，当许多熟练工即将退休的时候，让企业能够建立深厚的工艺传承，而不需要推倒重来，达到“事半功倍”的效果。通过这种方式，诸如生产超精密不锈钢所需的才华、创造力和工艺开发经验，将汇成涓涓细流，为冶金行业的进程指明方向。
栏目介绍
《智造者说》栏目，通过一系列深度访谈，对话ABB过程工业在冶金、矿山、制浆造纸、大功率整流器、水泥等领域的深耕者、先行者与创新者，探寻如何通过创新产品、先进技术以及智能化解决方案破解行业难题，帮助客户提升效率，助力产业升级。在这里，听见制造的声音，感受智能的力量。
