中国靠产量,浦项制铁靠AI……钢铁竞争力的新筹码
从预测性维护到人形机器人,正准备应用于现场
“如今钢铁的竞争力也在于数据”
钢铁厂长期以来一直是“凭感觉的产业”。设备一旦发出不同于平时的声音,往往是资深作业人员最先察觉。哪怕振动稍有变化,也会有人说“哪里不太对劲”。测量铁水温度、采集样本等危险作业,最终也都由人来承担。数十年来积累的经验与熟练技术推动着生产现场运转。但钢铁产业正在发生变化。熟练人力不断减少,中国钢铁企业则凭借庞大的产能加速追赶。在提高生产效率的同时减少安全事故,这一课题正变得愈发沉重。
11日,记者探访庆北浦项韩国机器人融合研究院(KIRO)和浦项制铁浦项钢铁厂时看到,人工智能与机器人正加紧进入钢铁生产一线。将熟练工经验转化为数据、由机器人替代人工承担危险作业的“人工智能钢铁厂”试验,已全面展开。
浦项制铁推进的此次项目,是韩国产业通商资源部制造业人工智能转型项目中的钢铁领域代表课题。包括浦项制铁、韩国机器人融合研究院、浦项产业科学研究院(RIST)等在内的10家机构参与,总项目经费规模为175亿韩元。其目标并非单纯自动化,而是借助基于人工智能的自主预测性维护和机器人,从根本上改变钢铁生产体系。
11日,庆北浦项韩国机器人融合研究院。身穿隔热服的机器人正在操作铁水测温设备,再现钢铁厂高风险作业。浦项制铁与研究团队正利用人形作业机器人推进钢铁厂危险工序无人化。图片由Kang Nahum记者供图
View original image人形机器人,站到铁水面前
当天最先公开的是人形机器人。这个与成年人身高相仿的机器人利用双臂拿起作业设备,演示了铁水取样和测温作业。在实际钢铁厂中,为确认高炉流出的铁水状态,作业人员需要直接测量温度并采集样本。这是典型的高风险作业,哪怕一个小失误,都可能导致烫伤或安全事故。
研究团队正在开发的人形机器人,正是为替代这类作业而打造。其可利用双臂搬运最大约40至45公斤的作业物,并被设计为可在高温、粉尘环境下运行。
在演示现场,机器人手持测温杆移动至目标位置后执行作业的画面被公开。虽然目前仍处于实证阶段,但研究团队的目标是未来将其实际投用至钢铁厂现场。
过去,这类作业必须由人穿上隔热服完成。今后将转变为由机器人进入危险区域、作业人员在安全地点进行控制的模式。
KIRO综合机器人系统研究本部本部长 Lee Jaeyeol 表示:“钢铁工艺被认为是自动化难度较高的产业,但对于安全事故风险较大的作业,必须实现无人化。人形机器人一旦实现商业化,现场安全水平将大幅提升。”
“在故障发生前就知道”……人工智能也开始监控设备
比人形机器人更预示巨大变化的,是人工智能预测性维护系统。演示场一侧布置了皮带输送机检查机器人和高炉设备检查机器人。
从外观看,它们像是普通的移动机器人,但内部正在进行复杂的人工智能分析。机器人在设备间巡检,采集视频、声音、振动和热成像数据。人工智能对这些数据进行分析,找出不同于正常状态的模式,即实时分析设备温度是否略有升高、轴承噪音是否发生变化、振动频率是否存在异常等。
浦项制铁尤其关注的是多模态人工智能技术。过去,大多只分析单一类型数据。但实际设备故障往往会同时出现多种征兆。只有结合视频、声音和热成像信息一并分析,准确度才会更高。换言之,过去由作业人员在现场听到异常声音后发现问题的过程,如今正由人工智能接手。
浦项制铁首席研究员 Choi Jayeong 解释称:“核心在于,从设备停机后再寻找原因的方式,转向在设备停机前就预测异常的方式。随着预测性维护技术不断升级,可大幅减少生产受阻情况。”
在实际钢铁产业中,仅一台设备停运就会造成巨大损失。高炉是典型的流程工业设备,一旦启动便难以轻易停下。因故障导致的停机时间越长,生产受阻和成本负担就越大。因此,全球钢铁业近期正竞相引入人工智能预测性维护技术。
熟练工的经验正在变成数据
要让人工智能真正发挥作用,数据必不可少。浦项制铁正通过此次项目,在钢铁厂各处积累海量数据,代表性的包括视频、声音、振动和热成像数据。这一过程并非单纯的数据采集,而是将长期以来熟练工凭经验判断的领域数字化。
过去,“出现这种程度的声音就是轴承问题”“这种振动说明设备需要检查”之类的判断由人作出。如今,人工智能通过学习成千上万条数据,也能得出同样的结论。
浦项制铁第一炼铁工厂厂长 Park Jiseong 预测称:“今后,人工智能将发展到自动分析异常征兆并告知作业人员,部分设备甚至可实现自主控制的水平。”
如果说到目前为止一直是人管理设备,那么今后则将转变为由人工智能管理设备、人负责监督的结构。
在中国钢铁产量攻势下的生存战略
浦项制铁加快推进人工智能转型的背后,也有全球竞争加剧的因素。中国钢铁企业凭借压倒性的生产规模,正不断蚕食全球市场。仅靠价格竞争,韩国钢铁业已难以维持优势。最终,生产效率、质量和安全性能提升到何种程度,将决定竞争力。
尤其是人力结构变化也成为变量。年轻劳动力流入减少,熟练人力则日益老龄化。有观点指出,仅依赖经验的生产方式,已难以确保可持续性。
从这一层面看,人工智能和机器人被视为可同时解决这些问题的替代方案。即由机器人执行危险作业,由人工智能实时分析设备状态,作业人员则专注于运营和管理。
曾几何时,钢铁竞争力取决于谁拥有更大的高炉。此后,谁能生产出更优质的产品变得更重要。如今,基于人工智能的新一轮竞争又已开启。
在浦项见到的人形机器人,并非单纯的演示设备。其背后呈现的是钢铁产业的新图景:人工智能诊断设备、机器人执行危险作业、数据驱动生产现场运转。
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