【物流资讯】钢铁物流加速向数智化发展

我国钢铁物流加速向数智化转型:数字化智能原料场、库区无人行车、智慧铁水运输系统、园区无人运输系统等在钢铁企业逐步应用;智慧园区系统、网络货运平台等数字化系统平台助力钢铁流通降本增效;供应链数字化平台的打造正在进一步推动钢铁产业链生态圈建设,助力产业链上下游高效协同。

钢铁工业是国家经济建设中的基础工业,为地产、基建、机械、汽车、造船、家电等几乎所有行业提供基础原料,是国家经济发展的重要支撑。

钢铁物流对钢铁工业的发展而言意义重大。相关研究数据表明,我国每吨粗钢产量背后都需要5吨的钢铁物流量作为支撑。2020年中国粗钢产量预计超过10亿吨,则背后需要将近50亿吨的钢铁物流量支撑,钢铁物流市场规模巨大。而不可忽视的是,我国钢铁物流成本长期居高不下,我国钢铁物流成本是仅次于原燃料采购成本的最大支出,物流成本占钢材总成本的15%~30%,而发达国家如日本,这一占比为8%~10%;此外,我国钢铁物流现代化水平不高,效率相对低下,无法很好地满足钢铁生产和贸易发展的需要。

中国主要钢铁企业的工艺装备、工艺技术水平已经进入世界先进行列。近年来,在钢铁行业企业持续探索和国家政策双重推动下,钢铁物流发展大步向前,从内部钢铁物流的智能化升级,到外部供应链、产业链的数字化转型都在不断深化。我国钢铁物流正在加速向数字化、智能化转型,前景十分广阔。

一、了解钢铁物流运作

钢铁物流运作主要包括原材料采购物流、钢铁生产物流、产成品销售物流,运输方式包含水路、铁路、公路。

钢铁工业原材料包括铁矿石、煤炭、焦炭、动力能源等,国内大型钢铁企业大多在国内外有自己的矿山,每年从国外进口大量的铁矿石,国外的铁矿石一般是由大型海运巨轮运到国内港口,然后在港口进行分拨,再通过内河运回钢铁企业生产基地。

钢铁工业是典型的流程型生产,生产工序十分复杂,以占产能比重较高的长流程烧炼钢为例,其包含焦化、烧结、球团、炼铁、炼钢、热轧、热处理等多个工序。钢铁生产物流是指在生产中按照工序特点,合理调配各类原料在各工序间的流转,为高效生产提供保障,并为生产过程中产生的固体废弃物进行回收和再利用提供支持。

钢(材)产品应用广泛、品种繁多,按成品特点可分为建材、管材、板材和型材四类,每个类别下面又包括很多品类。例如,建材主要包括螺纹钢、线材、盘螺、圆钢,管材主要包括无缝管、焊管等,这些钢材产品大小形态各异。钢铁成品物流为成品钢(材)从钢铁生产企业到最终消费客户的实体流通过程,在这个过程中涉及钢铁生产企业、贸易商、钢材加工商、物流服务商等主体,包括运输、仓储、配送等物流作业环节,以及增值加工。

二、厂内物流智能化升级

在我国传统制造业向智能制造转型升级发展过程中,众多钢铁企业早早开启了对智能制造的大力探索,国家对钢铁行业智能制造发展给予了高度重视,相继推出《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》、《关于加快推动制造服务业高质量发展的意见》、《关于进一步降低物流成本实施意见的通知》等文件,要求结合钢铁工业调整升级规划,以智能制造为重点,循序渐进,大力推进产品研发数字化、过程管控智能化、价值链全局化等关键技术,构建新型现代化钢铁企业为推动钢铁行业高质量发展,进一步加强钢铁行业智能制造顶层设计。2015年以来,国家工信部遴选了宝钢热轧智能车间、鞍钢冶金数字矿山、太钢不锈钢冷连轧数字化车间、南钢板材智能制造等多个智能制造试点示范项目,为钢铁行业转型升级探路。

伴随钢铁企业智能制造探索逐步深入,厂内物流逐步走向智能化。在由《物流技术与应用》杂志主办的“2021全球制造业供应链与物流技术研讨会”上,多位嘉宾在演讲中分享了钢铁企业全流程智慧物流的实现方式,主要包括数字化智能原料场系统、无人行车系统、智慧铁水运输系统、园区无人公路运输系统等。

1.数字化智能原料场

中冶赛迪技术研究中心有限公司教授级高级工程师何立,详细介绍了该公司在钢铁智能物流方面的技术探索与诸多世界首创的典型应用案例。

传统钢铁原料场采用人工作业,劳动强度大,粉尘多,环境恶劣,作业人员面临患矽肺风险;并且人工作业下原料堆之间的距离长短不同,各个原料堆的高度存在较大差别,料堆两侧留空宽度不一,原料库存信息精准度难以保障等问题较为突出。

据何立分析,建造数字化智能原料场已经成为了各钢铁企业发展的主要任务。智能化原料场以准确的计量、检测、可靠的传动与控制为基础,通过料场智能化管控系统实现生产过程的优化控制并指导作业;通过对基础数据的采集、大数据运算,实现基础数据管理、料场信息管理、仓库信息管理、原料输送需求管理、盘库管理、作业计划优化管理、作业流程优化管理、作业实绩报表管理、大机无人化管理、智能混匀配料管理等,从而实现对原料场的系统化(综合)智能管理。例如,宝钢湛江钢铁智能原料场工程采用先进的3D扫描及云图处理、超声波测距、RFID定位等技术,建设了数字化料场、无人堆取料机,生产决策支持等子系统,降低岗位人力需求60%以上,提升料场堆取料设备作业效率20%以上。

2.库区无人行车系统

施耐德电气工业自动化事业部最终用户业务市场经理刘立杰指出,库区作为钢铁生产流程中物流衔接和生产节奏控制的重要枢纽,是工厂无人化和智能化建设的基础,而行车则是库区最重要的执行单元。传统行车吊运作业中,一台行车如果要完成一次钢卷吊运,需要一位机组操作师通过对讲机和吊运计划单传递吊运信息,需要一名行车工操控行车,一名库位工找准库位,整个流程繁复而且作业人员需求量非常大,作业中存在非常多的难题。例如:行车操作人员工作环境差、劳动强度大、安全风险高;过度依赖人工识别,人工吊运不当造成物料损坏;仓储人为规划不合理带来的多次倒库行为,产品出厂时花费较长时间找料和装车;设备运维不智能,设备数字化率低;人口老龄化,行业吸引力下降,用工成本不断提高……

施耐德电气的IACS无人行车系统是行业领先的全自动起重机及智能库区管理解决方案,由1个基础平台——施耐德电气EcoStruxure™物联网架构与平台,4大核心系统——库区管理系统WMS、行车自动化控制系统SCAS (Smart Crane Automation System) 、地面控制系统GSC(Ground Control System)、行车监控及预测性维护系统 - EHE(EcoStruxure™ Hoisting Expert)组成,该系统的应用能够很好地帮助企业解决以上难题。例如,在宝钢股份1580热轧智能车间内,施耐德通过提供包含断路器、变频器、可编程控制器、安全可编程控制器、WMS软件管理平台及EMS能源管理系统在内的全套自动化解决方案,优化整个车间的吊装及物流系统算法,搭建整个车间的互联互通系统,最终助力该智能车间减少了20个行车工及数个地面配合人员,平均日产量提升15%~30%,工序能耗下降5%,质量成本下降20%,劳动效率提升20%。

3.智慧铁水运输系统

何立重点提到,传统铁水运输作业在生产环境、流程、安全等诸多方面存在痛点。例如:传统的场区运输方式是司机驾驶机车往返于场内各相关单位之间,对人力的依赖性较高,整体运输效率受人为因素影响较大;铁水运输过程具有高温、重载的特点,工作危险系数较高;铁水运输作为高炉与炼钢厂之间的传输纽带,解决方案的复杂性和定制化要求高,需对生产过程有较深入的了解,体系工艺复杂,多专业协同,技术门槛高,对传统工业企业而言,智能化升级困难。

对此,中冶赛迪打造了“智慧铁水运输系统”,该系统以机车无人驾驶和智慧运输调度为核心,结合大数据分析及机器视觉、机器学习等先进技术,实现了全天候全流程高效无人化运输及调度作业,为钢铁企业降本增效提供了强大主力。例如,该系统应用为南方某钢铁企业成功减少在建的3#高炉配套的机车1台,减少混铁车3台,直接减少经济投入约3600万元;提高机车产能,罐车周转率从3.4提高至4.3,预计减少铁水温降5℃~10℃;降低设备维护费用和机车油耗,路径自动规划,衔接顺畅带来油耗减少10%;可节约劳动力成本70%。

4. 园区无人运输系统

针对园区公路运输无人化需求,中冶赛迪、上海宝信正在研发园区重载卡车无人驾驶整体解决方案,其中应用多传感器融合的视觉技术、高精度控制技术、设备保障系统、数字孪生系统、高精度定位技术、园区车路协同系统、通讯系统等,以实现钢铁企业自用工程车在园区内高精度定位于指定道路的自动驾驶;实现园区内交通调度与引导,保障自动驾驶车辆运行安全,节约燃油,同时保障园区指定道路内其它车辆及行人安全。

三、物流数字化转型不断深入

近年来,伴随物联网、大数据、云计算、人工智能、5G等相关技术的突破性发展,钢铁物流走上了数字化转型之路。

G7钢铁行业解决方案总监宋河山拥有20多年钢铁行业从业经验,他表示,要实现钢铁产业链各主体之间信息流、物流和金融互联互通,核心就是实现物流过程的可管可控,以及保障物流数据的透明可信。目前,我国钢铁物流的数字化转型分为几个方面:一是,车间内部各系统之间的互联互通进一步升级;二是,打造智慧园区,实现钢铁园区管理的数字化转型;三是,应用数字化网络货运平台助力钢铁运输提质增效;四是,构建产业级供应链数字化平台,实现钢铁企业、上下游企业之间、甚至与终端客户之间的信息互联互通。

1.内部系统互联互通

宋河山表示,我国钢铁企业早期也极为重视信息系统的建设与应用,大多数钢铁企业均建立了基本信息化架构体系,从基础自动化到制造执行系统(MES)、企业资源规划系统(ERP),到仓储物流管理系统(WMS)等都相对比较完备,很多头部企业也纷纷搭建了相应的数据采集系统,为更深层次的应用提供基础,各个层级系统之间有业务接口,可以支撑系统间的数据交互,打通管理的数据通道,但各个系统/设备之间的数据还没有完全实现互联互通。目前头部企业正在积极打造数字化平台,以更好地实现各系统之间的互联互通,帮助企业快速构建物流的智能化应用,改善物流的调度,降低物流的成本。

2.物流园区数字化管理

G7钢铁行业解决方案顾问黄勤椿告诉记者,伴随着钢铁企业智能制造发展,车间内的智能化水平已经得到了大幅提升,但是钢铁企业的车间外,以及钢铁园区内仓库以外的地方智能化痕迹却不明显,大量的人工活动轨迹使得传统物流园区效率低下,物流园区的管理亟待升级。

对此,G7推出了“5G+IoT+AI”智慧物流园区解决方案,以“AI安全行为识别、NB-IoT智能安防/消防/环保、自动化业务、增值服务”四大核心服务全面提升物流园的智能化水平。黄勤椿强调,G7智慧物流园将会使园区内物流要素实现数字化。首先,车辆入园之前提前预约,进园后,可以自动识别车辆并且分配可用装卸口,园区内的所有节点均被自动感知和数字化;G7智慧物流园还支持场站/月台可视化,实时监控园区作业,而时效及安全异常报警则可以保障G7智慧物流园安全高效地运行;此外,G7智慧物流园还在在传统园区安环管理的基础上,给相关资产装载NB-IoT设备,实时监控园区水、电、火、尘、噪声等状况。目前,该解决方案已经在云南呈钢、河北鑫达钢铁等企业园区内成功落地。

3.网络货运平台

黄勤椿还重点提到,在钢铁物流数字化转型过程中,除了企业内部的数字化发展以外,外部流通的数字化升级更是不容小觑,无论原材料采购物流中将铁矿石、焦煤、焦炭等运至厂区,还是产成品物流中钢铁生产企业、钢铁贸易商、终端客户货物运输,钢铁货运的公路运输占比巨大。据权威机构数据预估,2023年,我国钢铁物流市场规模将超过85亿吨,其中接近一半的运输量是依赖公路运输完成。而钢铁流通存在交易环节多、成本高、贸易信息不透明、信用风险高等问题,并且传统安全监管方式依赖人工监控,管理难度大,运营成本高,监管效率低,各种不确定因素使得运输风险陡增,同时也难以保证司机安全……,这些问题已经成为当下钢铁物流降本增效的关键。

G7通过独有物联网技术平台、软件服务平台和支付结算体系,连接了中国公路物流产业的各种生产要素,向钢铁行业企业提供覆盖网络货运、安全保险、智能装备和车队管理的全方位一体化服务,为钢铁行业货物高质量交付提供了极大保障。目前,建龙物流、云南呈钢等众多行业企业应用这一平台实现了货物高质量交付,同时达到了增效降本的目的。

4.产业级数字化供应链平台

“十四五”规划从效率、技术、安全等各个方面对供应链发展进行了路径规划,国家对产业链、供应链现代化的战略部署,为钢铁产业转型升级和发展、钢铁物流向数字化和智能化发展指明了方向。

宋河山强调,与原材料采购物流、生产物流相比,钢铁成品供应链正在发生更为深刻的变革。传统模式下,钢铁成品,尤其是建材、管材类产品多是由钢铁企业通过一级贸易商、二级贸易商来触达最终客户。如今,在“互联网+”发展持续深入,以及智能制造、高质量发展、绿色生产等大背景下,钢铁企业开始由传统生产型企业向服务型企业转变,越来越希望自己的服务能够深入终端客户,可以直面终端客户需求,以反向促进钢铁企业生产工艺的提升。

要想达到这一目的,就必须要构建产业生态圈,钢铁企业要加强与产业链上下游企业之间的高效协作,需要打破钢铁生产企业、贸易商、钢材加工商、物流配送商等各主体间的数据壁垒,构建大的供应链综合性物流平台,包括仓储、深加工、物流、金融、大数据等板块,通过数据的互联互通,实现全流程高效协同和降本增效提质,才能依托供应链生态全方位构建核心竞争力。

据悉,很多钢铁企业和物流企业均在搭建自己的数字化供应链平台,企业不仅仅关注降本,更关注通过系统平台实现物流所有环节线上化、数字化,从而提高供应链上下游整体效率。G7正在与钢铁行业合作伙伴尝试共同构建数字化供应链平台,利用IoT技术创造新的交付数据,通过交付和交易链条把货物、车辆、司机、在途环节、加油加汽、维修保养等全流程要素全部线上化,为钢铁企业提供数据服务,实现合作伙伴间数据共享和产业链上下游协作,全面助力钢铁行业效率提升;同时,依靠互联网产业的聚合效应,巨量的数据沉淀和洞察清晰准确地定义上下游的所有环节、元素和角色画像,为供应链金融服务提供数据支持,让供应链金融在整个产业链条中发挥其应有的作用,助力钢铁产业链上下游企业获得效益。

总体来看,我国钢铁物流数智化转型升级前景广阔,任重道远。

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文章来源:物流技术与应用

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