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2016年6月，寶鋼集團與西門子股份公司在北京正式簽署《寶鋼與西門子智慧制造（工業4.0）戰略協議》，基于開放平臺建設數字化鋼鐵工廠。

西門子與寶鋼，中德最具傳奇色彩的兩大工業巨頭再次攜手，廣受世界矚目。歷經四十年風雨的寶鋼在數字化浪潮襲來之際尋求新的突破口。而西門子像是一位心意相通的老朋友，一路走來，沐風櫛雨，同舟共濟。

老朋友，新目標

走進寶鋼上海寶山基地，歷史滄桑感和現代工業氣息撲面而來。四十年前從國外引進的料鐘和高爐風口仍靜靜佇立在一號高爐紀念廣場上，似乎訴說著過去的崢嶸歲月。讓人意外的是，鋼筋水泥的包圍下竟有一個綠意盎然的寶鋼動物園，一群群孔雀和梅花鹿在這里閑庭信步，繁衍生息，充當起工廠環境監測的“哨兵”。

寶鋼股份上海總部

隨著經濟下行風險加劇，勞動力成本上升，鋼鐵工業在“料峭寒冬”中前行。而經濟的可持續高質量發展對于產品質量和性能的要求不斷提高，特別是“城市工廠”的命題如何破解給鋼鐵企業帶來了全新挑戰。

作為行業領軍者的寶鋼同樣面臨著勞動力成本劣勢和部分設備低能效的“痛點”。而隨著寶鋼與武鋼的強強聯合，規模擴大的同時，制造管理效率亟待加強。寶鋼希望繼續保持全球競爭力，途經便是實現制造的數字化轉型，而首選的合作伙伴便是西門子。

用曾任寶鋼集團董事長的徐樂江的話說，“世界領先的鋼鐵企業和世界領先的自動化、信息化企業理應攜手探索出智能制造的路徑和標準，為鋼鐵產業轉型升級提供示范，也為中德合作樹立標桿。”

但寶鋼的數字化征途與大多數企業不同。一方面，寶鋼早已具備很高的自動化和信息化水平。早在30年前，寶鋼就已開始使用企業資源計劃系統（ERP）和制造執行系統（MES）。上世紀九十年代，寶鋼的工人已有很高的專業素養，且90%以上已經在寬敞明亮的計算機中控室里工作。但其工序和工序之間、上下游之間、運維、物流、許多單體設備以及細分環節還有很大的空間，可以進一步提升勞動生產率和能效。

另一方面，當許多企業還未厘清“工業4.0”的概念時，寶鋼已在有策略、有步驟地持續投入，并形成了專門的組織架構和團隊，以戰略的眼光去嘗試和探索。正如現任寶武集團董事長陳德榮強調的，未來的項目需要以智能制造的標準建設。

“這對西門子是一大挑戰，但也是難得的機遇。只有與強大的伙伴同行，我們才能實現飛躍。西門子想要的不只是訂單，還有經驗和價值創造。”西門子中國過程工業與驅動集團寶武西門子聯合探索工業4.0項目負責人陳江寧表示。

“我們和寶鋼深度合作，抓住薄弱環節，從藍圖規劃到可行性研究，定義了12個研究模塊，結合人工智能、大數據和增強現實等最新技術，由點及面地探索鋼鐵行業實現數字化企業的路徑和方向。”他補充道。

數據：粹煉鋼鐵業核心價值

根據寶武和西門子的共同規劃，雙方短期目標是在2016年以“1580熱軋智能車間”為基礎實施先導項目落地，中期目標是在2~3年內建立并完善鋼鐵行業“智能制造（工業4.0）”框架，協助寶武開展方案策劃和實踐。而長期目標則是建立產業生態圈，與其他行業一起探索“智能制造”的商業化模式。

據陳江寧介紹，前兩個目標已經基本達成，很多子項目已經或正在系統化地落地實施。

作為第一個“試驗田”的熱軋1580產線投產于上世紀九十年代，年產熱軋卷400萬噸。產線的自動化和信息化基礎較好，但與世界一流水平相比，在產品質量和關鍵消耗指標等方面仍有一定差距。

為此，西門子團隊利用工廠工程設計和管理軟件COMOS，為產線的關鍵機架設備建立了數字化模型，通過“數字化雙胞胎”幫助儀表、機械和電氣等不同專業的人員協同工作，實現精細化運維。而西門子控制器和無線射頻識別技術（RFID）讓智能機器人有了“智慧的大腦”，自動完成為軋輥補充潤滑油的任務，不僅提高了補油作業的精準度和效率，杜絕人工操作的安全隱患，也降低了勞動力成本。而西門子全集成自動化系統（TIA）的應用則幫助主軋電機的冷卻風機提升能效，投資當期收回。

西門子技術支持的軋輥補油機器人

隨著版圖的擴大，寶武的生產基地遍及上海、武漢、湛江、南京、烏魯木齊和韶關等地，如何實現多基地的高效運維成為了新的課題。西門子以COMOS和Walkinside等軟硬件支持寶鋼打造虛擬遠程運維平臺，實現遠程智能監控和診斷，以及故障預警和設備壽命預測，為工廠全生命周期的運維提供支持。

目前，該平臺在1580熱軋車間試點情況良好，報警準確率超過80%，趨勢性故障漏報為零。雙方也正積極探索西門子基于云的開放式物聯網操作系統MindSphere與之對接。

大塊頭有大智慧

而在寶鋼位于南京的梅山基地，數字化技術正讓一臺臺笨重的大型起重機變得“身姿輕盈”。

在梅鋼第一煉鋼廠，工作人員在20米高空中的駕駛室輕輕按下“確認鍵”，看似笨拙的250噸起重機就像長了“火眼金睛”一般，自動避開障礙物，靈巧地把一爐1600多攝氏度的滾燙鋼水高高吊起，到達目標位置，再來個90度“前空翻”，一滴不漏地把鋼水澆筑到模具當中。

在過去，“吊鋼水”全靠經驗豐富的資深操作員，他們往往高度緊張、手忙腳亂，稍有半點差池便可能造成難以挽回的損失。也正因其高難度和高風險性，“鋼包吊”長期被視為起重機智能化領域難以觸碰的“禁區”。

西門子攜手梅鋼和太原重工集團，敢為人先，率先打破“禁區”，打造出中國首臺智能化液態熔融金屬吊運行車，填補了行業內一項長期的空白。自2018年3月27日成功投運以來，這個“聰明”的大家伙始終保持平穩運行。

中國首臺智能化液態熔融金屬吊運行車運行良好

這臺智能起重機是基于西門子Simocrane工藝平臺打造，集成了防搖控制系統等智能軟件和PLC、變頻器、無線通訊設備等自動化硬件。它能夠通過智能算法，實現最優路徑，將鋼水包精確運達指定位置，全程無需人工干預，一鍵巡航。它整套動作行云流水，儼然一個身懷絕技的“武林高手”。這不僅大大降低了操作人員的勞動強度，也提高了作業安全性、穩定性和生產效率。

此外，西門子解決方案還提供眾多附加價值。例如CeNit直線運行控制器具備自動糾偏功能，減少對起重機鐵輪和鋼軌的磨損，降低維護成本。而主動型電源模塊（ALM）則大幅度地實現了能量回饋。起重機管理系統（CMS）和遠程起重機管理系統（RCMS）將設備產生的大數據轉化為智能數據。一旦設備發生故障，即使是毫無經驗的維護人員在系統指導下也能迅速定位故障位置，在最短時間內解決問題。

揚帆起航

“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”。盡管有著堅實的起步，寶鋼和西門子的數字化愿景將不會一蹴而就。雙方共同的長遠構想是要建立一個全透明的數字化鋼廠，逐步在數字化空間里建設一個與現實并行一致的虛擬工廠，實現快速響應并滿足個性化需求，且交付高品質產品的制造模式，運維模式則實現從事后處理到事先預防的轉變。

這一美好愿景可在建設中的寶武集團新型炭材料工廠初見端倪。這座嶄新的數字化工廠將形成鋰電池負極材料、電爐煉鋼超高功率電極、碳纖維制品三大產業鏈，尤其電爐煉鋼是鋼鐵工業的未來發展方向。

在這里，用于工程文檔管理的西門子COMOS系統和保障安全穩定生產的Simatic PCS7系統高度集成，實現從“數字化設計”到“數字化交付”，讓設計數據直接應用于DCS工程階段，大大縮短系統組態和文檔檢索時間。西門子基于“縱深防御”理念的態勢感知工控安全解決方案能幫助工廠保護信息安全和網絡防護，支持多基地協同運維。不僅如此，人工智能、邊緣計算、增強現實和工業云等前瞻性科技都有計劃在這里落地開花。

通過這些已經實施和正在探索的新技術，西門子預計將幫助工廠降低不合格品率28%，提升運營效率30%，延長設備有效作業時間35%。

不僅如此，雙方還在智能制造標準的研究和數字化人才培養方面取得了豐碩的成果。在過去兩年間，雙方不僅組織了100多場培訓和技術交流，西門子還與寶武人才院攜手探索智能制造人才的系統化培養，并與寶鋼技術一起為智能制造國家標準的制定作出貢獻。

而用曾任寶鋼股份有限公司董事長的戴志浩的話說，“西門子在寶鋼建設階段、擴張階段，以及新時代均有卓越的貢獻。”

可以說過去四十年是寶鋼從無到有、開創奇跡的四十年，是寶鋼與西門子風雨同舟、并肩奮進的四十年，更是中國鋼鐵工業轉型升級的四十年。在數字化浪潮奔騰而來的今天，人們有理由相信，西門子與寶鋼這對志氣相投的老朋友將繼續攜手同行，譜寫鋼鐵工業新的奇跡。

摘自《自動化博覽》2019年1月刊