اتوماسیون در تولید فولاد – افزایش کارایی و کیفیت

تغییر استراتژیک به سمت اتوماسیون در تولید فولاد

صنعت جهانی فولاد در حال تجربه یک تغییر الگو است که ناشی از افزایش هزینه‌های عملیاتی، افزایش تقاضا برای کیفیت، پایداری و رقابت شدید در سراسر جهان است. فرآیندهای تولید فولاد که به شدت به عملیات دستی متکی بودند، دیگر نمی‌توانند نیازهای تولید فعلی را برآورده کنند. در نتیجه، اتوماسیون در فرآیند ساخت فولاد دیگر یک مزیت رقابتی برای یک نیاز استراتژیک نیست. تولید فولاد با اتوماسیون به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که از توان عملیاتی بهتر، کنترل کیفیت بیشتر، مصرف انرژی ایمن‌تر و کارآمدتر و اتکای کمتری به کار دستی برخوردار باشند.

تولیدکنندگان فولاد به مدل‌های هوشمند تولید فولاد روی آورده‌اند که شامل استفاده از فناوری دیجیتال، ردیابی زنده و تصمیم‌گیری هوشمند در سراسر زنجیره ارزش است. از زمان پردازش مواد اولیه تا کارخانه‌های نورد و خطوط تولید، فناوری‌های اتوماسیون در حال تغییر نحوه اداره کارخانه‌های فولاد در محیط صنعتی امروزی هستند که بیشتر مبتنی بر داده است.

تکامل اتوماسیون در تأسیسات تولید فولاد

استفاده از اتوماسیون در کارخانه‌های فولاد طی چند دهه به طور قابل توجهی در حال توسعه بوده است. اتوماسیون اولیه مبتنی بر مکانیزاسیون و سیستم‌های کنترل فرآیند ساده بود که هدف آنها تثبیت عملیات بود. اتوماسیون پیچیده مدرن کارخانه‌های فولاد چیزی فراتر از حلقه‌های کنترل صرف است. آنها کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی، سیستم‌های کنترل توزیع‌شده، حسگرهای صنعتی، بینایی ماشین، رباتیک و هوش مصنوعی را در حوزه‌های تولیدی بسیار پاسخگو ادغام می‌کنند.

اتوماسیون معاصر تولید فولاد، امکان بهینه‌سازی فرآیند در لحظه کوره‌های بلند، کوره‌های قوس الکتریکی، ماشین ریخته‌گری پیوسته و فرآیندهای نورد را فراهم می‌کند. این سیستم‌ها دائماً در حال جمع‌آوری و پردازش اطلاعات مربوط به دما، فشار، محتوای شیمیایی و عملکرد مکانیکی هستند و به تولیدکنندگان فولاد این امکان را می‌دهند که علاوه بر کاهش ضایعات و دوباره‌کاری، کیفیت ثابتی از محصولات خود را حفظ کنند.

تولید هوشمند فولاد و ظهور کارخانه‌های فولادسازی دیجیتالی

تولید هوشمند فولاد، ادغام اتوماسیون، دیجیتالی شدن و تجزیه و تحلیل هوشمند در تأسیسات تولید فولاد است. ماشین‌آلات، سیستم‌ها و افراد از طریق شبکه‌های صنعتی و پلتفرم‌های دیجیتال در یک مجموعه تولید فولاد کارخانه‌ای هوشمند به هم متصل هستند. این شبکه متصل است و از این رو جریان روان داده‌ها را بین واحدهای تولیدی، سیستم‌های کیفیت، تیم‌های نگهداری و ابزارهای برنامه‌ریزی سطح سازمانی امکان‌پذیر می‌کند.

کارخانه‌های فولاد هوشمند مبتنی بر فناوری‌های اتوماسیون در تولید فولاد هستند که امکان تصمیم‌گیری پیشگیرانه و نه واکنشی را فراهم می‌کنند. سیستم‌های اتوماسیون سطح بالا قادر به پیش‌بینی انحراف فرآیند، خرابی تجهیزات یا نقص کیفیت قبل از وقوع آن خواهند بود. این تبدیل عملیات اصلاحی به پیش‌بینی‌کننده، به تولیدکنندگان فولاد در افزایش دسترسی به کارخانه‌ها، برنامه‌ریزی تولید و به حداقل رساندن زمان از کارافتادگی غیرمنتظره کمک می‌کند.

راهکارهای اتوماسیون صنعتی فولاد در مراحل اصلی تولید

راهکارهای اتوماسیون فولاد در صنعت، در تمام فرآیندهای مربوط به تولید فولاد، از آماده‌سازی مواد اولیه گرفته تا تحویل محصول نهایی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیستم‌های خودکار جابجایی مواد، دوزبندی دقیق و تغذیه منظم مواد اولیه در کوره‌ها را تضمین می‌کنند تا تغییرات مداوم و نتایج متالورژیکی بهتری حاصل شود.

در طول فرآیندهای فولادسازی و پالایش، تولید فولاد روشی از اتوماسیون را تشکیل می‌دهد که به تنظیم دقیق ترکیب شیمیایی و دمای گرمایش کمک می‌کند. سیستم‌های افزودن آلیاژ، واحدهای کنترل دما و سیستم‌های متالورژی پاتیل خودکار، یکنواختی را افزایش داده و وابستگی به اپراتورها را کاهش می‌دهند. فناوری‌های اتوماسیون در فرآیندهای ریخته‌گری مداوم و نورد برای ارائه ضخامت، کیفیت سطح و دقت ابعادی ثابت محصولات فولادی مورد نیاز هستند.

کارخانه‌های فولاد همچنین فرآیندهای پایین‌دستی شامل عملیات حرارتی، پرداخت سطح، بازرسی و بسته‌بندی را به صورت خودکار انجام می‌دهند که به تضمین کیفیت و قابلیت ردیابی از ابتدا تا انتها کمک می‌کند.

رباتیک در تولید فولاد و عملیات پرخطر

استفاده از رباتیک در تولید فولاد به دلیل ناامن بودن شرایط فولادسازی، اهمیت روزافزونی پیدا کرده است. دمای بسیار بالا، کار با فلزات مذاب و جابجایی سنگین مواد، خطرات زیادی را برای کارگران انسانی به همراه دارد. با خودکارسازی و رباتیک کردن، این خطرات به حداقل می‌رسند زیرا با مشاغل خطرناک، یکنواخت و چالش‌برانگیز فیزیکی جایگزین می‌شوند.

سیستم‌های رباتیک به طور گسترده در کارخانه‌های فولاد در بازرسی کوره‌ها، نگهداری نسوز، جوشکاری، برش و جابجایی تخته‌ها به کار گرفته می‌شوند. استفاده از ربات‌های کنترل‌شده با بینایی با حسگرهای پیشرفته می‌تواند برای انجام کارهای دقیق در محیط گرم با حداقل دخالت انسان مورد استفاده قرار گیرد. هنگامی که رباتیک با اتوماسیون در فرآیند تولید فولاد ترکیب می‌شود، شرکت می‌تواند ایمنی در محل کار و همچنین ثبات فرآیندهای عملیاتی را افزایش دهد.

چگونه اتوماسیون، بهره‌وری تولید فولاد را بهبود می‌بخشد

برای تعیین اینکه اتوماسیون چگونه بر کارایی تولید فولاد تأثیر می‌گذارد، لازم است در مورد اثرات اتوماسیون بر توان عملیاتی، استفاده از منابع و ثبات عملیات تحقیق شود. اتوماسیون تولید فولاد، تنوع فرآیندها را که ناشی از تنظیمات دستی است، از بین می‌برد و عملیات را علیرغم شرایط متغیر مواد اولیه یا انرژی، ثابت نگه می‌دارد.

سیستم‌های بسیار خودکار مورد استفاده برای مدیریت کارخانه‌های فولاد می‌توانند با کنترل عملکرد کوره، به حداقل رساندن اتلاف گرما و افزایش راندمان حرارتی، مصرف انرژی را بهینه کنند. اتوماسیون در کنترل فرآیند، هدررفت مواد را کاهش می‌دهد و همچنین به دلیل دقت در دستورالعمل‌های تولید، نرخ بازده را افزایش می‌دهد. اتوماسیون تولید فولاد به دلیل امکان ایجاد تغییرات در زمان واقعی، امکان حفظ سطح بالایی از تولید را بدون کاهش کیفیت یا افزایش هزینه‌ها فراهم می‌کند.

بهبود کیفیت از طریق فناوری‌های اتوماسیون

یکی از مهمترین مسائل در تولید فولاد، ثبات کیفیت در صنایعی مانند خودرو، ساختمان و انرژی است. اتوماسیون تولید فولاد در مرکز ارائه محدودیت‌های کیفی نزدیک و رعایت الزامات بین قاره‌ای قرار دارد.

سیستم‌های بینایی ماشین و تست غیرمخرب ماشین، سیستم‌های بازرسی خودکاری هستند که عیوب سطحی و داخلی و همچنین انحرافات ابعادی را در مرحله نوک پستان شناسایی می‌کنند. این سیستم‌ها بلافاصله اقدامات اصلاحی را انجام می‌دهند و این امر تضمین می‌کند که محصولی که معیوب است، دیگر در خط تولید ادامه پیدا نکند. اتوماسیون در کارخانه‌های فولاد با ایجاد پاسخگویی کامل و اعتماد مشتری، به ردیابی کامل نیز کمک می‌کند و پارامترهای تولید را با اطلاعات کیفیت نهایی تولید شده مرتبط می‌سازد.

مزایای اتوماسیون در تولید فولاد برای عملکرد تجاری

اتوماسیون در تولید فولاد نه تنها از نظر بهبود عملیات، بلکه در عملکرد تجاری نیز قابل اجرا است. کارخانه‌های فولاد خودکار همچنین هزینه عملیاتی کمتری دارند زیرا وابستگی کمتری به نیروی کار دارند، راندمان انرژی بالایی دارند و دوباره‌کاری کمتری انجام می‌دهند. نتیجه، افزایش پایداری فرآیند است که منجر به خروجی قابل پیش‌بینی می‌شود که می‌تواند در تعهد بهتر به تحویل و رضایت مشتری مورد استفاده قرار گیرد.

بهینه‌سازی نیروی کار در تولید فولاد همچنین توسط اتوماسیون پشتیبانی می‌شود که نقش کارکنان را از حالت دستی تغییر می‌دهد و فعالیت‌های نظارتی، تحلیلی و تعمیر و نگهداری محور را فراهم می‌کند. چنین تغییری بهره‌وری نیروی کار را افزایش می‌دهد و مهارت‌ها را با نیازهای صنعتی معاصر مطابقت می‌دهد. علاوه بر این، پروژه‌های تولید فولاد هوشمند از طریق کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف انرژی و ضایعات مواد، عملکرد پایداری بهتری را بهبود می‌بخشند.

سیستم‌های اتوماسیون پیشرفته برای یکپارچه‌سازی کارخانه‌های فولاد و صنعت ۴.۰

سیستم‌های اتوماسیون پیشرفته جدید کارخانه‌های فولاد، انطباق بیشتری با اصول صنعت ۴.۰ پیدا می‌کنند. این سیستم‌ها، اتوماسیون و پلتفرم‌های اینترنت اشیا صنعتی، تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر و هوش مصنوعی را برای ایجاد محیط‌های تولید خود-بهینه ترکیب می‌کنند. داشبوردهای بلادرنگ به مدیران کارخانه اجازه می‌دهند داده‌های تولید، وضعیت تجهیزات و شاخص‌های کیفیت را مشاهده کنند.

اتوماسیون تولید فولاد و تجزیه و تحلیل مبتنی بر هوش مصنوعی، امکان توسعه برنامه‌های تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌شده را فراهم می‌کند که خرابی‌های پیش‌بینی‌نشده تجهیزات را از بین می‌برد. تولیدات فولاد: دوقلوهای دیجیتال، شبیه‌سازی‌های کامپیوتری از فرآیندهای عملیاتی یک کارخانه خاص هستند که تولیدکننده را قادر می‌سازد تا تغییرات مختلف را آزمایش کرده و پیامدهای آن را قبل از اجرا ارزیابی کند، خطرات را به حداقل برساند و دقت تصمیمات را افزایش دهد. چنین هوشی، کارخانه‌های فولاد را به عملیات پویا و مبتنی بر داده تبدیل می‌کند که می‌توانند برای پاسخگویی سریع به نیازهای بازار مورد استفاده قرار گیرند.

اتصال زنجیره تامین و تولید فولاد کارخانه هوشمند

مفهوم تولید هوشمند فولاد کارخانه‌ای محدود به اتوماسیون کارگاهی نیست، بلکه به یکپارچه‌سازی زنجیره تأمین و هماهنگی در سطح سازمان نیز گسترش می‌یابد. اتوماسیون کارخانه‌های فولاد، اطلاعات تولید را به راهکارهای کنترل موجودی، لجستیک و سفارش مشتری مرتبط می‌کند تا جریان کارآمدی بین مواد اولیه و کالاهای نهایی وجود داشته باشد.

اتوماسیون تولید فولاد با ارائه وضعیت تولید محصول، زمان مواد و تحویل به صورت بلادرنگ، قابلیت مشاهده زنجیره تأمین را افزایش می‌دهد. این قابلیت مشاهده، تولیدکنندگان فولاد را قادر می‌سازد تا موجودی‌ها، زمان تحویل و حساسیت به نیازهای مشتریان را ساده‌سازی کنند. چنین ارتباطی یکی از عناصر تمایز در یک بازار بسیار رقابتی است.

چالش‌ها و ملاحظات در اتوماسیون تولید فولاد

اگرچه مزایای آن کاملاً قانع‌کننده است، اما اتوماسیون در تولید فولاد نیاز به بررسی و سرمایه‌گذاری دارد. پیاده‌سازی سیستم‌های اتوماسیون جدید در داخل کارخانه‌های فولاد فعلی ممکن است به دلیل محدودیت‌های تجهیزات و زیرساخت‌های قدیمی پیچیده باشد. جنبه دیگری که می‌تواند به عنوان یک ملاحظه حیاتی در نظر گرفته شود، امنیت سایبری است، زیرا سیستم‌های مرتبط با تولید فولاد به طور فزاینده‌ای به هم مرتبط و مبتنی بر داده هستند.

استراتژی‌های اتوماسیون از نوع موفق، مستلزم ترکیبی از تولیدکنندگان فولاد، ارائه‌دهندگان راه‌حل‌های اتوماسیون و شرکای فناوری است. مهارت‌های کارکنان باید از طریق ارتقای مهارت افزایش یابد تا بتوانند سیستم‌های خودکار را به طور مثبت اداره، نگهداری و بهینه‌سازی کنند. حتی با این وجود، مزایای عظیم اتوماسیون در کارخانه‌های فولاد در درازمدت وجود دارد که بسیار فراتر از مقاومت اولیه است.

آینده اتوماسیون در تولید فولاد

آینده اتوماسیون در تولید فولاد با استقلال بیشتر، هوش و پایداری تعریف می‌شود. با رشد روزافزون فناوری‌های اتوماسیون در صنعت تولید فولاد، کارخانه‌های فولاد به سمت عملیات خودکار با مشارکت بسیار کم انسان سوق داده خواهند شد. هوش مصنوعی در بهینه‌سازی فرآیندها، پیش‌بینی کیفیت و پیش‌بینی تقاضا اهمیت بیشتری خواهد داشت.

تولید هوشمند فولاد همچنین با استفاده کارآمد از انرژی و فراهم کردن امکان استفاده از سایر اشکال انرژی، به صنعت کمک می‌کند تا به سمت تولید سبزتر روی آورد. اتوماسیون در تولید فولاد همچنان یک عامل بسیار حیاتی برای تولیدکنندگان فولادی خواهد بود که برای دستیابی به رقابت‌پذیری، تاب‌آوری و پایداری در بازار جهانی در حال تغییر تلاش می‌کنند.

نتیجه‌گیری

اتوماسیون در تولید فولاد اساساً نحوه تولید، جابجایی و تحویل فولاد را متحول می‌کند. اتوماسیون فرآیند تولید فولاد به تولیدکنندگان این فرصت را می‌دهد که کارآمدتر باشند، کیفیت بالاتری تولید کنند، ایمنی خود را افزایش دهند و عملکرد تجاری خود را بهبود بخشند.</p>

از آنجایی که رباتیک در بخش تولید فولاد و مدل‌های تولید فولاد کارخانه هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد، فناوری‌های اتوماسیون اساس کارخانه‌های فولاد معاصر و سازگار با آینده را تشکیل می

‌دهند.</p>

با توجه به اینکه صنعت فولاد همچنان از نظر اقتصادی، زیست‌محیطی و عملیاتی با مشکلاتی مواجه است، راهکارهای اتوماسیون صنعتی فولاد در درازمدت در قلب نوآوری و پایداری قرار خواهد

گرفت. در محیط صنعتی که به سرعت در حال تغییر است، اتوماسیون دیگر یک انتخاب نیست، بلکه برای تولیدکنندگان فولادی که می‌خواهند در رقابت باقی بمانند، به یک ضرورت تبدیل شده است.

منبع : Steel Technology

برای مشاهده دانشنامه‌های بیشتر در زمینه فولاد و آهن آلات کلیک کنید