10 инновационных технологий для развития сталелитейной промышленности

Сталелитейная промышленность применяет современные технологии, такие как искусственный интеллект, цифровые двойники, блокчейн и водородное производство стали, чтобы ускорить процесс, снизить затраты и уменьшить вред для окружающей среды.

Например, оптимизация печей с помощью искусственного интеллекта помогает экономить энергию, а цифровые двойники позволяют в реальном времени моделировать производственные процессы, повышая их эффективность и снижая количество отходов.

Растущий спрос на экологичные и эффективные методы производства делает эти технологии всё более востребованными.

1. Аддитивное производство

3D-печать, или аддитивное производство (AM), позволяет изготавливать сложные геометрические формы с минимальными отходами материала.

Лазерное наплавление порошка (LPBF) и прямое энергетическое осаждение (DED) — технологии, которые позволяют быстро изготавливать стальные детали. В LPBF лазерные лучи расплавляют мелкий стальной порошок, создавая высокодетализированные структуры. DED позволяет ремонтировать и изготавливать крупные детали, нанося стальную проволоку или порошок непосредственно в нужных местах. Эти технологии повышают гибкость производства и сокращают сроки изготовления деталей из стали.

3 практических примера использования аддитивного производства стали

• Изготовление инструментов на заказ. AM производит инструменты по индивидуальным заказам на основе цифровых проектов. Это позволяет отказаться от традиционных методов изготовления, ускорить производство и сделать конструкции более гибкими. В результате сроки изготовления сокращаются, а затраты снижаются.
• Серийное производство. Мелкосерийное производство с помощью AM сокращает затраты на наладку и отходы материалов. Производители стали могут быстро реагировать на запросы рынка и повышать эффективность производства.
• Быстрое прототипирование. С помощью AM можно быстро создавать и тестировать физические прототипы. Эта технология позволяет улучшать дизайн продукции перед полномасштабным производством.

SAAM

Шведский стартап SAAM производит стальные детали большого размера для 3D-печати. Компания сочетает сварку с современными системами измерения, контроля и анализа, чтобы создавать компоненты с сохранением или улучшением свойств материала.

SAAM использует собственные разработки для производства сложных и вращательно-симметричных деталей. Такой подход позволяет сократить время производства, повысить энергоэффективность и получить больше деталей из меньшего количества металла.

2. Искусственный интеллект

Искусственный интеллект помогает сделать производство более эффективным благодаря машинному обучению, прогнозной аналитике и автоматизации.

Алгоритмы искусственного интеллекта анализируют производственные данные в реальном времени, что позволяет принимать более взвешенные решения и настраивать процессы для обеспечения стабильного качества продукции. Например, плавку и литьё.

Также искусственный интеллект прогнозирует отказы оборудования на основе данных датчиков и заранее планирует обслуживание техники. Это позволяет избежать незапланированных простоев.

Кроме того, ИИ помогает оптимизировать использование энергии на производстве, снижая затраты и выбросы.

3 практических примера использования искусственного интеллекта в металлургии

• Контроль качества с помощью ИИ: анализ данных в реальном времени помогает обнаружить дефекты на ранних стадиях производства стали. Это снижает количество отходов, повышает однородность продукции и минимизирует повторную обработку.
• Прогнозирование рыночного спроса с использованием алгоритмов ML: анализ исторических данных о продажах, рыночных тенденций и внешних экономических показателей помогает согласовать производственные графики с реальным спросом, предотвратить перепроизводство и снизить затраты на складские запасы.
• Снижение энергопотребления: Системы на базе искусственного интеллекта отслеживают энергопотребление в производстве и дают рекомендации, как его оптимизировать. Производители экономят ресурсы и снижают выбросы углекислого газа, устраняя нерациональное использование энергии.

MeghaAI

Индийский стартап MeghaAI разрабатывает платформу на основе искусственного интеллекта и машинного обучения, которая в режиме реального времени визуализирует потоковые и исторические данные. Это помогает оптимизировать работу сталелитейных заводов, повысить эффективность и улучшить процесс принятия решений.

Платформа отслеживает ключевые показатели эффективности (KPI), обнаруживает аномалии и анализирует тенденции. Для этого в неё интегрированы специальные инструменты. Также платформа предлагает цифровой 3D-двойник и облачный рендеринг, что позволяет быстро обрабатывать данные даже на устройствах низкого класса. Благодаря этому производители стали могут повысить эффективность работы, сократить время простоя и увеличить производительность.

3. Дополненная реальность и виртуальная реальность

AR и VR помогают визуализировать производственные процессы, что делает принятие решений более эффективным. AR имитирует опасные условия или сложные операции с оборудованием и улучшает обучение персонала. VR создаёт детальные виртуальные модели производственных процессов.

Интеграция AR и VR с аналитикой данных и искусственным интеллектом позволяет производителям контролировать производственные системы, выявлять неэффективность и оптимизировать работу.

3 практических примера использования AR и VR в металлургии

• AR и VR в обучении технике безопасности. AR и VR создают иммерсивную среду без риска, где работники могут отработать действия в опасных ситуациях. Это помогает лучше распознавать опасности и улучшать протоколы безопасности, снижая количество несчастных случаев на производстве.
• AR и VR для проектирования и визуализации. Инженеры могут создавать, изменять и взаимодействовать с 3D-моделями стальных конструкций до их физического строительства. Это упрощает проектирование и снижает количество дорогостоящих ошибок.
• Моделирование процессов. В виртуальной среде можно тестировать различные конфигурации производственных процессов и устранять потенциальные проблемы. Это повышает эффективность и оптимизирует процессы, сокращая время простоя предприятия.

RoT STUDIO

Стартап RoT STUDIO из Турции разрабатывает платформу для VR-обучения и проектирования. Она позволяет создавать сценарии без написания кода.

На платформе можно импортировать 3D-модели объектов, чтобы визуализировать и проверять прототипы в интерактивной VR-среде. Методология drag-and-drop помогает создавать сценарии обучения процедурам. Это решение подходит для обучения сотрудников.

Платформа даёт возможность взаимодействовать с моделью в реальном времени, проводить измерения, настраивать материалы и освещение. Всё это повышает эффективность проектирования и обучения в сталелитейной промышленности.

4. Большие данные и аналитика

Интеграция решений в области больших данных и аналитики помогает металлургам эффективнее управлять важными производственными данными и принимать решения на основе полученной информации. Это также улучшает прогнозирование спроса и управление запасами, что оптимизирует цепочку поставок. В результате снижаются производственные затраты, уменьшается количество отходов, а графики производства соответствуют рыночному спросу.

3 практических примера использования больших данных и аналитики в металлургии

• Управление цепочкой поставок с помощью аналитики и больших данных позволяет отслеживать материалы в реальном времени: от сырья до готовой продукции. Это даёт возможность прогнозировать задержки в цепочке поставок, поскольку данные консолидируются из разных источников: логистика, производство и поставщики.
• Анализ данных на разных этапах производства стали (разливка, прокатка, термообработка) помогает выявить неэффективные процессы. Благодаря этому можно оптимизировать параметры, такие как температура и скорость. В результате повышается качество продукции, улучшаются производственные циклы и снижаются энергозатраты. Всё это ведёт к сокращению эксплуатационных расходов.
• Передовые аналитические решения помогают прогнозировать отказы оборудования. Они анализируют данные датчиков и выявляют закономерности, которые сигнализируют о возможных поломках. Это позволяет проводить обслуживание до возникновения поломок и тем самым продлевать срок службы оборудования и обеспечивать его стабильную работу.

CloudForge

Стартап CloudForge из США упрощает управление рабочими процессами в металлосервисных центрах с помощью облачной аналитической платформы на основе искусственного интеллекта.

Платформа позволяет обновлять информацию в реальном времени, осуществлять интеллектуальный поиск и автоматически перезаказывать товары для оптимизации складских запасов и снижения затрат. Она также упрощает котировки и управление заказами на продажу, ускоряя их выполнение.

Кроме того, платформа помогает выявлять тенденции, улучшать планирование производства и операций, а также сокращать сроки выполнения заказов.

5. Блокчейн

Блокчейн позволяет производителям стали отслеживать материалы на всех этапах создания продукции и обеспечивает подотчётность. Это даёт возможность создавать цифровые паспорта материалов для каждого продукта.

Благодаря смарт-контрактам, автоматизируются такие процессы как расчёты по платежам и проверка соответствия требованиям. Это снижает административные издержки и повышает эффективность работы.

3 практических случая использования блокчейна в металлургии

• Прослеживаемость продукции. Цифровые бухгалтерские книги фиксируют каждый этап производства стали. Это обеспечивает подлинность и качество продукции, а также позволяет отследить происхождение материалов.
• Отслеживание товарных запасов. Блокчейн обновляет данные об инвентаризационных операциях в режиме реального времени. Это позволяет отслеживать уровень запасов стали в разных местах, что улучшает управление запасами и процесс принятия решений.
• Интеллектуальные контракты. Автоматизация выполнения контрактов между поставщиками, производителями и клиентами инициирует платежи или отгрузки на основе заранее определённых условий. Такие самоисполняющиеся контракты сокращают административные задержки и количество споров.

DigiKerma

Стартап DigiKerma разрабатывает платформу CarbonKerma для торговли углеродными кредитами. Углеродные кредиты получают в результате улавливания, утилизации и хранения углерода (CCUS).

Компания улавливает углерод из производства стали с помощью CCUS и хранит его в подземных геологических формациях. Уловленный CO2 токенизируется в CKT с использованием блокчейна. Это позволяет производителям стали достичь своих целей по снижению выбросов углерода.

6. CleanTech

CleanTech объединяет экологичные технологии для снижения выбросов и потребления энергии.

H2-DRI — это инновационный метод, который использует экологически чистый водород вместо углеродного топлива. Это позволяет уменьшить выбросы углекислого газа.

Ещё одна технология — электролиз расплавленного оксида. Она позволяет производить железо без прямых выбросов CO₂, используя электричество.

Электродуговые печи на возобновляемой энергии заменяют традиционные доменные печи. Благодаря этому оптимизируется энергоэффективность и сокращается использование ископаемого топлива. Эти технологии улучшают производство стали, чтобы оно соответствовало экологическим нормам и рыночному спросу на «зелёную» сталь.

3 практических примера использования чистых технологий в металлургии

• Утилизация отходов. CleanTech позволяет повторно использовать отходы производства, такие как шлак и пыль. Это уменьшает количество отходов на свалках, снижает затраты на утилизацию и делает производство более экологичным.
• Системы улавливания углерода. Замена углеродоёмких процессов мониторингом и автоматическими настройками позволяет оптимизировать энергопотребление и минимизировать выбросы CO2. Так создаются низкоуглеродные модели производства.
• Экономия воды. Замкнутые системы водоснабжения перерабатывают и повторно используют воду в производстве. Это снижает потребление пресной воды и сброс сточных вод, а также сокращает эксплуатационные расходы.

H2Electro

Эстонский стартап H2Electro предлагает высокотемпературные электролизные ячейки (SOEC) для получения водорода. Этот водород можно использовать, например, в производстве экологически чистой стали.

В ячейках используются керамические материалы, и они работают при температурах от 800 до 850 °C. Это позволяет повысить эффективность использования электроэнергии и утилизировать отработанное тепло промышленных процессов. Ячейки устойчивы к воздействию серы и примесей, а также не требуют использования драгоценных металлов. Всё это снижает общие эксплуатационные расходы.

7. Облачные вычисления

С помощью облачных платформ производители управляют производственными данными в реальном времени. Это помогает оптимизировать рабочие процессы, снизить затраты и улучшить управление цепочками поставок.

Облачные системы дают доступ к данным для прогнозной аналитики, искусственного интеллекта и приложений машинного обучения. Гибридные и мультиоблачные стратегии обеспечивают гибкость и оптимальные условия работы, сохраняя устойчивость различных нагрузок и снижая риски.

Таким образом, облачные платформы помогают повысить операционную эффективность.

3 практических примера использования облачных вычислений в металлургии

• Планирование ресурсов с помощью облачных вычислений. Облачные вычисления собирают данные о производственных этапах, цепочках поставок и рыночных прогнозах на единой платформе. Это помогает корректировать графики производства и эффективно распределять ресурсы, снижая потери. Управление ресурсами осуществляется в режиме реального времени.
• Удаленный мониторинг и контроль с помощью облачных систем. Облачные системы собирают и анализируют оперативные данные с подключенных устройств и оборудования на разных предприятиях. Это позволяет управлять производственными процессами, быстрее реагировать на проблемы и сократить время контроля на объекте.
• Совместная работа. Благодаря облачным платформам инженеры, менеджеры и другие заинтересованные стороны могут совместно работать над проектами, обмениваться данными и вносить обновления в проект независимо от своего местоположения. Это улучшает командное взаимодействие, ускоряет процесс принятия решений и обеспечивает доступ к актуальной информации.

WiserSense

WiserSense предлагает набор облачных продуктов для мониторинга сталелитейного производства в режиме реального времени: OOne, OTemp, OSound, ORev и OGap. Они повышают эффективность работы и улучшают состояние оборудования.

Продукты непрерывно отслеживают важные параметры, чтобы предотвратить выход оборудования из строя. Это позволяет сократить расходы на техническое обслуживание, продлить срок службы оборудования и повысить его устойчивость.

8. Технологии подключения

Технологии подключения позволяют обмениваться данными в реальном времени, что повышает эффективность работы.

Например, оптоволоконные сети обеспечивают стабильную связь с низкой задержкой между автоматизированными системами и цифровыми блоками управления для оптимизации координации на производстве.

Частные сети с поддержкой 5G улучшают связь для мобильных и автономных систем, таких как беспилотные краны и автономные автомобили для технического обслуживания. Это позволяет повысить гибкость и минимизировать вмешательство человека в опасных зонах.

Сверхнадёжные сети Ethernet обеспечивают синхронную связь между прецизионным оборудованием для жёсткого контроля процессов в таких областях, как прокатные станы и литейные агрегаты.

3 практических примера использования технологий связи в металлургии

• Технологии подключения позволяют оборудованию обмениваться данными и инструкциями без участия человека. Это оптимизирует производственные процессы, повышает эффективность и скорость производства, сокращает количество ошибок.
• Решения по подключению обеспечивают доступ к оборудованию и системам предприятия в режиме реального времени из любого места. Это позволяет оптимизировать производственные графики, прогнозировать возможные сбои и реализовывать стратегии профилактического обслуживания.
• Обмен данными в реальном времени позволяет разным отделам, системам и участникам быстро получать доступ к актуальной информации из разных мест. Это ускоряет принятие решений, улучшает взаимодействие и позволяет оперативно корректировать работу для улучшения производственных показателей.

BeaconTrax

Канадский стартап BeaconTrax создаёт систему отслеживания активов и работников на основе Bluetooth low energy (BLE). Она обеспечивает видимость в реальном времени и эффективность работы на предприятиях по производству стали.

Маяки компании взаимодействуют с общезаводскими шлюзами и отслеживают местоположение, а также собирают данные о перемещении сотрудников, использовании оборудования и движении материалов. Это позволяет оптимизировать работу и сократить время простоя, повышая производительность труда и безопасность.

9. Интернет вещей

IoT-устройства собирают данные о работе оборудования и факторах окружающей среды в режиме реального времени. Это позволяет проводить техническое обслуживание, улучшать управление энергопотреблением и повышать операционную эффективность.

Интеграция IoT с искусственным интеллектом и облачными вычислениями помогает оптимизировать использование ресурсов, минимизировать время простоя, улучшить координацию, ускорить принятие решений и повысить безопасность.

3 практических случая использования IoT в металлургии

• Мониторинг оборудования с помощью IoT позволяет собирать данные в реальном времени и проводить анализ для прогнозирования. Это помогает предотвратить непредвиденные простои, обеспечивает непрерывность работы и снижает затраты на обслуживание.
• IoT также помогает оптимизировать энергопотребление. Сталелитейные компании могут использовать полученные данные для снижения затрат на электроэнергию как в штатном режиме, так и в периоды повышенного спроса.
• Устройства с поддержкой IoT отслеживают движение материалов, что сокращает время выполнения заказа, повышает точность инвентаризации и предотвращает дорогостоящие перебои в работе.

SenseLive

Индийский стартап SenseLive предлагает IoT-платформу для мониторинга активов и оборудования. Платформа собирает данные о состоянии оборудования, показателях производительности и потреблении энергии в режиме реального времени.

Эти данные позволяют проводить предиктивное техническое обслуживание на основе фактических условий. Функции системы включают настраиваемые оповещения, панель управления производительностью и контроль за состоянием активов. Это даёт возможность получить представление о состоянии оборудования и его потребностях в обслуживании.

10. Передовая робототехника

Коботы, автономные системы и роботы с искусственным интеллектом выполняют сложные и опасные задачи, заменяя человека в опасной среде. Они обрабатывают расплавленную сталь, контролируют качество продукции и транспортируют материалы, что повышает производительность и точность работы. А анализ данных в режиме реального времени помогает проводить предиктивное обслуживание.

3 практических примера использования передовой робототехники в металлургии

• Роботы автоматизируют сложные и точные задачи: резку, сварку и формовку. Это позволяет сократить отходы материалов, улучшить качество продукции и ускорить производство.
• Роботы с датчиками и алгоритмами искусственного интеллекта проверяют стальные изделия на дефекты. Это повышает точность и скорость проверок, снижает возвраты и затраты.
• Передовые роботы заменяют людей в опасных условиях: высокотемпературных печах или токсичных зонах. Это делает труд более безопасным и сокращает количество несчастных случаев при сохранении объёмов производства.

OIYA Tech

Австралийский стартап OIYA Tech предлагает роботизированные системы автоматизации для оптимизации процессов обработки материалов, сборки и крепления. Эти системы используют двойные роботизированные установки и сервоуправляемые механизмы для интеграции в сталелитейное производство. Они автоматизируют подбор и размещение балок, крепление винтов и перемещение материалов.

Эти системы повышают эффективность производства, снижают трудозатраты и риски безопасности, а также обеспечивают высокую точность выполнения работ. В их число входят автоматические системы крепления винтов и портальные роботы.

30.09.2024, 1264 просмотра.