Nu er steeds geavanceerdere kunstmatige-intelligentiesystemen ontstaan, wordt de staalindustrie geconfronteerd met een dringende druk om haar productieprocessen uit te breiden en te verfijnen.
De staalsector leidt de ontwikkeling van ‘slimme productie’-concepten en grijpt de kansen aan die de Vierde Industriële Revolutie biedt. Vanuit het perspectief van de industrie betekent deze revolutie volledig geautomatiseerde staalfabrieken waar personeel, producten en productiefaciliteiten met elkaar zijn verbonden via het Internet of Things (IoT).
Enorme datasets die via sensoren worden verzameld, worden voor analyse in kunstmatige-intelligentiesystemen ingevoerd. Dit optimaliseert niet alleen de productielijnen, maar genereert ook synergetische voordelen voor gehele faciliteiten.
POSCO's Smart Factory: data-gestuurde staalproductie
POSCO, dat de twee grootste staalfabrieken ter wereld exploiteert in Gwangyang en Pohang, Zuid-Korea, produceerde in 2016 41,6 miljoen ton staal. Via zijn eigen POSFrame-softwareplatform verzamelt POSCO enorme hoeveelheden sensorgegevens en verwerkt deze met behulp van AI.
Het ‘operationele brein’ van de moderne staalproductie
"Voorheen hadden we datawarehouses overal verspreid. Nu consolideren we alle gegevens op één gecentraliseerd platform", zegt JinSoo Park, directeur van POSCO's Smart Factory Project.
Als ‘operationeel brein’ blijft POSFrame leren. POSCO heeft ervaren personeel ingeschakeld om zijn AI-systemen te helpen trainen.
"Het grootste deel van onze technische expertise bevindt zich in de hoofden van onze operators en ingenieurs. We werken eraan om die kennis te extraheren en te codificeren tot wat we 'intelligentie' zouden kunnen noemen", legt Park uit.
Het managementprincipe dat wordt toegeschreven aan Peter Drucker-'Als je het niet kunt meten, kun je het niet beheren. Als je het niet kunt beheren, kun je het niet verbeteren'-is een leidende mantra geworden voor POSCO en andere staalproducenten.
Moderne staalbedrijven zoals Tenaris Veracruz in Mexico verwerken dagelijks enorme hoeveelheden gegevens.
Veiligheid, efficiëntie en productiviteit
Dr. Franz Androsch, directeur R&D en Innovatie bij de Oostenrijkse voestalpine Group, benadrukt dat uitgebreide documentatie van alle productieprocessen centraal staat in het concept van de Vierde Industriële Revolutie.
"Verschillende elektronische meet- en monitoringsystemen registreren, netwerken en gebruiken automatisch uitgebreide machine- en productparameters om machinebesturing te implementeren en de kwaliteit te garanderen. Dit maakt het eenvoudiger om stilstand te plannen, de productie-efficiëntie te verbeteren en een optimale kwaliteit te garanderen."
Operationele kennis-op de fabrieksvloer is de kern van slimme staalproductie-en de hoogoven blijft het hart van de fabriek.
Bij de geïntegreerde staalfabriek van voestalpine in Linz is opmerkelijke vooruitgang geboekt. Hoogovens vereisen continu opladen met afwisselende lagen cokes en flux om een uniforme, efficiënte gasstroom te garanderen. Voorheen was het detecteren van abnormale drukpatronen en temperatuurvariaties een uitdaging. Tegenwoordig heeft voestalpine met behulp van 3D-radartechnologie een alomvattend model ontwikkeld voor realtime meting van hoogovenomstandigheden, waardoor de opbrengst wordt verbeterd en de uitstoot wordt verminderd.
>Betrouwbare sensorprestaties in deze extreme omgevingen zijn afhankelijk van corrosie-bestendige legeringen en hoge- materialen-waar precisiemetaalverwerking een cruciale rol speelt.
De integratie van on-expertise met nieuwe technologieën maakt werkomgevingen veiliger. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation werkt eraan om gevaarlijke situaties te voorspellen voordat er ongelukken gebeuren.
Ingenieurs dragen slimme helmen die zijn uitgerust met camera's, sensoren voor gevaarlijke gassen en versnellingsmeters. Geofencing-technologie biedt positionering binnenshuis binnen planten. Als een werknemer een bekende gevarenzone betreedt, geeft de helm een waarschuwing. Op dezelfde manier worden er waarschuwingen geactiveerd als er een val of een abnormale positie wordt gedetecteerd.
De datarevolutie in de staalproductie
Datasets van staalproductieprocessen zijn al eerder verzameld, maar technologieën uit de Vierde Industriële Revolutie ontsluiten nieuwe mogelijkheden. Staalproducenten kunnen nu op verschillende manieren meer gegevens verzamelen uit enorme netwerken van slimme sensoren en systemen die communiceren via lokale netwerken.
Wanneer een stalen plaat bijvoorbeeld een opwarmoven binnengaat, monitoren lasersensoren de luchtinstroom en -uitstroom. De resultaten worden ingevoerd in AI-systemen om ervoor te zorgen dat de mat de juiste temperatuur bereikt. Warmtemetingen aan de boven- en onderkant van de mat worden vervolgens vergeleken om variaties te detecteren.
"Het beheersen van deze variatie is van cruciaal belang. Anders zou de plaat opnieuw- moeten worden gerold", merkt POSCO's Park op.
"Deze gegevens stellen ons in staat de oorzaak en locatie van productdefecten-precies te traceren tot aan de specifieke dienst, datum en productieomstandigheden."
Plaatvervorming kan productieprocessen ernstig verstoren en zelfs ongelukken veroorzaken.
POSCO maakt gebruik van tijd-gebaseerd onderhoud om de apparatuur soepel te laten werken, maar de mogelijkheden van slimme fabrieken bieden een groter potentieel voor verbetering.
"We proberen intelligentie in onze processen te injecteren, zodat we meer voorspellend onderhoud kunnen doen", zegt Park. "Dit betekent dat we niet alleen de kosten verlagen, maar ook ongeplande stilstand minimaliseren."
Staalfabrieken zijn 24/7 in bedrijf. Net zoals vliegtuigmotoren niet halverwege de vlucht kunnen worden vervangen, is het vervangen van individuele componenten in een werkende fabriek uitzonderlijk moeilijk.
Dr. Androsch merkt op: "Digitalisering verandert de manier waarop we omgaan met leveranciers en klanten-via nieuwe online platforms, applicaties, ordervolgsystemen en servicesystemen. Dit opent mogelijkheden voor geheel nieuwe bedrijfsmodellen."
Dr. Martin Pei, Executive Vice President en CTO van de Zweedse SSAB, voorziet de ontwikkeling van een volledig digitaal ‘productie-ecosysteem’, waarin gegevens die zijn verzameld in de upstream- en downstream-industrieën, in de hele waardeketen worden geïntegreerd.
"Deelnemers aan het ecosysteem zullen toegang krijgen tot nieuwe diensten en nieuwe zakelijke rollen vervullen",zegt hij.
Energie-efficiëntie door intelligentie
Naast het gebruik van gegevens om de productie-efficiëntie te verbeteren, installeren staalproducenten slimme meters en extra sensoren om de CO₂-uitstoot te verminderen en energieverspilling te minimaliseren.
Veel fabrieken gebruiken gassen die worden gegenereerd tijdens oven- en walsprocessen om aanzienlijke elektriciteit te produceren. Velen halen echter ook aanzienlijke hoeveelheden stroom uit het elektriciteitsnet,-een kosten die ze willen verlagen.
Verschillende staalsoorten vereisen verschillende energie-inputs. Sensoren kunnen nu precies meten welke kwaliteiten het meest energie-intensief zijn. Producenten kunnen vervolgens energieprijspatronen analyseren en de productie van specifieke soorten plannen tijdens perioden met lagere elektriciteitskosten.
Precisiemeting en continue verbetering
Kunstmatige intelligentie kan ook helpen de kosten te verlagen tijdens thermisch verzinkprocessen. Nadat staal is ondergedompeld in gesmolten zink, snijden messen de coating af op basis van realtime meetgegevens. Dit maakt een strikte controle over het gewicht en de breedte van de coating mogelijk.
"Als je te veel coating aanbrengt tijdens het verzinken, stijgen de kosten. Het minimaliseren van het coatinggebruik met behoud van de kwaliteit is dus essentieel."Park legt het uit.
Door de implementatie van AI verbeterde POSCO de controle over de variatie in coatingkwaliteit van 84% naar 99%.
De gegevens die bij elk afzonderlijk proces worden verzameld, vormen geleidelijk een ‘digitaal gen’ voor elke metalen plaat, toepasbaar in de hele fabriek. Het datavolume van POSCO groeit exponentieel omdat bij elke productiestap bemonstering plaatsvindt. Dit verbetert op zijn beurt de kwaliteit en verhoogt de klanttevredenheid.
"Met deze gegevens kunnen we nauwkeurig traceren welke operatie en locatie een defect heeft veroorzaakt", merkt Park op. "Welke dienst, welke dag, onder welke omstandigheden."
Hierdoor ontstaat volledige verantwoordelijkheid. Het geeft staalproducenten ook de mogelijkheid om defecten te elimineren door voortdurende verbetering in een gesloten-lus.
Toch blijft de grootste uitdaging bij het realiseren van slimme fabrieken: het verzamelen van nauwkeurige data. Alle andere processen zijn afhankelijk van deze kritische basis.
Het juiste team opbouwen
Het samenstellen van het juiste team is net zo uitdagend. Datawetenschappers kunnen zich bij POSCO aansluiten, maar het kan zijn dat ze niet over de vereiste domein-specifieke expertise beschikken.
Om een succesvolle teamwerking te garanderen, heeft het bedrijf een 'slim' initiatief geïmplementeerd om een 'slimme cultuur' bij de ingenieurs te creëren, wat mentaliteitsveranderingen op teamniveau teweegbrengt.
Net als jonge werkzoekenden hebben ook klanten en leveranciers toegang tot dit programma.
"Geautomatiseerde processen en fabrieken vereisen werknemers die de mogelijkheden en vereisten van robots begrijpen en weten hoe ze robotsystemen moeten beheren."
"Gezien het momenteel hoge werkloosheidspercentage in Korea stellen we ook big data- en AI-cursussen open voor het publiek",Park voegt toe.
Ondanks zorgen dat robots menselijke werknemers zouden kunnen verdringen, hebben slimme fabrieken het operationele personeelsbestand van POSCO niet verminderd. In plaats daarvan zullen werknemers bij de volgende revolutie waarschijnlijk minder tijd op de fabrieksvloer doorbrengen en meer tijd besteden aan het analyseren van gegevens of het uitvoeren van R&D.
Voor Dr. Androsch zijn deze veranderingen niet verrassend."Geautomatiseerde processen en fabrieken vereisen werknemers die de capaciteiten, vereisten en het beheer van robots begrijpen. Dit is een veeleisende taak voor mensen. Relevante productiefaciliteiten bieden trainingsbronnen voor hun personeel."
Geconfronteerd met de toenemende concurrentie-niet alleen van andere staalbedrijven maar ook van fabrikanten van alternatieve materialen-omarmen staalproducenten actief de mogelijkheden van de Vierde Industriële Revolutie om de productie-efficiëntie te verbeteren en hun duurzaamheidsreferenties te versterken.
De rol van geavanceerde materialen bij slimme staalproductie
Achter elke sensor, actuator en hoge-temperatuurcomponent in een slimme staalfabriek schuilt een fundament van hoogwaardige materialen. Van corrosie-bestendig roestvrij staal dat wordt gebruikt in sensorbehuizingen en datakabelgoten tot nikkel-legeringen die bestand zijn tegen hoogoventemperaturen: geavanceerde metaalverwerking maakt de betrouwbaarheid mogelijk die Industrie 4.0 vereist.
Bij Jiangsu Xurui Metal Group Co., Ltd. leveren wij precisiemetaaloplossingen die intelligente productie in de staalindustrie ondersteunen:
| Sollicitatie | Xurui Metaaloplossingen |
| Behuizing van sensoren en IoT-componenten | 316L/317L roestvrijstalen platen en strips met nauwkeurig lasersnijden voor complexe geometrieën; corrosiebestendige-afwerkingen voor vochtige omgevingen met een hoog-zwavelgehalte |
| Bewakingssystemen voor hoge- temperaturen | Legeringen op basis van nikkel- (Inconel 600/625, Incoloy 800H) voor thermokoppelmantels, stralingsschermen en uitlaatgassensoren |
| Slimme helm- en draagbare apparaatcomponenten | Lichtgewicht roestvrijstalen folie en precisie-gestempelde beugels; Decoratieve elementen met PVD-coating voor duurzaamheid en esthetiek |
| Datacenter- en controlekamerinfrastructuur | Roestvrijstalen panelen met anti-vingerafdruk, EMI-afschermende behuizingen en op maat-gesneden montagemateriaal |
| Tooling voor voorspellend onderhoud | Slijtvast-bestendige aluminium strips voor robotgrijpers; precisie-grondplaten voor kalibratieapparatuur |
Met ons geïntegreerde verwerkingscentrum van 18.000 m², ISO 9001-gecertificeerde kwaliteitscontrole en ervaring in het bedienen van veeleisende industriële klanten, bevindt Xurui Metal zich in de positie om staalproducenten en fabrikanten van apparatuur te ondersteunen bij het bouwen van de intelligente, duurzame fabrieken van morgen.
>Of u nu materialen specificeert voor hoogovensensoren, besturingen voor galvanisatielijnen of slimme fabrieksinfrastructuur, de juiste legering-en de juiste verwerkingspartner-maakt het verschil.
Data-gedreven. Efficiënt. Duurzaam-de toekomst van de staalproductie is intelligent. En het is gebouwd op geavanceerde materialen.
