先進安全技術(shù)在日本鋼鐵企業(yè)落地

文/于萍

實習(xí)編輯 李楠楠

日本鋼鐵工程控股公司（JFE HOLDINGS，以下簡稱“JFE”）是日本第二大鋼鐵企業(yè)，2019 年JFE粗鋼產(chǎn)量2 735 萬t，位居日本第二，全球第十一，JFE 由日本鋼管（NKK）和川崎制鐵合并成立，是世界上最大的鋼鐵集團之一，也是全世界為數(shù)不多生產(chǎn)小轎車外板的企業(yè)，多項技術(shù)代表世界鋼鐵行業(yè)的最高水平。

JFE業(yè)務(wù)特色

裝備大型化 重視技術(shù)和創(chuàng)新

JFE 為典型長流程企業(yè)，其中，4 000 m以上的高爐有6 座，300 t以上轉(zhuǎn)爐6 座，250 t 轉(zhuǎn)爐4 座，2 m以上熱連軋機組4 條。

一是JFE 重視汽車鋼板的開發(fā)和生產(chǎn)。JFE 公司擁有多種汽車用材料的先進生產(chǎn)技術(shù)，并在千葉縣設(shè)立了日本鋼鐵業(yè)首家用戶使用技術(shù)實驗室（CSL），展示使用先進材料和利用加工技術(shù)制成的新一代汽車零部件以及防漬、車體腐蝕評價技術(shù)，并設(shè)有車體構(gòu)造和材料構(gòu)成調(diào)查作業(yè)區(qū)、各種焊接機和鋼板評價設(shè)備實驗區(qū)等，旨在積極推進面向汽車用戶的EVI（Early Vendor Involvement）活動，希望通過CSL的設(shè)立推動汽車營銷活動和新一代的汽車用鋼開發(fā)。

二是JFE 開發(fā)了多種獨特產(chǎn)品。為滿足造船、城市中高層建筑、橋梁建設(shè)、建筑機械和產(chǎn)業(yè)機械、壓力容器、管線等使用鋼板的需求，JFE 開發(fā)利用超級—在線加速冷卻和在線熱處理等新技術(shù)，采用世界第一套和最大的感應(yīng)加熱方法，輔以熱機械控制工藝（TMCP）、添加合金化元素控制淬透性、HOP 技術(shù)等，開發(fā)出JFE-HITEN780LE、耐磨鋼360 LE、610 N/mm級高強度鋼板、世界強度最高的管線鋼CSA 級690 等JFE 獨特的產(chǎn)品。

布局國際化 重視交流與合作

JFE 的國際化擴張主要以板帶材深加工配送為主，為國際用戶提供家電板、汽車板、電工鋼等高端產(chǎn)品及技術(shù)服務(wù)，目前在10 個國家和地區(qū)擁有15 個加工基地，年產(chǎn)能超過150 萬t。

JFE在安全管理方面的主要做法

引進先進技術(shù)以改進安全管理

先進技術(shù)的應(yīng)用是貫穿在JFE整個發(fā)展過程中的主旋律，也是JFE 取得驕人成績的制勝法寶。20世紀(jì)中葉，當(dāng)時僅僅引進了幾十臺計算機的JFE 就展開了對產(chǎn)業(yè)界最先進的自動化技術(shù)的挑戰(zhàn)。目前，JFE 正在推進數(shù)據(jù)科學(xué)、人工智能（AI）等技術(shù)的研究開發(fā)和實際安裝應(yīng)用，以實現(xiàn)生產(chǎn)的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）化和所有事務(wù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)化。JFE在第6 次中期經(jīng)營計劃時提出一項重要措施：要“利用最新先進技術(shù)，滿足社會需求和推進企業(yè)成長?！泵鎸ι鐣焖侔l(fā)展帶來的多種多樣需求，需要強化集團內(nèi)部的協(xié)同和有效利用社會資源，開展革新性研究和技術(shù)開發(fā)，產(chǎn)生出最先進的技術(shù)。而JFE 并未將“最新先進技術(shù)”和“最先進的技術(shù)”局限為鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)，而是擴展至活用AI、IoT、大數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)科技和機器人技術(shù)。2020 年11 月，JFE 宣布了兩項為應(yīng)對日本及國際鋼鐵形勢而實施的結(jié)構(gòu)性改革措施，除了關(guān)停設(shè)備和實施改造外，還包括積極采用先進的IT 和大數(shù)據(jù)技術(shù)、精簡組織結(jié)構(gòu)等。

1.以AI 技術(shù)加強鋼廠安全管理

隨著近年來新老交替，工作經(jīng)驗較少的年輕員工占比增加，JFE 認(rèn)為，利用最新的IT 技術(shù)是建設(shè)更安全工作環(huán)境的最佳手段。2018 年，JFE與日本電氣公司（NEC）和NEC Solution Innovator 公司合作開發(fā)了AI 圖像識別技術(shù)，利用該技術(shù)對員工工作安全性進行識別，以提高鋼鐵廠及下游加工廠的安全性。其工作原理是利用AI 圖像識別技術(shù)檢測出人物，當(dāng)工作人員進入“禁入?yún)^(qū)域”時系統(tǒng)會發(fā)出報警，同時使生產(chǎn)線自動停止。這種將AI 圖像識別用于安全方面的技術(shù)在日本鋼鐵業(yè)尚屬首次，盡管已經(jīng)有許多利用AI 圖像識別技術(shù)進行人物檢測來應(yīng)對安全風(fēng)險的案例，但由于鋼鐵廠內(nèi)不同位置的照明條件不同，且安裝的設(shè)備多種多樣，作業(yè)者也采取不同姿勢進行作業(yè)，難以進行人物檢測，因此，JFE 開發(fā)的AI 圖像識別技術(shù)拍攝了大量人物圖像，通過深度學(xué)習(xí)，人物檢測達到了實用水平。

此外，對由條件變化而“禁入?yún)^(qū)域”也發(fā)生變化的特殊工廠內(nèi)部，也確立了AI 正確辨識區(qū)域的技術(shù)。該系統(tǒng)為在傳統(tǒng)上，只依靠人工的安全工作環(huán)境建設(shè)提供了強有力的支撐，已經(jīng)在JFE 鋼鐵知多廠的中口徑無縫鋼管廠投入使用并確認(rèn)了有效性，計劃未來推廣到其他廠。

2.將AI 技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備故障修復(fù)及其他領(lǐng)域

鋼鐵廠的設(shè)備維護主要包括對運行設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和計劃性停產(chǎn)、定修點檢等，以及在發(fā)生故障時實施快速修理，將對生產(chǎn)的影響控制在最低限度。一直以來，JFE 為了在設(shè)備發(fā)生故障時，從其現(xiàn)象和癥狀鎖定發(fā)生問題的位置和原因，除參考大量手冊外，還根據(jù)熟練工人的設(shè)備知識和判斷能力進行應(yīng)對。JFE 認(rèn)為，引進最先進的IT 技術(shù)是將熟練工人的技能傳承、將故障恢復(fù)時間縮短到極限的最好方法。為此，2017 年，JFE 在日本IBM 的支援下，靈活運用“IBM Watson”，開發(fā)了利用AI 技術(shù)的設(shè)備故障修復(fù)支援系統(tǒng)J-mAIster（見圖1），2018 年9 月，在日本6 個地區(qū)的全部生產(chǎn)線上線。在設(shè)備維護業(yè)務(wù)中應(yīng)用AI 技術(shù)，在日本業(yè)界屬于首次。通過該系統(tǒng)，各制鐵所的生產(chǎn)線在發(fā)生故障時，設(shè)備維護擔(dān)當(dāng)可以很便捷地檢索到以前的處置案例。從實際情況來看，該系統(tǒng)啟用以來，在故障發(fā)生時，使用移動終端通過系統(tǒng)進行檢索，可以馬上呈現(xiàn)出過去類似的處理案例，不但節(jié)省了信息收集和移動時間，縮短故障的處理時間，而且減少了經(jīng)驗不足的工人產(chǎn)生錯誤操作的情況，避免設(shè)備故障和生產(chǎn)事故的發(fā)生。

為更好地發(fā)揮該系統(tǒng)的功能，JFE 計劃與信息化部門一起，繼續(xù)通過數(shù)據(jù)收集和AI 學(xué)習(xí)，將故障分析、對策方案、故障防范等技術(shù)進行傳承和更好地使用，未來在產(chǎn)品設(shè)計等其他領(lǐng)域同樣可以使用“IBM Watson”系統(tǒng)。

3.以控制技術(shù)提高設(shè)備和操作故障預(yù)兆檢出能力

設(shè)備和操作故障使產(chǎn)品質(zhì)量下降，并導(dǎo)致延遲交貨。早期或事前檢出設(shè)備和操作故障預(yù)兆，可以抑制故障的發(fā)生。為此，JFE 著力對故障預(yù)兆檢出傳感器和檢出系統(tǒng)進行了開發(fā)。JFE 開發(fā)的連續(xù)退火爐帶鋼斷帶預(yù)報技術(shù)采用了正準(zhǔn)相關(guān)分析的統(tǒng)計方法。采用該方法不僅得出操作變量間的關(guān)系，而且得出操作變量在長度方向上的關(guān)系，提高了對這些變量偏離值的檢出能力，從而提高了設(shè)備和操作故障預(yù)兆檢出能力。此外，JFE 還開發(fā)出焦炭推出性預(yù)報模型。該模型運用統(tǒng)計方法根據(jù)焦?fàn)t作業(yè)數(shù)據(jù)庫，選定模型變量，得出可實用的焦炭推出性預(yù)報公式。

全面應(yīng)用控制技術(shù)進行連貫性管理

JFE 在鋼鐵生產(chǎn)的每個工序都分別建立了控制系統(tǒng)，使控制量達到目標(biāo)值。由于鋼鐵產(chǎn)品是經(jīng)過許多工序制造成的，所以對這些工序進行連貫性管理和控制可以進一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，如果對各個工序的操作數(shù)據(jù)進行同時監(jiān)測，就可以早期發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量異常的原因，但相應(yīng)的數(shù)據(jù)非常龐大，傳統(tǒng)控制方法難于勝任。為此，JFE開發(fā)出運用多變量統(tǒng)計性工藝控制技術(shù)（MSPC）的薄鋼板質(zhì)量操作控制系統(tǒng)，對主要成分進行分析并計算出若干個統(tǒng)計量。對這些統(tǒng)計量進行檢測，提高了生產(chǎn)中異常現(xiàn)象的檢出能力，并進行高效率控制。

JFE 高度重視信息安全對生產(chǎn)安全的影響

JFE 認(rèn)識到網(wǎng)絡(luò)安全措施的重要性，將網(wǎng)絡(luò)攻擊定位為最高管理風(fēng)險之一，并制定了管理策略。JFE 以JFE-SIRT（JFE Security Integration and Response Team）為中心，配置高度專業(yè)化人才，并利用與外部專門機構(gòu)合作的情報和先進技術(shù)，采取各種措施，從中長期的角度出發(fā)致力于人才培養(yǎng)。

圖1 J-mAIster?的應(yīng)用范圍

基于日本經(jīng)濟團體聯(lián)合會（以下簡稱“經(jīng)團聯(lián)”）于2018 年3 月公開發(fā)表的“經(jīng)團聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全管理宣言”，2018 年8 月，JFE 制定了主要內(nèi)容為“將網(wǎng)絡(luò)安全管理作為經(jīng)營課題、制定有關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全的經(jīng)營方針和決策、構(gòu)筑保障網(wǎng)絡(luò)安全的公司內(nèi)外體制、在各種事業(yè)活動中努力采取網(wǎng)絡(luò)安全對策、為構(gòu)筑放心安全的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)做貢獻”的集團網(wǎng)絡(luò)安全管理宣言，進一步推進強化經(jīng)營管理層的網(wǎng)絡(luò)安全措施，以應(yīng)對日益嚴(yán)重和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)威脅。JFE 還和全球企業(yè)級數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域知名企業(yè)Veritas Technologies、日本終端安全領(lǐng)域知名企業(yè)溢信科技（IP-guard）密切合作，保障其海量數(shù)據(jù)的安全。

對我國冶金企業(yè)加強安全管理的啟示

當(dāng)前，我國冶金行業(yè)集中度持續(xù)提高，主體生產(chǎn)設(shè)備大型化、企業(yè)集團化發(fā)展趨勢明顯，在結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級要求下，行業(yè)發(fā)展和安全生產(chǎn)壓力日益增大。2020 年2月，應(yīng)急管理部辦公廳公布的《關(guān)于開展鋼鐵、鋁加工行業(yè)安全生產(chǎn)執(zhí)法抽查工作情況的通報》中，反映出部分鋼鐵企業(yè)存在對重大違法行為辨識不清、“舉一反三”能力差、未能吸取同類事故教訓(xùn)三大類問題，其中不乏一些綜合實力領(lǐng)先的鋼鐵企業(yè)。出現(xiàn)這些問題，歸根結(jié)底是企業(yè)對安全工作的重視程度不高、技術(shù)投入不夠，導(dǎo)致企業(yè)本質(zhì)安全水平難以得到質(zhì)的提升。

加快先進技術(shù)的應(yīng)用，升級傳統(tǒng)安全“三防”手段

一是提高對安全工作的重視程度，加大技術(shù)投入。當(dāng)前我國冶金企業(yè)生產(chǎn)機械化、自動化水平越來越高，但不少企業(yè)對安全生產(chǎn)重視程度不夠，即使企業(yè)引進了較為先進的技術(shù)，也更加集中在提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、增強經(jīng)營管理能力等方面，而不認(rèn)為最先進的技術(shù)應(yīng)被使用在安全工作上，安全工作的科技含量遠落后于企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營。未來，企業(yè)應(yīng)增強認(rèn)識，充分意識到先進技術(shù)的應(yīng)用是安全工作提質(zhì)升級的必由之路，將安全生產(chǎn)智能化統(tǒng)籌考慮到智能制造、智慧工廠的建設(shè)中，把安全工作重要性提升到影響企業(yè)生死存亡的高度，加大對安全工作的重視程度和技術(shù)投入。

二是敢于善于將先進技術(shù)用于安全管理工作。推動先進技術(shù)與安全生產(chǎn)的深度融合，利用AI、IoT、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)升級傳統(tǒng)安全生產(chǎn)工藝和技術(shù)，改變以往主要依靠人力和經(jīng)驗開展安全工作的模式，升級傳統(tǒng)“三防”手段，提高故障排除速度和正確率，提升安全生產(chǎn)信息化水平。

加強安全管理全局性，提升安全生產(chǎn)整體水平

一是集團化管理。冶金企業(yè)集團化發(fā)展除了帶來資源共享、規(guī)模效應(yīng)、綜合能力提升等優(yōu)勢外，因其組織架構(gòu)龐大，還不可避免地存在風(fēng)險因素多而復(fù)雜、協(xié)調(diào)統(tǒng)籌慢而困難等弊端。在加強安全生產(chǎn)工作方面，集團應(yīng)盡可能做到步調(diào)一致，從集團層面提出安全生產(chǎn)的一致性要求和保障措施，先進的安全工作技術(shù)或經(jīng)驗在小范圍試用取得效果后，盡快向集團所有公司和全部工序共享經(jīng)驗、推廣普及。

二是全流程管理。各個工序的安全管理之間可能存在真空地帶，銜接不暢、不嚴(yán)等現(xiàn)象，將影響安全生產(chǎn)工作的總體效果。將控制技術(shù)、IT 技術(shù)等先進技術(shù)從單一工序向全流程擴展是保障企業(yè)安全發(fā)展的必然趨勢，長期來看，也是降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和安全水平的重要舉措。建議冶金企業(yè)以點帶線、以線促面，從高危崗位和危險工序著手，與先進技術(shù)對接、融合、升級，直至覆蓋低風(fēng)險崗位和一般工序，完成安全管理的全面鋪開和整體升級。

完善智能化平臺建設(shè)，增強信息安全保障能力

一是依靠企業(yè)自身力量加快推動標(biāo)準(zhǔn)出臺，完善平臺建設(shè)。依據(jù)《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2018年版）》和《鋼鐵行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，加快冶金行業(yè)基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的研究步伐，促進行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)的制定出臺，在研究過程中摸索冶金企業(yè)智能化平臺建設(shè)的路徑和經(jīng)驗，并逐步完善。

二是善借外力，開展跨行業(yè)合作。通過培訓(xùn)、演練、安全審計等方式，與專業(yè)的信息安全企業(yè)開展戰(zhàn)略合作，彌補冶金企業(yè)在信息安全方面的不足，在保障信息安全的前提下，實現(xiàn)信息協(xié)同共享，促進數(shù)據(jù)安全和生產(chǎn)安全水平提升。（本文作者單位系中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院）