ربات‌ها در نزدیکی کوره بلند؛ هوش مصنوعی در صنعت فولاد چه می کند؟

بازار؛ گروه صنعت: به گزارش مرکز GMK کارخانه‌های هوشمند در سراسر جهان در حال فعالیت هستند، در حالی که فولادسازان برخی کشورها در حال حاضر تنها در مراحل اولیه معرفی هوش مصنوعی به تولید هستند.

هوش مصنوعی (AI) تنها پس از توسعه ChatGPT ظاهر نشد و به سرعت نمونه‌ های مشابه متعددی از آن پدیدار شدند. فناوری‌های مختلف هوش مصنوعی مدت‌هاست که با موفقیت در بسیاری از زمینه ‌های تولید مورد استفاده قرار گرفته‌اند و صنعت فولاد نیز از این قاعده مستثنی نیست.

در واقع بر اساس این گزارش، هوش مصنوعی می‌ تواند در متالورژی هم به عنوان بخشی از یک پروژه جداگانه و هم به عنوان بخش مهمی از تحول دیجیتال یک شرکت مورد استفاده قرار گیرد. در حالی که زمینه‌های اصلی کاربرد هوش مصنوعی در صنعت فولاد را می‌توان به شرح زیر شناسایی کرد:

۱.تحلیل ‌های پیش بینی‌ کننده

تجزیه و تحلیل داده‌ های حسگرهای تجهیزات، پیش بینی وضعیت آن را ممکن می‌سازد. شرکت فولاد تاتا استیل، یک سیستم مبتنی بر هوش مصنوعی پیاده ‌سازی کرده است که عمر مفید تجهیزات حیاتی را پیش بینی می کند. این امر شرکت را قادر کرده است تا زمان از کارافتادگی را ۲۰ درصد و هزینه ‌های نگهداری را ۱۵ درصد کاهش دهد.

۲.کنترل کیفیت محصولات

بینایی کامپیوتر برای تشخیص خودکار نقص‌ها و عیوب سطحی در محصولات نهایی یا نیمه‌تمام استفاده می شود. استفاده از این فناوری، شرکت ووستالپین را قادر ساخته است تا تعداد نقص‌ها در محصولات نهایی را بیش از ۲۰ درصد کاهش دهد.

۳.تضمین ایمنی پرسنل

سیستم‌ های بینایی کامپیوتر، رعایت مقررات ایمنی (استفاده از تجهیزات حفاظتی، حرکت افراد و تجهیزات) را رصد می‌کنند. این امر به جلوگیری از حوادث و اتفاقات در محل کار و همچنین تجزیه و تحلیل رفتار کارکنان کمک می کند.

۴.بهینه‌ سازی فرآیند

از تجزیه و تحلیل کلان‌ داده برای بهینه‌ سازی عملیات، بهبود کیفیت و کاهش هزینه‌ ها استفاده می شود. شرکت فولادسازی پوسکو در کره جنوبی با استفاده از هوش مصنوعی، بهره‌ وری تولید را ۵ درصد افزایش، مصرف انرژی را ۱۰ درصد کاهش و بازده تولید فولاد نورد گرم را ۳ درصد بهبود بخشیده است.

۵.رباتیک تحت کنترل هوش مصنوعی

کنترل ربات‌ها با استفاده از هوش مصنوعی، کاهش هزینه ها و افزایش قابل توجه بهره ‌وری را ممکن می‌ سازد. یکی از بزرگترین تولیدکنندگان فولاد ژاپن، JFE Steel، یک سیستم رباتیک برای سنگ ‌زنی خودکار لوله‌ های بدون درز کوچک در کارخانه Chita Works خود مستقر کرده است. این ربات به طور مستقل موقعیت قطعه را تعیین می کند، نقص‌ ها را تشخیص می دهد و حرکات را بهینه می کند که سرعت پردازش را در مقایسه با روش‌ های سنتی ۶۰ درصد افزایش داده است.

۶.دوقلوهای دیجیتال

مدل مجازی سیستم فیزیکی با داده ‌های بلادرنگ هماهنگ می شود و امکان مدل ‌سازی رفتار، پیش بینی شکست و بهینه‌ سازی فرآیند را بر اساس تجزیه و تحلیل فراهم می کند. این فناوری مدت ‌هاست که با موفقیت توسط بسیاری از شرکت ‌های فولاد مورد استفاده قرار گرفته است.

آرسلورمیتال فناوری دوقلوی دیجیتال را در چندین کارخانه اروپایی پیاده‌ سازی کرده و به کاهش ۱۲درصدی مصرف انرژی، افزایش ۸ درصدی بهره‌ وری و کاهش ۳۰ درصدی زمان از کارافتادگی‌ های برنامه ‌ریزی نشده دست یافته است.

۷.توسعه مواد جدید

استفاده از هوش مصنوعی به طور قابل توجهی زمان و هزینه های تحقیق و توسعه را کاهش می دهد. این امر به آرسلورمیتال این امکان را داده است که زمان توسعه برخی از گریدهای فولاد خودرو را از ۳ تا ۵ سال به کمتر از ۱ سال کاهش دهد.

۸.بهینه ‌سازی فرآیند کسب و کار

هوش مصنوعی می‌تواند به مدیریت بازاریابی، لجستیک، انبارداری و گردش اسناد کمک کند. این امر امکان خودکارسازی فرآیندها، کاهش خطای انسانی و کاهش هزینه ها را فراهم می کند. شرکت فولاد برزیلی Gerdau یک سیستم پیش بینی تقاضا مبتنی بر هوش مصنوعی را پیاده‌ سازی کرد که دقت پیش بینی را ۱۰ درصد افزایش و هزینه های ذخیره‌ سازی موجودی را کاهش داد.

افزایش بهره وری نیروی کار و بهره وری انرژی، کاهش هزینه ها، زمان از کارافتادگی و نقص‌ها از طریق استفاده گسترده از هوش مصنوعی، کلید کاهش هزینه ها و افزایش رقابت‌ پذیری است. این همان چیزی است که همه شرکت‌های فولاد برای آن تلاش می‌ کنند.

تاتا استیل، آرسلورمیتال، پوسکو و بائواستیل؛ رهبران جهانی در بین تولیدکنندگان فولاد

شرکت های «تاتا استیل، آرسلورمیتال، پوسکو و بائواستیل» را می ‌توان از نظر پیاده‌ سازی هوش مصنوعی در تولید و عملیات، رهبران جهانی در بین تولیدکنندگان فولاد دانست.

«تاریکی» بائواستیل

از نظر پتانسیل و قابلیت‌ های جدیدترین فناوری‌ها، راه‌ حل ایده‌ آل برای اقتصاد یک شرکت فولاد، انتقال پروژه‌ها و فرآیندهای منفرد به هوش مصنوعی نیست، بلکه ساختن کل چرخه تولید بر اساس آن است.

کارخانه‌های «تاریک» شرکت ‌هایی هستند که می ‌توانند تقریباً بدون پرسنل کار کنند و در کارگاه‌ های خود نیازی به روشنایی ندارند. این مفهوم تولید شامل اتوماسیون کامل یا تقریباً کامل تمام عملیات، فعالیت شبانه ‌روزی، حداقل دخالت کارکنان و استفاده گسترده از فناوری‌های مختلف هوش مصنوعی است.

اگرچه تصور چنین چیزی در متالورژی دشوار است با این حال، نبوغ چینی‌ها در اتوماسیون تولید به این حوزه نیز رسیده و یک کارخانه کاملاً خودکار «هوشمند» با حداقل دخالت انسان ایجاد کرده است.

شرکت بائواستیل، بخشی از گروه بائووو، در سال ۲۰۱۹ تولید کاملاً خودکار را در یک کارخانه فولاد در شانگهای راه‌ اندازی کرد. این مرکز یک خط تولید فولاد نورد سرد است. تولید بر اساس تجهیزات کاملاً خودکار، فناوری ‌های هوش مصنوعی، ربات‌ های صنعتی و اینترنت اشیا انجام می شود. به عنوان مثال، جرثقیل ‌های پل کاملاً خودکار هستند – آنها به طور مستقل کلاف ‌ها را پیدا و حرکت می‌ دهند.

همچنین کنترل انسانی شامل گروه کوچکی از اپراتورها است که صفحات نمایش را با داده‌ های بلادرنگ رصد می ‌کنند، اما تقریباً به هیچ پرسنلی برای سرویس‌دهی مستقیم به تولید نیاز نیست. هوش مصنوعی نیاز به مداخله انسان را از هر سه دقیقه به هر نیم ساعت یک بار کاهش داده است.

نتایج چشمگیر کارخانه «تاریک» بائواستیل

نکته قابل توجه اینکه بر اساس این گزارش نتایج کارخانه «تاریک» بائواستیل چشمگیر است که از حمله آنها می توان به « کاهش ۳۰ درصدی انتشار گازهای گلخانه‌ای به ازای هر تن فولاد؛ افزایش ۳۰ درصدی بهره وری؛ افزایش ۲۰ درصدی ظرفیت تولید؛ کاهش ۱۵ درصدی مصرف انرژی به ازای هر تن فولاد و همچنین کاهش ۱۰ درصدی هزینه های پردازش» اشاره کرد.

البته مثال‌های دیگری هم وجود دارد از جمله کارخانه دیجیتال «تاتا استیل»، کارخانه کالینگاناگار (هند)، از صفر ساخته شده است. این کارخانه یک پلتفرم مدیریت داده واحد را اداره می کند که اطلاعات را از استخراج سنگ معدن تا حمل و نقل ادغام می کند. هوش مصنوعی در این کارخانه برای برنامه‌ریزی ترکیب بار و حالت‌ های کوره، تجزیه و تحلیل پارامترهای گرمایش و مصرف انرژی، کنترل کیفیت با استفاده از بینایی کامپیوتر و انجام تعمیرات پیش بینی ‌کننده استفاده می شود.

همچنین کارخانه فولاد هوشمند در شرکت فولاد بیگ ریور (بخشی از فولاد ایالات متحده)، یکی از اولین مجتمع‌ های فولادسازی «هوشمند» جهان، که در آن هوش مصنوعی مستقیماً در فرآیند فناوری ادغام شده است، در کارخانه ‌ای در اوسیول (آرکانزاس، ایالات متحده) راه ‌اندازی شد. نقش اصلی را یک پلتفرم هوش مصنوعی ایفا می کند که داده‌ های بلادرنگ را از ۵۰، ۰۰۰ حسگر دریافت می کند که اطلاعات مربوط به پارامترهای تجهیزات، فرآیند ذوب فولاد، دما، فشار، ترکیب و مصرف انرژی را جمع ‌آوری می ‌کنند. این سیستم پارامترهای بهینه تولید را تعیین می کند، مصرف انرژی و مواد اولیه را بهینه می کند و خرابی تجهیزات را پیش بینی می کند. مفهوم کارخانه یادگیری در اینجا پیاده ‌سازی شده است – هوش مصنوعی به طور مداوم از داده‌ های تولید یاد می‌گیرد و دانش به دست آمده را برای بهبود کارایی و کیفیت محصول به کار می‌گیرد.