【世界热闻】冶金企业管理现代化创新成果 | 南钢：基于“5G+工业互联网”的智能工厂建设

一、南钢基于“5G+工业互联网”智能工厂建设的背景 （一）推动制造业高质量发展的需要

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近几年，钢铁行业全面推进智能制造新模式，总结可推广、可复制经验，提升企业高质量发展能力，但是在钢板深加工领域的智能制造，钢铁企业基本处于空白，没有专业加工产线，大部分加工方式也仅仅是加工半成品原料，而不是将钢板加工成部件成品进行销售。

（二）供应链服务模式创新发展的需要

随着国内工程机械、矿山机械、农业机械等行业的不断发展，相关设备轻量化、耐用性等方面的需求日益增强，加速推进了耐磨材料的更新换代。但在耐磨钢配件领域，供应链效率低，从原材料到耐磨配件成品之间的流通环节多，运行成本高，专业化服务水平低，从原料到成品没有统一的质量标准，加工设备陈旧，生产效率不高，产品迭代升级难。这些都制约了国内耐磨钢产品的进一步发展和产品应用，整个供应链服务模式需要进行创新发展。

（三）南钢产业链前向一体化发展的需要

南钢致力于打造世界一流的精品板材基地，坚持以用户为中心，为用户解决痛点，创造价值。从2015年开始，南钢提出进行产业链延伸和产业创新，在南钢JIT（Just in Time）基础上发展C2M（Customer to Maker），打造“JIT+C2M”服务新业态。作为国内板材领先的钢铁企业，南钢与下游工程机械行业用户合作关系稳固，最终选择以工程机械行业耐磨部件加工为突破口，建设了“5G+工业互联网”的智能工厂。

二、南钢基于“5G+工业互联网”智能工厂建设的主要做法 （一）明确发展战略，制定实施目标 1、明确发展战略，打造行业示范标杆

为进一步满足用户深层次的个性化需求，以用户为中心，强化C端需求数据的分析和2link智慧连接，通过M端不断变革、进化，进而建成集智能装备、智能生产、智能决策、智能互联于一体的智能工厂，纵向向产业链两端和最终端延伸，横向向国际细分专业市场拓展，并通过重塑价值链，发展跨行业的精准、敏捷、协同制造，智造客户最佳体验，打造开放、共享、智能的价值链最大化“JIT+C2M”全球生态圈，引领钢铁行业转型发展，助推南钢成为世界级智能化工业制造的示范标杆。

2、制定实施目标，完成智能工厂建设

智能工厂2015-2019年，历时5年探索，自主创新设计，2019年,8月开工建设，2020年7月全线贯通，设计产能3.6万吨/年。建成后成为世界领先的专业加工耐磨高强钢零部件的智能工厂，行业领先的“5G+工业互联网”智能工厂。

（二）坚持智能设计，集成柔性化产线 1、发展智能制造，做好顶层设计

智能工厂按照工业4.0示范线标准设计，系统架构主要分为基础设施、智能装备、智能控制、智能车间、智能运营五个层级，深度融合南钢打造企业智慧生命体的战略思想，坚持“一切业务数字化，一切数字业务化”的战略发展路径，做到了设计数字化、生产自动化、服务智能化、管理信息化。工厂布局坚持“物流路径最短，设备动作最少，工序配合最好”的高效率低成本原则，工厂整体布局紧凑、整齐、美观、合理，设备安全、环保、可靠，实现少人化、绿色化，提升生产效率,节约投资成本，充分展示了南钢技术实力和企业形象。

2、链接智能装备，集成柔性产线

工厂以5G+工业互联网为基础，自主实现对数控机床、六轴机器人、桁架机器人以及AGV小车等高端制造装备的端到端集成，通过5G+工业机器人协同作业，实现上下料分拣、视觉物料识别、热处理设备、抛丸、喷涂、自动打包、自动化立体库等工序智能协同，各工序物料自动串接，对产线全流程数据实时采集，信息互联互通，整个作业流程实现无人化。

南钢和中国移动（600941）携手打造基于5G云+专网，在行业内率先利用5G技术，构建5G虚拟专网，建设AGV小车、智能手环、高清视频监控、数据采集、三维检测等多个5G应用场景。

（三）开发信息管理平台，实现全流程智慧管理 1、开发MES系统，进行生产质量高效管理

MES管理系统以深加工产品为中心，对深加工产品进行全流程智慧管理，将南钢在延伸加工领域的营销、生产管理和后期服务等业务有机整合，形成延伸加工信息化体系，提高企业市场竞争力。系统集成刀具管理、财务管理、图纸管理、套料管理、生产作业管理、信息集成、仓储物流等功能，根据订单进行自动预套料，自动选料，自动排产等，可实现生产过程信息化全面闭环管理。

通过MES系统进行质量管控，在生产过程中实现对每个订单、每个零件、每个托盘单位产品的工艺和质量的进行标准指导和管控，减少废次品产生，提高合格率。

2、开发设备管理系统，保障设备稳定顺行

设备管理系统依托南钢ERP平台，建立既符合南钢现有设备管理制度要求又满足智能工厂需求的设备管理系统。通过建立健全的设备基础资料，结合检修、点检、故障等设备相关流程，实现设备的生命周期管理，以保证设备的长期稳定运行。设备的资料、检修、点检、故障等业务流程的线上化管理。工作任务通过信息化手段自动生成，在线提醒。点检、状态监测发现的设备异常在线判断，及时处理并进行追踪。设备履历档案自动形成，数据报表在线统计。

（四）运用数字化建模，进行个性化定制 1、产品在线建立数字模型

系统对每个工件进行数字建模，每个工件的生产时间和生产成本都被标准化，模型中包含工件尺寸数据，铣边长度、加工孔径和数量、加工时间、能耗、成本等数据。对用户的特殊工件，可以在用户现场3D扫描，通过云端传回工厂建模，用户可以在手机客户端在线定制产品。

2、产品数字化生产

智能工厂的订单、生产计划与板材主产线通过MES和ERP系统，直接串联起来，实现全流程的JIT生产。客户在通过APP或CRM系统在线下单后，会形成订单数据包传递给工厂MES系统，系统套料后会生成订单执行计划数据反馈给用户，同时将订单计划形成钢板生产计划数据、工件加工计划数据和仓储物流数据，同时分别传递给板材主线、智能工厂和智能仓库，在订单完成生产后会形成实际执行数据，MES系统会将计划和实绩进行比对，分析差异原因，优化数据模型，提高系统执行效率和准确率。

3、产品质量在线检验

包括原料智能尺寸检测、成品工件硬度检测、成品工件平直度检验等检验系统。可实现用户在线参与的验收，提供可信赖、可溯源的产品质量数据。例如原料智能尺寸检测系统和生产过程是系统联动的：自动检测产品的尺寸数据是否满足加工要求，超出范围的系统判定不合格，不能进入下道工序。判定合格，但是尺寸有偏差，偏差的数值会传递给机床，在进行机床工件定位时进行补偿，确保加工尺寸满足要求。

（五）开发电商平台，进行一站式客户服务 1、开发电子商务平台，提供综合服务方案

为更好的服务用户，南钢开发了基于深加工产品电商服务平台，汇聚更多配套服务商，为用户提供完整的配套产品解决方案，业务上支持多商家、多渠道方、多用户类型，通过自营、招商等运营模式推动零售业务的开展，助力行业更好的发展。

2、应用产品二维码，开发智能化客服功能

应用产品二维码，和终端用户建立数据直连通道，采集用户使用数据，建立用户数据库，指导用户在不同工作场景下选择最适合的产品和最佳使用方案。质量问题可快速溯源和反馈。同时方便用户连接，为用户带来全新、快捷、可信赖、可感知的服务体验。

（六）建立数字阿米巴，产品效益精打细算 1、深耕阿米巴信息化，挖掘制造成本潜力

南钢深耕数字阿米巴持续改善经营，开发专用信息化系统，在企业中倡导“人人都是CEO”的理念，以最小的成本、最少的费用、最短的时间获得最大的利润，提高竞争能力。智能工厂是数字阿米巴中的一个典型，内部将11个成本中心对应成立阿米巴组织，信息系统进行全流程的数据采集，分析设备能耗、刀具使用、耗材、加工时间、产量等数据，每批订单入库，系统自动分析库存周期、交付准时率等数据，依据这些数字，每个成本中心和阿米巴每天进行PDCA循环，不断提升运营效率。

2、以阿米巴为基础，支持经营决策效率

在阿米巴组织基础上，搭建延伸加工经营看板，原则上不限于MES系统数据报表，系统将支持SAP、MES、WMS 等多系统数据源集成报表，形成报表平台。报表平台，整合覆盖多系统、多部门，类EXCEL操作风格，支持EXCEL模板导入，报表进行图形化、配置化操作，支持KPI管理指标的设置。经营看板应具备报表、图表、组态画面、手机画面等多种样式的展现方式，实现车间出产实物量、产值、在制实物量、在制资金、工程成本、质量过程分析、员工绩效等管理数据的归集，满足企业对数据的多层次展现、分析要求。数字阿米巴系统在企业经营管理行为上发挥了及时、动态、可控等方面的重要性作用。

（七）建设科技创新平台，打造复合型人才培养体系 1、建设科技创新平台，发挥外部智囊作用

为让产业链延伸能够快速成长发展，南钢整合内外部人力资源，与外部专家团队共同建设科技创新平台，在内部采用形势多样培养方式，打造适应新要求的复合型人才队伍，充分进行产学研用联动。以智能工厂为核心载体，联合行业行业协会、学者专家、高校实验室、科研院所开展产品、工艺技术和材料应用等方面的创新研究。智能工厂和用户快速对接，及时准确的了解用户不断变化的新需求，联合行业专家设计产品解决方案，高校实验室进行验证性分析，智能工厂将方案快速转化为实际加工能力，为用户提供服务解决方案，实现研究成果的快速落地，三方可共同分享创新成果的收益。

2、深化内部培养机制，建设复合型人才梯队

一是开创内部专家带培机制，南钢专业技术C层，以及从事生产工艺、技术研发等工作的公司外聘专家，通过双向选择，按人才梯队培养需求，通过专家和学员的一对一培养，帮助高潜人才快速成长。二是培养现场复合型实操人才，智能工厂的组织机构，涵盖综合、设备、生产、技术质量、营销等功能，形成了用研产销一体化平台，一线员工按照复合型实操人才培养，对员工进行技能提升，产线所有人员操作证进行全员通取，打破操作、检修之间分割和壁垒，实行分区域负责，操作、检修合并职责，专业运维、编程与设备操作互补，形成对技术的专业化管理。

（八）依靠5G精准定位，安全环保智能管控 1、开发智能手环，安全智能管控

利用5G技术将人、设备等进行精准定位，设置安全电子围栏，对移动危险源和固定危险源进行电子标识。员工进入危险区域或接近危险源，手环震动报警，系统自动提示。智能手环与智能安全帽联动，智能安全帽采用纳米级ABS工程材料，通过物联网、实时音视频等技术，实现安全帽的智能化，可实现实时语音对讲、现场视频实时传输、GPS/北斗实时定位、气体检测、照明及一键报警等功能，以改善工人劳动条件，提高工作效率及作业智能化水平。

2、采用绿色工艺，环保智能管控

加工设备采用环保型切削液，减少异味产生，切削液经过循环处理装置过滤、杀菌后循环利用。喷涂工序采用先进的静电粉末涂装工艺，有机废气采用先进技术处理，处理效率达99%，实现VOC超低排放。机加工过程产生的废屑，在线完成集中收集和压块，废钢块可直接回炉炼钢。对环保要求的监测数据进行在线管理，对异常超标数据进行预警。

三、南钢基于“5G+工业互联网”智能工厂建设的效果 （一）产业链运行效率显著提升

南钢智能工厂个性化定制服务，在工程机械、农业机械、矿山机械、港口机械等诸多领域，解决了用户对耐磨钢部件轻量化、耐用性、环保等方面痛点问题，使客户参与到产品服务的设计和制造全过程，目前产品已出口至西班牙、意大利、中东、澳大利亚，美国等地区，实现像生产消费品一样生产钢铁工业产品。对比传统机械加工厂，效率大幅提升，订货周期由45-60天，缩短至仅需15天。传统工厂人均生产效率10-15吨/月，智能工厂人均生产效率100吨/月，效率提升5-10倍。

（二）钢铁产品加工获得价值增益

智能工厂是南钢坚持为用户创造价值的创新成果，对内实现了加工的精益化、柔性化和智能化，并依托工业互联网，连接上下游，跨行业延伸产业链，形成效率最高、成本最优的产业协同模式，对外实现了交付的敏捷化、准时化和配送化，帮助用户进一步降本增效，使南钢与下游用户共同分享价值链增益。工厂每年可新增营业收入2.2亿元，利润3000万元。

（三）行业引领和示范效应明显

南钢通过建设“5G+工业互联网”智能工厂，建立新产品、技术、质量、管理标准，提升产品竞争力，打造产品品牌，对社会加工产能，南钢可以输出各项标准，提高行业整体的产品质量，共同提高供给侧的制造能力，为生态圈上的需求端提供服务，增强内循环动力，在行业内起到良好的带动示范作用。智能工厂也得到国家工信部、省工信厅、市工信局等各级政府部门认可，已获得全国智慧企业建设创新案例、全国第五批智能制造标杆、全国2021年工业互联网试点示范项目、全国首批“数字领航”企业等十多项多奖项和荣誉。目前工厂已获得授权专利12项，软著1项。

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