钢铁是怎样炼成的?

宝钢与西门子携手跨越40年。

钢铁是怎样炼成的?

宝钢与西门子携手跨越40年。

一个特殊的日子

1978年12月23日,宝钢总厂动工典礼(图片来自网络)

让我们把时光调回到百废待兴的1978年。从中央到地方都有一种急于把失去的时间夺回来的热情。当时整体落后世界至少20年的中国钢铁工业将希望寄托在了才呱呱坠地的宝钢身上。

当年的12月23日,党的十一届三中全会公报发表,中国沉重的国门徐徐向世界打开。同一天,在上海宝山区月浦以东的滩涂上,宝钢工程正式开工。时间这位伟大的作者,似乎也深谙“无巧不成书”。日后在宝钢发生的许多震惊世界的故事,竟然都发生在12月23日这一天。

“两板”项目

经过数十年的奋斗,宝钢已经把改革开放总设计师邓小平的预言变成了现实。

宝钢一期是由日本公司进行总包,负责初轧半成品以前的项目。为了打破日方垄断,宝钢决定配套设计热轧板和冷轧板项目,以解决现代工业用途最大的各种冷、热薄板,这就是后来历经波折的“两板”项目。

1980年6月,冷轧和热轧项目分别与德国和日本方面签约并相继开工。冷轧项目是由德国西马克公司作为机械总包商,而西门子则是主要的电气设备供应商。

谁也没有料到,不久之后,国内对于宝钢“占用资源过多”、“准备太过仓促”等问题的质疑愈演愈烈。国务院终于决定,宝钢工程“一期停缓,二期不谈,两板退货”。这一天正好是1980年12月23日。

在退货问题上,日德两方态度大相径庭。日方认为中国政局不稳,宝钢上马无望,所以坚持退货。最终,双方经过长达数月的谈判决定中方赔偿4000万美元。而由西马克和西门子为代表的德方则不然,他们坚持执行合同,相信中国政策调整后会很快需要这个工程。就这样,冷轧项目总算是保住了。正如改革开放的总设计师邓小平所说:“历史将证明,建设宝钢是正确的。”

据上世纪八十年代曾在宝钢工作的吴玉华和高培基回忆,正是因为德方在危难时刻的“情义相挺”,所以当年宝钢内部形成了一大批西门子的“粉丝”,他们对西门子有着特殊的感情,很多人后来还机缘巧合地加入了西门子,其中就包括吴玉华和高培基自己。

用曾任宝钢股份有限公司董事长的戴志浩的话说,“西门子在宝钢建设阶段、扩张阶段、以及新时代均有卓越的贡献。”

(吴玉华于1978年加入宝钢,曾任宝钢集团驻欧洲总代表,1997-2009年期间在西门子工作,曾任西门子(中国)有限公司副总裁;高培基于1978年加入宝钢,1991年加入西门子上海代表处,2018年从西门子工厂自动化工程有限公司(SFAE)退休)

强强联合

1989年,宝钢冷轧车间的控制中心。

对于宝钢来说,12月23日是传奇的一天。正式开工打桩在这一天,决定停建在这一天,热轧重新上马还是在这一天。

1984年,为了重新启动的热轧项目,日德两国争得难解难分。以西马克和西门子为代表的德国财团提出部分设备由中国制造,德方帮助中国改进技术、质量和管理,通过联合设计、联合制造,一方面让中国设计人员和机械制造工厂提高技术水平,另一方面逐步建立适合中国国情的本地化生产供应体系。这一建议与中方的思路不谋而合。最终,1984年12月23日,中德双方在人民大会堂正式签订热轧合同。

回首过往四十年,西门子与宝钢的合作无疑是中国改革开放的一个缩影。两家企业来自不同民族、不同文化背景,却对技术、创新和品质有着同样的追求。上世纪八十年代曾经在宝钢外办工作的高培基回忆起往事仍然十分激动,“别的一些外国企业总是拿过时的技术过来,而当时西门子是带着最新的技术来帮助宝钢,还为宝钢培养了一大批工程师!”

高培基是宝钢的第一批员工。上世纪八十年代初,宝钢为从德国引进设备做准备,从技校生中挑选了70多个年轻人去上海外国语学院学习德语。毕业之后,他进入宝钢外办,担任德语翻译。后来在北京钢铁学院(后更名为北京科技大学)深造期间,他曾写过一篇论文,题目是《长轴效应的计算机仿真与应用》。在文中,他刚劲有力地写道:“西门子最先进的控制技术已经可以提高轧机运行效率达50%,这项技术在全球钢铁行业的首次应用就是在宝钢!”

据高培基回忆,当年负责冷热轧机电气设备安装调试的西门子工程师们从德国来中国一呆就是一年半载,往往把老婆孩子都带了来。他们用集装箱运来吃穿用度的各种物品,连香肠都带来,结果发现这些东西在中国也能买到。后来这些集装箱就留在现场成为了各个运维班组的存储箱。

一开始中德双方难免有小摩擦。中方工人技术比较薄弱,时常接错电线,严谨的德国专家一生气就会把接错的电线全给剪掉。中国人一开始很难接受,但是渐渐地大家在并肩奋战中成了朋友。到最后,西门子专家们要回国了,大家都非常不舍。

不甘于只从事翻译工作的高培基在1991年机缘巧合地来到西门子上海代表处工作。而此时,宝钢和西门子之间跨越世纪的情缘才刚刚拉开序幕。

(高培基于1978年加入宝钢,1991年加入西门子上海代表处,2018年从西门子工厂自动化工程有限公司(SFAE)退休)

分歧中磨合,磨合中相知

吴玉华曾任宝钢集团驻欧洲总代表,1997-2009年期间在西门子工作。

在1985年开始建设,1991年投产的宝钢二期项目中,西门子与宝钢就像是一对初遇的朋友,在分歧中磨合,在磨合中结下深厚的友情。

当时双方的合作主要集中在四大方面:一是管理计算机,相当于控制冷轧和热轧工厂的“大脑”;二是过程控制计算机,对生产过程中的数据进行实时处理;三是基础自动化设备,对生产参数进行自动控制和调节;四是数据采集设备,如仪表、传感器等等。

1978年就进入宝钢,后来加入西门子的吴玉华曾经负责宝钢二期从商务谈判、设备引进到现场安装调试的外事管理。上世纪八十年代初以德语第一名的成绩从上海外国语大学培训班毕业之后,他经历的第一个“战役”便是为“西门子与宝钢管理计算机第三次设计审查遗留问题谈判”做现场口译。

在此之前,宝钢曾经从全国各大院校请来多位德语教授,他们虽然语言精通,但不熟悉专业技术,因此往往在翻译完谈判双方开头20多分钟的寒暄之后,就撑不下去了。这在当时被戏称为“翻译界的20分钟现象”。因此,宝钢特意挑选了70多个优秀的年轻技术人员送去上海外国语大学培训外语。

当时吴玉华心理压力巨大,一站上谈判席他便手脚发抖。台上双方各有20多个谈判代表针锋相对,台下还有宝钢的300多位技术人员观看学习。他翻译的每一句话都有可能影响这个举全国之力建设的重大工程的进度。好在他还算顺利地挺了下来,总算松了一口气。

第一天结束后,西门子谈判代表团的团长专程找到吴玉华,对他说:“小伙子你翻译得很好!但是因为你不清楚之前的故事,所以在一些细节方面还可以提高。”于是这位德国专家耐心地将之前曲折的谈判历程一一相告,还送给他不少技术教程的资料。回想起往事,吴玉华仍然对这位充满人格魅力的西门子专家心存感激,尽管是初次见面,他却像热心的朋友一样倾囊相授。

整个谈判过程充满了“火药味”。一开始中方不熟悉国际规则,而德国人又不了解中国国情,双方拍桌子争吵,甚至中断谈判也是常事。但是慢慢地,西门子和宝钢越来越能够相互理解,设身处地为对方着想,最终圆满地解决了全部遗留问题,也为之后项目的顺畅执行奠定了基础。大家也在分歧与合作中变成了朋友。用吴玉华的话说,这叫“先小人,后君子”。

“抛锚后的急救人”

西门子与宝钢的合作自1979年开始并延续至今。

对于西门子的缜密和原则性,吴玉华一直印象深刻。宝钢项目规模大,技术复杂,供应商的合同报价书就有好几百页。而在所有外资公司当中,西门子的合同版本是最复杂,也是最为严谨的。

在工程建设最紧张的时候,几乎每天都有来自世界各国的人员忙碌在宝钢的各大工地。但据吴玉华介绍,一些大的跨国企业认为中国还是个落后国家,派到宝钢的多半是技术水平中等偏下的工人。“但是西门子很早就预见到了中国市场的重要性和发展潜力,所以派了最优秀的工程技术和管理人员来宝钢做安装调试和生产指导。”他说。

可以说在上世纪八十年代,西门子对宝钢实现高度的生产自动化做出了重要贡献。曾任宝钢股份有限公司董事长的戴志浩曾经表示,“在某种程度上,没有西门子的贡献就没有宝钢的发展,这种说法也不为过。”与此同时,正是因为在这一标杆项目中取得的良好声誉,西门子才在中国钢铁行业占据了领先地位。

1990年发生的一件事让吴玉华终生难忘。这一年他进入德国济根大学攻读经济和法律专业。有一天他开着车在杜伊斯堡的郊外突然熄火抛锚了。当时已经晚上9点多,前不着村,后不着店,吴玉华刚到德国不久又没有什么朋友。就在他陷入一片绝望之时,路边突然停下一辆车,一个德国人走过来询问发生了什么事情。在了解情况后,他二话不说,马上去附近6公里处的加油站买来5加仑汽油,还帮忙加好油,确保车子能够重新启动。吴玉华被这个陌生人的善举深深感动,他再三感谢,想要付油钱给对方,但却被拒绝。这个德国人说:“中国人是我们的好朋友,我不收你的钱。” 说完他便起身离开,连姓名和联系方式都没有留下。

后来吴玉华多次和西门子的工程师分享了这个故事。他感触颇深地说道:“其实车子在深夜抛锚并不用太担心,真正让人担心的是抛锚后没有人来急救。我们国家改革开放不久,对国际市场了解不全面,技术水平还比较落后,而西门子的工程师和管理人员正是在关键时刻扮演了这个热心的德国人的角色!”

与时间赛跑的战役

2004年,西门子获得订单,为宝钢的热轧和冷连轧产线的现代化工程提供过程自动化系统。

过去四十年间,宝钢与西门子的合作经历了从局部到全面,从磨合到信任,从技术支持到价值创造的发展历程。

对于西门子而言,1999年是具有转折性意义的一年。在这一年,西门子中国的本地团队真正踏上了与宝钢全面合作的历史舞台。

在此之前,宝钢已经与西门子德国总部建立了深厚的互信。自1994年西门子(中国)有限公司成立以来,公司的本地化进程不断加速。中国团队羽翼渐丰,希望通过具有标杆性意义的宝钢项目在市场中站稳脚跟。机会终于出现在了千禧年到来前夕。

当时宝钢计划对其1988年投产的2030mm 冷轧生产线进行升级改造,利用无头轧制工艺生产汽车用钢板。对于将这个关键项目交给初出茅庐的西门子中国团队,宝钢格外谨慎。

1995年离开北京钢铁设计院加入西门子的秦政是该项目的负责人。他还记得当时双方进行技术交流时,宝钢的专家团坐了满满一屋子,他们个个神色严肃,各种尖锐的问题接踵而来,目的就是想考察西门子中国团队的技术能力。好在秦政和同事们准备充分,应对自如,终于拿下了项目,总算松了一口气。但他们没有想到的是,更严峻的考验还在后面。

根据宝钢的安排,冷轧线在1999年12月20日至2000年1月10日期间停产改造,这样如果操作系统因为“千年虫”问题发生紊乱,还有时间修复。但原计划12月27日就该结束的机械拆装进度缓慢,直到1月1日才完成。这使得西门子进行电气化系统改造的工期变得紧张起来。雪上加霜的是,到了元旦这天,之前引发各种忧虑的“千年虫”问题并没有发生,于是为了抢时间增效益,宝钢管理层要求冷轧线1月5日就要恢复生产,这意味着留给西门子的时间只剩下短短四天。

尽管这一要求十分苛刻,但从大局和长远考虑,西门子方面还是同意配合。于是秦政和四位同伴便开始了一场与时间赛跑的艰苦战役。他们争分夺秒地进行调试,饿了就扒几口饭,实在困得不行了就在现场搭两个椅子小睡一会儿,醒来就接着调试。就这样,他们连续四天没出车间,终于按期交付了。

经此一役,宝钢对西门子中国团队刮目相看,赞赏他们不仅“技术过硬”、“战斗力强”,而且“更能适应中国国情”。双方也由此迈进了本地化密切合作的新阶段。

回想起参与宝钢项目的十多年经历,秦政最深的印象便是宝钢技术要求高,考虑周全,“与宝钢合作的项目往往要比平常至少多花一倍的精力”。“但这对我们中国团队的成长却是极大的促进!也正是因为在宝钢的应用,我们的先进技术才成为了钢铁行业的典范。”他说。

在秦政看来,西门子和宝钢有许多相似之处:“追求质量和创新”,“引领行业趋势”,“着眼于未来”。正是这些共同点让这对心意相通的伙伴携手并肩,迈向未来。

(秦政于1995年加入西门子,目前就职于西门子中国过程工业与驱动集团。)

老朋友,新目标

西门子与宝钢共同践行数字制造战略。第二排左三为现任宝武集团董事长陈德荣。

2016年6月,宝钢集团与西门子股份公司在北京正式签署《宝钢与西门子智慧制造(工业4.0)战略协议》,基于开放平台建设数字化钢铁工厂。

西门子与宝钢,中德最具传奇色彩的两大工业巨头再次携手,广受世界瞩目。历经四十年风雨的宝钢在数字化浪潮袭来之际寻求新的突破口。而西门子像是一位心意相通的老朋友,一路走来,沐风栉雨,同舟共济。

走进宝钢上海宝山基地,历史沧桑感和现代工业气息扑面而来。四十年前从国外引进的料钟和高炉风口仍静静伫立在一号高炉纪念广场上,似乎诉说着过去的峥嵘岁月。让人意外的是,钢筋水泥的包围下竟有一个绿意盎然的宝钢动物园,一群群孔雀和梅花鹿在这里闲庭信步,繁衍生息,充当起工厂环境监测的“哨兵”。

随着经济下行风险加剧,劳动力成本上升,钢铁工业在“料峭寒冬”中前行。而经济的可持续高质量发展对于产品质量和性能的要求不断提高,特别是“城市工厂”的命题如何破解给钢铁企业带来了全新挑战。

作为行业领军者的宝钢同样面临着劳动力成本劣势和部分设备低能效的“痛点”。而随着宝钢与武钢的强强联合,规模扩大的同时,制造管理效率亟待加强。宝钢希望继续保持全球竞争力,途经便是实现制造的数字化转型,而首选的合作伙伴便是西门子。

用曾任宝钢集团董事长的徐乐江的话说,“世界领先的钢铁企业和世界领先的自动化、信息化企业理应携手探索出智能制造的路径和标准,为钢铁产业转型升级提供示范,也为中德合作树立标杆。”

但宝钢的数字化征途与大多数企业不同。一方面,宝钢早已具备很高的自动化和信息化水平。早在30年前,宝钢就已开始使用企业资源计划系统(ERP)和制造执行系统(MES)。上世纪九十年代,宝钢的工人已有很高的专业素养,且90%以上已经在宽敞明亮的计算机中控室里工作。但其工序和工序之间、上下游之间、运维、物流、许多单体设备以及细分环节还有很大的空间,可以进一步提升劳动生产率和能效。

另一方面,当许多企业还未厘清“工业4.0”的概念时,宝钢已在有策略、有步骤地持续投入,并形成了专门的组织架构和团队,以战略的眼光去尝试和探索。正如现任宝武集团董事长陈德荣强调的,未来的项目需要以智能制造的标准建设。

“这对西门子是一大挑战,但也是难得的机遇。只有与强大的伙伴同行,我们才能实现飞跃。西门子想要的不只是订单,还有经验和价值创造。” 西门子中国过程工业与驱动集团宝武西门子联合探索工业4.0项目负责人陈江宁表示。

“我们和宝钢深度合作,抓住薄弱环节,从蓝图规划到可行性研究,定义了12个研究模块,结合人工智能、大数据和增强现实等最新技术,由点及面地探索钢铁行业实现数字化企业的路径和方向。”他补充道。

数据:粹炼钢铁业核心价值

西门子技术支持的轧辊补油机器人。

根据宝武和西门子的共同规划,双方短期目标是在2016年以“1580热轧智能车间”为基础实施先导项目落地,中期目标是在2-3年内建立并完善钢铁行业“智能制造(工业4.0)”框架,协助宝武开展方案策划和实践。而长期目标则是建立产业生态圈,与其他行业一起探索“智能制造”的商业化模式。

据陈江宁介绍,前两个目标已经基本达成,很多子项目已经或正在系统化地落地实施。

作为第一个“试验田”的热轧1580产线投产于上世纪九十年代,年产热轧卷400 万吨。产线的自动化和信息化基础较好,但与世界一流水平相比,在产品质量和关键消耗指标等方面仍有一定差距。

为此,西门子团队利用工厂工程设计和管理软件COMOS,为产线的关键机架设备建立了数字化模型,通过“数字化双胞胎”帮助仪表、机械和电气等不同专业的人员协同工作,实现精细化运维。而西门子控制器和无线射频识别技术(RFID)让智能机器人有了“智慧的大脑”,自动完成为轧辊补充润滑油的任务,不仅提高了补油作业的精准度和效率,杜绝人工操作的安全隐患,也降低了劳动力成本。而西门子全集成自动化系统(TIA)的应用则帮助主轧电机的冷却风机提升能效,投资当期收回。

随着版图的扩大,宝武的生产基地遍及上海、武汉、湛江、南京、乌鲁木齐和韶关等地,如何实现多基地的高效运维成为了新的课题。西门子以COMOS和Walkinside等软硬件支持宝钢打造虚拟远程运维平台,实现远程智能监控和诊断,以及故障预警和设备寿命预测,为工厂全生命周期的运维提供支持。

目前,该平台在1580热轧车间试点情况良好,报警准确率超过80%,趋势性故障漏报为零。双方也正积极探索西门子基于云的开放式物联网操作系统MindSphere与之对接。

大块头有大智慧

中国首台智能化液态熔融金属吊运行车运行良好。

而在宝钢位于南京的梅山基地,数字化技术正让一台台笨重的大型起重机变得“身姿轻盈”。

在梅钢第一炼钢厂,工作人员在20米高空中的驾驶室轻轻按下“确认键”,看似笨拙的250吨起重机就像长了“火眼金睛”一般,自动避开障碍物,灵巧地把一炉1600多摄氏度的滚烫钢水高高吊起,到达目标位置,再来个90度“前空翻”,一滴不漏地把钢水浇筑到模具当中。

在过去,“吊钢水”全靠经验丰富的资深操作员,他们往往高度紧张、手忙脚乱,稍有半点差池便可能造成难以挽回的损失。也正因其高难度和高风险性,“钢包吊”长期被视为起重机智能化领域难以触碰的“禁区”。

西门子携手梅钢和太原重工集团,敢为人先,率先打破“禁区”,打造出中国首台智能化液态熔融金属吊运行车,填补了行业内一项长期的空白。自2018年3月27日成功投运以来,这个“聪明”的大家伙始终保持平稳运行。

这台智能起重机是基于西门子Simocrane工艺平台打造,集成了防摇控制系统等智能软件和PLC、变频器、无线通讯设备等自动化硬件。它能够通过智能算法,实现最优路径,将钢水包精确运达指定位置,全程无需人工干预,一键巡航。它整套动作行云流水,俨然一个身怀绝技的“武林高手”。这不仅大大降低了操作人员的劳动强度,也提高了作业安全性、稳定性和生产效率。

此外,西门子解决方案还提供众多附加价值。例如CeNit直线运行控制器具备自动纠偏功能,减少对起重机铁轮和钢轨的磨损,降低维护成本。而主动型电源模块(ALM)则大幅度地实现了能量回馈。起重机管理系统(CMS)和远程起重机管理系统(RCMS)将设备产生的大数据转化为智能数据。一旦设备发生故障,即使是毫无经验的维护人员在系统指导下也能迅速定位故障位置,在最短时间内解决问题。

扬帆起航

“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”。尽管有着坚实的起步,宝钢和西门子的数字化愿景将不会一蹴而就。双方共同的长远构想是要建立一个全透明的数字化钢厂,逐步在数字化空间里建设一个与现实并行一致的虚拟工厂,实现快速响应并满足个性化需求,且交付高品质产品的制造模式,运维模式则实现从事后处理到事先预防的转变。

这一美好愿景可在建设中的宝武集团新型炭材料工厂初见端倪。这座崭新的数字化工厂将形成锂电池负极材料、电炉炼钢超高功率电极、碳纤维制品三大产业链,尤其电炉炼钢是钢铁工业的未来发展方向。

在这里,用于工程文档管理的西门子COMOS系统和保障安全稳定生产的Simatic PCS 7系统高度集成,实现从“数字化设计”到“数字化交付”,让设计数据直接应用于DCS工程阶段,大大缩短系统组态和文档检索时间。西门子基于“纵深防御”理念的态势感知工控安全解决方案能帮助工厂保护信息安全和网络防护,支持多基地协同运维。不仅如此,人工智能、边缘计算、增强现实和工业云等前瞻性科技都有计划在这里落地开花。

通过这些已经实施和正在探索的新技术, 西门子预计将帮助工厂降低不合格品率28%,提升运营效率30%,延长设备有效作业时间35%。

不仅如此,双方还在智能制造标准的研究和数字化人才培养方面取得了丰硕的成果。在过去两年间,双方不仅组织了100多场培训和技术交流,西门子还与宝武人才院携手探索智能制造人才的系统化培养,并与宝钢技术一起为智能制造国家标准的制定作出贡献。

而用曾任宝钢股份有限公司董事长的戴志浩的话说,“西门子在宝钢建设阶段、扩张阶段、以及新时代均有卓越的贡献。”

可以说过去四十年是宝钢从无到有、开创奇迹的四十年,是宝钢与西门子风雨同舟、并肩奋进的四十年,更是中国钢铁工业转型升级的四十年。在数字化浪潮奔腾而来的今天,人们有理由相信,西门子与宝钢这对志气相投的老朋友将继续携手同行,谱写钢铁工业新的奇迹。