在傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)線中，由于部分生產(chǎn)工序的特殊性，比如螺紋檢查、接箍取放、螺紋保護器擰接等，需要人工輔助生產(chǎn)，沒有達到全線自動化。傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)線也缺乏數(shù)字化平臺整合，各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要通過人工干涉錄入計算機，產(chǎn)品質(zhì)量追溯困難，尤其不能實現(xiàn)鋼管逐支跟蹤，客戶無法了解每支鋼管的真實品質(zhì)。
智能制造技術(shù)是世界制造業(yè)發(fā)展的客觀趨勢，管加工生產(chǎn)線智能化發(fā)展是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。近年來工業(yè)協(xié)作機器人、物聯(lián)網(wǎng)、機器視覺等新技術(shù)迅速興起并且日趨成熟，為鋼鐵企業(yè)發(fā)展智能化工廠提供了有力的技術(shù)支撐。中冶京誠旗下北京京誠瑞信長材工程技術(shù)有限公司創(chuàng)新開發(fā)了智能化石油油套管加工生產(chǎn)系統(tǒng)，通過鋼管智能化識別跟蹤系統(tǒng)、接箍取放和螺紋保護器擰接智能裝備、智能化立體中轉(zhuǎn)庫等關(guān)鍵技術(shù)解決了傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)的一系列難題。
【關(guān)鍵技術(shù)1】智能跟蹤，穩(wěn)產(chǎn)提質(zhì)
鋼管智能化識別跟蹤系統(tǒng)，通過標識識別裝置將識別出的鋼管身份碼信息傳送給油套管加工檢驗單元，油套管加工檢驗單元從二級服務(wù)器接收加工檢驗參數(shù)并對鋼管進行加工檢驗，同時將鋼管的身份碼信息與實際加工檢驗生產(chǎn)數(shù)據(jù)相對應(yīng)地上傳給二級服務(wù)器。二級服務(wù)器將鋼管的實際加工檢驗生產(chǎn)數(shù)據(jù)和原料信息編輯成與鋼管身份碼信息對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，上傳給大數(shù)據(jù)云服務(wù)器。該系統(tǒng)解決了產(chǎn)品質(zhì)量追溯問題，讓客戶了解每支鋼管的真實品質(zhì)，實現(xiàn)了鋼管質(zhì)量信息逐支跟蹤，與傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)線相比，具備以下優(yōu)點：
鋼管生產(chǎn)過程更加科學(xué)化和精細化；
使每支鋼管都能追溯到其在生產(chǎn)過程中的加工及檢測數(shù)據(jù)；
將鋼管生產(chǎn)中各個單體設(shè)備連成一個整體，形成一個車間級的信息管理系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)收集到一個統(tǒng)一的平臺上，便于長期保存和查詢；
通過對生產(chǎn)過程各工序的統(tǒng)計分析，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率；
根據(jù)用戶要求生成相應(yīng)的統(tǒng)計報表，有效減少管理者的統(tǒng)計工作量；
生產(chǎn)完一批鋼管后附上每支鋼管在產(chǎn)線上的過程信息，有效提高鋼管的品質(zhì)管理，消除客戶對生產(chǎn)和制造過程的疑慮。
圖1 鋼管智能化識別跟蹤系統(tǒng)UI界面示意
【關(guān)鍵技術(shù)2】智能裝備，減員增效
接箍取放和螺紋保護器擰接智能裝備，取代傳統(tǒng)的人工方式，采用工業(yè)協(xié)作機器人集成及控制技術(shù)，配以機器視覺和特殊研發(fā)夾具，來料鋼管經(jīng)過對齊后由步進移鋼機移送到螺紋保護器擰接工位，機器人取料進給系統(tǒng)在指定工位上取料后處于待機位，當檢測到擰接工位有管后，螺紋保護器自動擰接系統(tǒng)開始擰接，直至擰接達到預(yù)設(shè)的扭矩值和距離為止，然后等待下一循環(huán)開始。擰接的同時，扭矩檢測系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定扭矩進行監(jiān)測，并根據(jù)扭矩值判定接箍是否合格。該智能裝備與傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)方式相比，具備以下優(yōu)點：
操作效率高，生產(chǎn)節(jié)奏快；
提高了擰緊質(zhì)量，實現(xiàn)了螺紋保護器擰接操控的準確性；
減輕了員工勞動強度并杜絕了工傷事故的出現(xiàn)，降低了用人成本。
圖2 工業(yè)協(xié)作機器人擰接螺紋保護器
【關(guān)鍵技術(shù)3】智能庫管，黑燈工廠
智能化立體中轉(zhuǎn)庫，是一套全自動化的多巷道、多格層、多儲列、大排寬的密集型立體高架式存儲系統(tǒng)，是鋼管或其他長材現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中儲存成品或半成品的周轉(zhuǎn)場所，不僅極大減少平面儲存所占的面積，而且可以采用高度機械化、自動化、智能化的程序管理方法，自動存取、堆垛、運送、裝卸、入庫和出庫，周轉(zhuǎn)效率高。該智能化立體中轉(zhuǎn)庫與傳統(tǒng)鋼管堆垛倉庫相比，具備以下優(yōu)點：
確保鋼管質(zhì)量：管層相互間不產(chǎn)生摩擦和碰撞，從而避免了鋼管表面的損傷；
占地面積小：采用高架式倉庫來儲存管層，大大減少了占地面積，與傳統(tǒng)鋼管堆垛倉庫相比，減少60%的占地面積；
勞動人員少：自動化操作管理，降低勞動強度，黑燈工廠；
實現(xiàn)倉庫的科學(xué)管理：料位的分配和選擇、運送路徑和動作均通過庫管程序優(yōu)化完成。
圖3 智能化立體中轉(zhuǎn)庫結(jié)構(gòu)圖
結(jié)語
智能制造技術(shù)已經(jīng)成為世界制造業(yè)發(fā)展的客觀趨勢，各大中型鋼鐵企業(yè)都已開啟智能工廠的建設(shè)征程。鋼鐵企業(yè)用工勞動力成本迅速攀升、產(chǎn)能過剩、競爭激烈、客戶個性化需求日益增長等因素，迫使各企業(yè)從低成本競爭策略轉(zhuǎn)向建立差異化競爭優(yōu)勢。管加工生產(chǎn)線作為鋼管生產(chǎn)的最后一道工序，其產(chǎn)品品控和成品信息質(zhì)量追溯尤為重要。因此，管加工生產(chǎn)線智能化升級改造，是鋼鐵企業(yè)良性發(fā)展的必然選擇。
中冶京誠智能化石油油套管加工生產(chǎn)系統(tǒng)，已在河北滄州達力普、江蘇常寶普萊森、中石油（天津）渤海裝備、以及江蘇靖江特鋼等多個項目成功應(yīng)用。傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)線智能化轉(zhuǎn)型升級后，可減少現(xiàn)場操作人員40%以上，提高生產(chǎn)效率5%以上，提高產(chǎn)品合格率2%以上，節(jié)能40%以上，并通過鋼管逐支跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)成品鋼管全流程信息和質(zhì)量追溯，切實解決了客戶需求，降本增效，推動整個鋼管生產(chǎn)行業(yè)進步。
