美國鋼鐵公司尋求在新舊鋼廠打造高科技未來 - 《華爾街日報》

在美國鋼鐵公司位於密西西比河畔的工廠裏，一台自動化起重機正將温度高達1000度的熱軋鋼卷吊起放入露天堆場，通過機器學習算法計算每個鋼卷的最佳擺放位置，使其在裝運前快速冷卻。

這個如巨型棋盤般佈局的自動化鋼卷堆場，是阿肯色州奧西奧拉市Big River鋼鐵廠的眾多高科技應用之一。這座建廠六年的工廠以運用前沿技術實現節能、省時、降本為目標。

當美國鋼鐵去年全資收購Big River時，同時獲得了該工廠的人工智能技術，這標誌着這家擁有120年曆史的製造業巨頭推動工廠技術升級的決心。但該公司首席信息官表示，將Big River的技術推廣到其他有些已逾百年的老鋼廠，已被證明是項艱鉅任務。

KeyBanc資本市場分析師菲利普·吉布斯指出，紐柯鋼鐵等競爭對手的優勢在於其運營着更多類似Big River的新型鋼廠，配備更節能的電弧爐和更新技術。他表示美國鋼鐵近年盈利困難，部分原因正是設備老舊且運維成本高昂。

吉布斯稱，當美國鋼鐵宣佈收購Big River時，部分人視其為扭轉頹勢的孤注一擲之舉。雖然疫情後鋼鐵需求激增使該策略短期見效，但在市場緊縮的長期影響仍有待觀察。

美國鋼鐵公司表示，收購大河鋼鐵的收益已遠超成本，且在今年第三季度因需求下滑遇挫前，公司創下了有史以來最高的一、二季度盈利紀錄。

據美國鋼鐵公司印第安納州加里工廠的卓越流程工程師凱文·伯恩斯透露，雖然大河鋼鐵的交易並未徹底革新老廠區的運營方式，但它為未來可能性提供了靈感。

第三代鋼鐵工人、該工廠首批員工之一科迪·霍爾指出，大河建廠時的核心理念就包含先進技術。“轉眼間美國鋼鐵公司就主動找上門來，“他説，“他們想通過新興技術搶佔先機。”

“當初有人建議將起重機自動化時，我的反應是’絕對不可能’，“伯恩斯回憶道，“但實地考察後才發現’這並非天方夜譚，完全可以安全實現。這個主意太棒了，我們應該嘗試’。”

擁有110年曆史的加里工廠坐落在密歇根湖畔，曾是北美最大鋼廠，部分設備可追溯至上世紀五六十年代，雖歷經多次升級改造。

如今仍是美國最大鋼廠之一的加里工廠擁有4000名員工，年粗鋼產能達750萬淨噸。而大河鋼鐵以約750名員工實現330萬淨噸年產能，其高效運營可見一斑。

大河鋼鐵的自動化卷材堆場。圖片來源：伊莎貝爾·布斯凱特/華爾街日報大河鋼鐵運用先進技術優化基礎鍊鋼工序，例如熱軋鋼卷的冷卻效率。若鋼卷間距過近，冷卻時間將延長，因此該公司的機器學習自動化起重機至關重要。夏季廠房局部温度可達150華氏度，降温成為一大挑戰。大河鋼鐵近期安裝了冰沙機為員工消暑。

該公司還通過攝像頭為機器學習算法提供數據輸入，可檢測板坯缺陷或識別人員是否因靠近特定設備而引發安全隱患。

大河鋼鐵部分算法為自主開發，部分通過第三方實施。但美國鋼鐵公司數字工作室兼大河鋼鐵整合高級總監克里斯蒂安·霍利迪指出，這些算法無法直接套用於其他鋼廠。各鋼廠通常需根據獨特環境構建專屬模型。他表示，老舊鋼廠因缺乏必要數據採集能力可能面臨更多轉型困難。

美國鋼鐵首席信息官史蒂夫·布加斯基稱，這意味着改造老舊鋼廠需要在現有設備上加裝傳感器和攝像頭等數據採集裝置。

伯恩斯先生表示，在設備上找到安裝傳感器的最佳位置可能具有挑戰性，因為需要保護傳感器免受蒸汽和高温的影響。伯恩斯先生稱，新設備通常配備內置傳感器，這些傳感器安全地安裝在機器內部，而在改造舊設備時無法做到這一點。

此外，伯恩斯先生指出，舊設備往往更重、更笨重，產生的振動更少，因此設計用於檢測振動的傳感器可能需要更靈敏。據伯恩斯先生介紹，在某些情況下，傳感器的安裝必須在設備的計劃停機期間進行，這種情況平均每年發生一次。

布加斯基先生表示，像加里工廠這樣的老廠可能還缺少連接傳感器的無線網絡能力。在鋼鐵廠這樣的環境中，由於到處都是混凝土和鋼鐵，帶寬問題眾所周知地糟糕。福雷斯特分析師保羅·米勒表示，更新、更先進的工廠也可能面臨網絡容量問題，但在設計階段通常會考慮到連接性的規劃。

新技術的部署在教授工人新技能和幫助他們適應變化方面也帶來了挑戰。

美國鋼鐵公司最近開始為非IT員工提供數字培訓，包括那些在工廠一線工作的機器操作員。霍利德先生表示，美國鋼鐵公司正按計劃實現到2022年底培訓100名員工作為“數字代理”的目標。

加里工廠的鐵水轉運包用於將高温金屬液倒入鍊鋼容器。圖片來源：伊莎貝爾·布斯凱特/華爾街日報"並非所有人都願意接受變革，但我們正努力與願意改變的人合作，“他表示。

加里工廠的伯恩斯先生提到，22年前他剛進入鋼鐵行業時，決策往往取決於會議室裏聲音最大的人。

“如今我們擁有所有這些數據，可以追溯覆盤事件經過，根據手頭的數據做出明智決策，而不是依賴那些擁有三四十年經驗的老員工記憶中的情況，“伯恩斯説。

儘管面臨挑戰，加里工廠正在部署旨在提升運營效率的機器學習算法。

工藝創新工程師託德·哈德斯蒂指出，被稱為熱軋廠的區域——將鋼板加工成卷材的地方——可能形成生產瓶頸。現在機器學習系統能分析某些鋼板加工超時的原因，可針對性解決操作員速度過慢或設備故障等問題。哈德斯蒂表示，該工廠正將這套時間管理系統推廣至其他瓶頸環節。

美國鋼鐵公司應用架構師維拉亞·卡塔透露，加里工廠還在打造數字孿生系統，即時呈現關鍵設備的運行狀態，最終目標是預測完工時間並優化產出。

美國鋼鐵公司希望通過建立一個統一的數據倉庫來加速此類分析模型的創建。這個被稱為"數據湖"的項目自2018年啓動以來，最終將幫助鋼廠更快地構建複雜模型。

該公司首席信息官布加斯基表示，儘管面臨挑戰，美國鋼鐵公司仍致力於現代化改造工作。

大河鋼鐵廠的收購併未為美國鋼鐵公司老舊工廠的現代化改造提供萬能方案。但加里工廠的伯恩斯先生表示，這確實幫助公司朝着正確方向邁進。

“它真正讓你從那種’我不知道’的狀態轉變為’哦，原來他們一直在這樣做’，“他説。

聯繫記者伊莎貝爾·布斯凱特，郵箱：[email protected]

本文發表於2022年12月2日印刷版，標題為《美國鋼鐵公司的高科技工具在老舊鋼廠難以應用》。