美国钢铁公司寻求在新旧钢厂打造高科技未来 - 《华尔街日报》

在美国钢铁公司位于密西西比河畔的工厂里，一台自动化起重机正将温度高达1000度的热轧钢卷吊起放入露天堆场，通过机器学习算法计算每个钢卷的最佳摆放位置，使其在装运前快速冷却。

这个如巨型棋盘般布局的自动化钢卷堆场，是阿肯色州奥西奥拉市Big River钢铁厂的众多高科技应用之一。这座建厂六年的工厂以运用前沿技术实现节能、省时、降本为目标。

当美国钢铁去年全资收购Big River时，同时获得了该工厂的人工智能技术，这标志着这家拥有120年历史的制造业巨头推动工厂技术升级的决心。但该公司首席信息官表示，将Big River的技术推广到其他有些已逾百年的老钢厂，已被证明是项艰巨任务。

KeyBanc资本市场分析师菲利普·吉布斯指出，纽柯钢铁等竞争对手的优势在于其运营着更多类似Big River的新型钢厂，配备更节能的电弧炉和更新技术。他表示美国钢铁近年盈利困难，部分原因正是设备老旧且运维成本高昂。

吉布斯称，当美国钢铁宣布收购Big River时，部分人视其为扭转颓势的孤注一掷之举。虽然疫情后钢铁需求激增使该策略短期见效，但在市场紧缩的长期影响仍有待观察。

美国钢铁公司表示，收购大河钢铁的收益已远超成本，且在今年第三季度因需求下滑遇挫前，公司创下了有史以来最高的一、二季度盈利纪录。

据美国钢铁公司印第安纳州加里工厂的卓越流程工程师凯文·伯恩斯透露，虽然大河钢铁的交易并未彻底革新老厂区的运营方式，但它为未来可能性提供了灵感。

第三代钢铁工人、该工厂首批员工之一科迪·霍尔指出，大河建厂时的核心理念就包含先进技术。“转眼间美国钢铁公司就主动找上门来，“他说，“他们想通过新兴技术抢占先机。”

“当初有人建议将起重机自动化时，我的反应是’绝对不可能’，“伯恩斯回忆道，“但实地考察后才发现’这并非天方夜谭，完全可以安全实现。这个主意太棒了，我们应该尝试’。”

拥有110年历史的加里工厂坐落在密歇根湖畔，曾是北美最大钢厂，部分设备可追溯至上世纪五六十年代，虽历经多次升级改造。

如今仍是美国最大钢厂之一的加里工厂拥有4000名员工，年粗钢产能达750万净吨。而大河钢铁以约750名员工实现330万净吨年产能，其高效运营可见一斑。

大河钢铁的自动化卷材堆场。图片来源：伊莎贝尔·布斯凯特/华尔街日报大河钢铁运用先进技术优化基础炼钢工序，例如热轧钢卷的冷却效率。若钢卷间距过近，冷却时间将延长，因此该公司的机器学习自动化起重机至关重要。夏季厂房局部温度可达150华氏度，降温成为一大挑战。大河钢铁近期安装了冰沙机为员工消暑。

该公司还通过摄像头为机器学习算法提供数据输入，可检测板坯缺陷或识别人员是否因靠近特定设备而引发安全隐患。

大河钢铁部分算法为自主开发，部分通过第三方实施。但美国钢铁公司数字工作室兼大河钢铁整合高级总监克里斯蒂安·霍利迪指出，这些算法无法直接套用于其他钢厂。各钢厂通常需根据独特环境构建专属模型。他表示，老旧钢厂因缺乏必要数据采集能力可能面临更多转型困难。

美国钢铁首席信息官史蒂夫·布加斯基称，这意味着改造老旧钢厂需要在现有设备上加装传感器和摄像头等数据采集装置。

伯恩斯先生表示，在设备上找到安装传感器的最佳位置可能具有挑战性，因为需要保护传感器免受蒸汽和高温的影响。伯恩斯先生称，新设备通常配备内置传感器，这些传感器安全地安装在机器内部，而在改造旧设备时无法做到这一点。

此外，伯恩斯先生指出，旧设备往往更重、更笨重，产生的振动更少，因此设计用于检测振动的传感器可能需要更灵敏。据伯恩斯先生介绍，在某些情况下，传感器的安装必须在设备的计划停机期间进行，这种情况平均每年发生一次。

布加斯基先生表示，像加里工厂这样的老厂可能还缺少连接传感器的无线网络能力。在钢铁厂这样的环境中，由于到处都是混凝土和钢铁，带宽问题众所周知地糟糕。福雷斯特分析师保罗·米勒表示，更新、更先进的工厂也可能面临网络容量问题，但在设计阶段通常会考虑到连接性的规划。

新技术的部署在教授工人新技能和帮助他们适应变化方面也带来了挑战。

美国钢铁公司最近开始为非IT员工提供数字培训，包括那些在工厂一线工作的机器操作员。霍利德先生表示，美国钢铁公司正按计划实现到2022年底培训100名员工作为“数字代理”的目标。

加里工厂的铁水转运包用于将高温金属液倒入炼钢容器。图片来源：伊莎贝尔·布斯凯特/华尔街日报"并非所有人都愿意接受变革，但我们正努力与愿意改变的人合作，“他表示。

加里工厂的伯恩斯先生提到，22年前他刚进入钢铁行业时，决策往往取决于会议室里声音最大的人。

“如今我们拥有所有这些数据，可以追溯复盘事件经过，根据手头的数据做出明智决策，而不是依赖那些拥有三四十年经验的老员工记忆中的情况，“伯恩斯说。

尽管面临挑战，加里工厂正在部署旨在提升运营效率的机器学习算法。

工艺创新工程师托德·哈德斯蒂指出，被称为热轧厂的区域——将钢板加工成卷材的地方——可能形成生产瓶颈。现在机器学习系统能分析某些钢板加工超时的原因，可针对性解决操作员速度过慢或设备故障等问题。哈德斯蒂表示，该工厂正将这套时间管理系统推广至其他瓶颈环节。

美国钢铁公司应用架构师维拉亚·卡塔透露，加里工厂还在打造数字孪生系统，实时呈现关键设备的运行状态，最终目标是预测完工时间并优化产出。

美国钢铁公司希望通过建立一个统一的数据仓库来加速此类分析模型的创建。这个被称为"数据湖"的项目自2018年启动以来，最终将帮助钢厂更快地构建复杂模型。

该公司首席信息官布加斯基表示，尽管面临挑战，美国钢铁公司仍致力于现代化改造工作。

大河钢铁厂的收购并未为美国钢铁公司老旧工厂的现代化改造提供万能方案。但加里工厂的伯恩斯先生表示，这确实帮助公司朝着正确方向迈进。

“它真正让你从那种’我不知道’的状态转变为’哦，原来他们一直在这样做’，“他说。

联系记者伊莎贝尔·布斯凯特，邮箱：[email protected]

本文发表于2022年12月2日印刷版，标题为《美国钢铁公司的高科技工具在老旧钢厂难以应用》。