الزام به‌کارگیری هوش مصنوعی در صنعت فولاد

غلامرضا طبیبی، رئیس هیات مدیره شرکت دانش‌بنیان چدن ریزان‌جی در مقاله‌ای برای پترومتالز، ضرورت‌های به‌کارگیری هوش مصنوعی در صنعت فولاد را تشریح کرده است. متن کامل این مقاله به شرح زیر است:

تکنولوژی تحلیل داده‌ها موجب ایجاد تحولی شگرف در حیطه دیجیتالی شدن در دنیای امروز گردیده است و از هوشمند‌سازی بعنوان انقلاب صنعتی چهارم در آینده نزدیک نام برده می‌شود. ارتقاء بهره‌وری در ساختارهای برنامه‌ریزی، بهره‌برداری و تولید در گرو شناخت دقیق داده‌ها و تسلط بر جریان داده است.

با بهره‌گیری از هوش مصنوعی و مدلسازی ریاضی و استفاده از ماژول‌های متفاوت به عنوان یک دستیار هوشمند می‌توان بهترین سناریو را برای بهره‌برداری و برنامه‌ریزی تولید در اختیار بهره‌بردار قرار داد.

با توجه به ماهیت این صنعت که صنعتی پیچیده با داده‌های بسیار سنگین و متکی به تعداد زیادی نیروی کار است و در بعضی موارد این نیروی انسانی به عنوان عامل بازدارنده به شمار می‌رود لزوم استفاده از هوش مصنوعی در این صنعت به جهت دستیابی به تولید بهینه ، بهبود ایمنی ، کاهش هزینه‌ها ضروری است

– در صنعتی که

• رقابت بسیار نزدیک است
• احداث و راه اندازی آن مستلزم سرمایه گذاری بسیار سنگینی است
• هزینه‌های تولید سنگینی دارد
• در حال حاضر با مازاد ظرفیت روبرو هستیم
• با در نظر گرفتن ظرفیت‌های که در آینده به بازار اضافه می‌شود
• و نگرانی‌های ژئو پلتیکی نیازمند این است که شرکت‌های فولادی به جهت بقاء در بازارهای آینده شرایطی را فراهم کنند که محصول آنها قابل رقابت با رقبای خارجی باشد

-لذا استفاده از هوش مصنوعی در صنعت فولاد باعث :

• افزایش کارایی
• بهینه‌سازی فرآیندها
• شناسایی و طبقه بندی عیوب
• تعمیر و نگهداری
• کنترل کیفیت
• و کاهش بهای تمام شده را به ارمغان خواهد داشت

-برای بدست آوردن تولید کارآمدتر نیاز به

• کاهش هزینه‌ها
• بهبود کیفیت
• و مدیریت کسب و کار می‌باشد

-کاهش هزینه‌ها از طریق :

• تعمیر و نگهداری : در صنعت پیچیده و پر هزینه فولاد تعمیر و نگهداری دستگاه‌ها اغلب زمان بر و پرهزینه است ، هوش مصنوعی می‌تواند با تجزیه و تحلیل حجم عظیمی از داده‌های جمع آوری شده توسط سنسورها و حسگرهای که بر روی تجهیزات نصب شده می‌تواند با شناسایی و تشخیص خودکار خرابی‌های کارکردی تجهیزات و پیش بینی رخدادهای حالت‌های خرابی تجهیزات کلیدی بر اساس استاندارد‌های تعریف شده بپردازد.
• کنترل کیفیت : در کارخانه‌های فولاد کیفیت بسیار فاکتور با اهمیتی است. از طرفی چک کردن آن هم کار ساده‌ای نیست. هوش مصنوعی می‌تواند با کمک بینایی ماشین سرعت و دقت این کنترل‌ها را بسیار افزایش دهد و کیفیت محصولات را تا جای ممکن افزایش دهد

-بهبود کیفیت از طریق :

• نظارت بر فرآیند تولید که با نظارت بر فرآیند‌های تولید و تشخیص زود هنگام عیوب قابل پیش بینی است بعنوان مثال کنترل دمای شمش در زمان ریخته گری و در زمان نورد بسیار مهم است که از طریق هوش مصنوعی و با نصب حسگرها می‌توان دما را کنترل و قبل از تولید بی کیفیت و یا وارد شدن آسیب به غلطک‌ها این موضوع مدیریت شود
• افزایش کارایی: هوش مصنوعی می‌تواند بسیاری از فرآیندهای تولید را ساده‌سازی نماید و باعث کاهش ضایعات گردد
• بهینه‌سازی فرآیند تولید : با کمک یادگیری ماشین و یادگیری عمیق می‌توان بسیاری از روندها را بهینه کرد. تولیدکنندگان می‌توانند با استفاده از ابزارهای استخراج فرآیندی مبتنی بر هوش مصنوعی استفاده کنند و گلوگاه‌ها و مشکلات روندها را بهینه کنند. این مورد به صورت دائم انجام می‌گیرد و سعی می‌شود که با توجه به شرایط به بهینه‌ترین حالت ممکن رسید.

-مدیریت بهتر کسب و کار از طریق:

• مدیریت دارایی‌ها : هوش مصنوعی می‌تواند به فولادسازان کمک کند تا دارایی‌های خود از جمله؛ موجودی، تجهیزات تولید و تدارکات خود را بهینه و مدیریت کنند
• بهبود خدمات مشتری : هوش مصنوعی را می‌توان برای ارائه خدمات بهتر به مشتریان با درک نیازها و ترجیحات مشتری استفاده کرد.
• افزایش کارایی عملیات : حسگرهای هوشمندی که برای جمع آوری داده‌ها در مورد هر جنبه از فرآیند ساخت فولاد، از مواد خام گرفته تا محصول نهایی استفاده می‌شوند. این داده‌ها توسط الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای شناسایی الگوها و روندهایی که می‌توانند برای بهبود کارایی و کیفیت مورد استفاده قرار گیرند، تجزیه و تحلیل می‌شوند
• کاهش هزینه‌های مواد خام: هوش مصنوعی می‌تواند به فولادسازان کمک کند تا ترکیب مواد خام خود را برای کاهش هزینه‌ها بهینه کنند

کاربرد هوش مصنوعی در خط نورد گرم

برای شناخت هر چه بهتر هوش مصنوعی در فرآیند نورد ،  ابتدا باید با نورد و تجهیزات مورد نیاز آن آشنا شویم ، توقفف‌ها و عیوب خط را بشناسیم  و سپس مزایا و کاربرد  استفاده از هوش مصنوعی را در صنعت نورد را بررسی کنیم

در هرکارگاه تولیدی عوامل مختلفی در تولید محصولات استاندارد و قابل قبول هستند در این راستا نیروی انسانی متخصص و با تجربه و بهره وری صحیح از تجهیزات و امکانات موجود حرف اول را می‌زند بدیهی است که برنامه‌ریزی فنی و تکنولوژی در کارگاه نورد و استفاده و بهره وری بهینه و مناسب از تجهیزات و کاربرد آنها نیاز به دقت نظر و مطالعه و تجربه دارد و باعث می‌گردد که تولید بیشتر و بهتر و همراه با ضایعات کمتر اتفاق بیفتد از آنجائیکه هرچه ضایعات و توقف خط کمتر باشد تولید بیشتر می‌گردد لذا نمی توان به راحتی از کنار آن گذشت ، هوش مصنوعی می‌تواند در دستیابی به تولید بهینه ، بهبود ایمنی و کاهش هزینه‌ها کمک کند.

نورد چیست؟ نورد (Rolling) یک فرآیند تغییر شکل است که در آن قطعه فلزی از میان دو غلتک (که در خلاف جهت یکدیگر حرکت می‌کنند) عبور می‌کند.غلتک‌های نورد قطعه فلزی را در بر می‌گیرند و تحت فشار قرار می‌دهند و در نتیجه، طی این فرآیند ضخامت قطعه ورودی کاهش می‌یابد.

انواع عیوب در فرآیند نورد

در یک دسته بندی ساده عیوب نوردی به دو دسته تقسیم می‌شوند عیوب نوردی به دو دسته تقسیم می‌شوند 1- عیوب متالورژیکی 2- عیوب نوردی

• عیوب متالورژیکی یا ریخته گری شده که در حین فرآیند ذوب‌سازی اتفاق می‌افتد و شامل وجود سر باره ، وجود مک و عدم تطابق آنالیز درخواستی که برای رفع آن بایستی در بخش فولاد‌سازی تدبیر شود اما بعنوان یکی از عوامل تاثیر گذارد در بخش نورد می‌تواند تولید و بهای تمام شده را تحت تاثیر قرار دهد و چه بسا باعث توقف‌های طولانی در خط نورد تولید گردد
• عیوب غیر متالورژیکی : این عیوب به دو دسته تقسیم می‌شوند 1- عیوب تکنولوژیکی 2- عیوب غیر تکنولوژیکی
• عیوب تکنولوژیکی شامل مونتاژ کاری ، نورد کاری و اپراتوری می‌گردد استفاده از قطعات نا مناسب و خراب ، عدم رعایت دستورالعمل‌ها در هنگام تنظیم قفسه‌ها و سهل انگاری و بی توجهی اپراتور باعث این عیوب می‌شود و همچنین توقف خط و کاهش تولید را به همراه خواهد داشت اما در عیوب غیر متالورژیکی مانند عیوب مکانیکی ، برقی ، هیدرولیکی ، تاسیساتی و … چنانچه اتفاق بیفتد باعث توقف نسبتا زیادی در خط تولید میگردد با استفاده از هوش مصنوعی و قراردادن حسگره ، سنسورها ، ارتعاش سنج و دریافت داده‌های از کل فرآیند خط تولید می‌توان با شبیه‌سازی داده‌ها و تهیه الگوریتم‌های خاص این توقف‌ها را کاهش داد
• کوره پیش گرم :

این کوره که به منظور گرم کردن قطعه تا دمای موردنیاز برای نورد را دارد .سیستم کوره باید طوری طراحی شود که شمشالها داخل کوره حرکت کرده و به ابتدای کوره وارد شده و تا زمان رسیدن به خروجی کوره شمشالها به دمای مد نظر رسیده باشند. ظرفیت وکیفیت گرمایش در کوره‌های نورد علاوه بر اینکه تحت تاثیر مشخصات هندسی کوره و وضعیت قرار گرفتن مشعل‌ها است ،تابعی از مشخصات احتراق ،همچون درجه حرارت نسبت هوا به سوخت و درصد محصولات احتراق است.

در این بخش میتوان با مونیتورینگ کردن کوره و نصب لیبل بر روی شمش ضمن کنترل دمای شمش در هر منطقه  ، کنترل نسوز کاری کوره ، مدیریت هزینه انرژی ، کنترل سرعت خط بین قفسه‌های نورد ، ردیابی شیفت تولیدی ، انطباق شماره سریال محصول تولیدی با مواد اولیه ورودی و…را نیز انجام داد

• پوسه زدا : وظیفه برداشتن پوسته‌های ایجاد شده در اثر ریخته گری و گرم کاری مجدد را به روشهای مختلف دارد این عملیات توسط افشانک‌های آب پر فشار انجام می‌گردد لذا اندازه گیری ضربه نازل‌ها در شرایط مختلف عملیاتی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می‌باشد.

• استند نورد :

این وسیله با کمک غلتک‌های افقی وظیفه نورد کردن شمشال یا کاهش ضخامت قطعه را دارد.

در هنگام نورد چنانچه یک یا چند مکانیزم بنا به علل (مکانیکی ،برق، هیدرولیکی، تاسیساتی و …) ازکار بیفتدبه طوری که در مدت زمان نسبتا زیاد نمیتوان نورد نمود، نهایتا شمش‌های مسیر سرد شده و ایجاد ضایعات مینماید.

از عمده عیوبی که در قفسه‌های نورد اتفاق می‌افتد و باعث بروز ضایعات م گردد می‌توان به :

• پایین بودن درجه حرارت شمش
• نامناسب بودن ابعاد شمش
• عدم کنترل فاصله بین غلتک‌ها
• عدم هدایت صحیح شمش به زیر غلتک ها
• برخورد شمش با هادی ها
• بریدگی یا لهیدگی غلتک‌ها
• جام کردن بیرینگ‌ها داخل یاتاقان‌ها
• قطع روغن یاتاقان‌ها
• خرابی افشانک‌ها
• عدم تنظیم سرعت خط نورد
• قطع برق اره‌ها
• و….

کلیه این موارد با استفاده از هوش مصنوعی قابل پیشگیری می‌باشد. با استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین می‌توان ضمن کاهش هزینه‌های تولید، کاهش ضایعات،  افزایش بهره وری و امکان رقابت با رقبا را در بازار فراهم نمود.

ما در شرکت چدن ریزان و بعنوان یک شرکت دانش بنیان وظیفه خود می‌دانیم که مشکلات این صنعت را  بصورت تخصصی دنبال و راهکارهای علمی و تجربی در اختیار فعالان این بخش قرار دهیم. همکاران ما که جزء برترین‌های اساتید دانشگاهی در صنعت نرم افزار و برنامه نویسی می‌باشند، توانسته‌اند با استفاده از دانش هوش مصنوعی شرایطی را برای تولیدکنندگان و فعالان این بخش بوجود آورند که بتوان با مدیریت صحیحی در فرآیند تولید و کاهش هزینه‌های تولید امکان رقابت با رقبا و سود آوری بیشتر را برای سهامداران به ارمغان آورد.