數位轉型中鋼公司/數位力減碳排、省能耗,打開煉鋼爐「黑盒子」
中鋼公司生產部門副總經理周文賢帶領團隊,開發智慧控溫系統,最佳化煉鋼製程,大幅減少生產成本並降低能耗,藉此做出多元鋼製產品;黃菁慧攝。
【第四屆數位轉型鼎革獎—智造升級轉型獎大型企業組首獎暨ESG特別獎】做為台灣前十大碳排大戶的中鋼公司,以數位力成功應對挑戰,憑藉「熱軋工場加熱爐數位智慧溫控系統開發」專案,大幅降低加熱爐的能源消耗,並減少每年3.1萬噸的碳排放,展現數位與永續的雙重動能。
明年即將開徵碳費,身為環境部公告台灣前十大碳排大戶的中鋼公司,可說是「剉咧等」。以環境部過去委外報告建議每噸300元的碳費估算,一年排碳近2,000萬噸的中鋼,未來每年碳費上看58億元。
中鋼對此心驚膽顫,因為2023年市況不佳,還花了大把鈔票落實減碳,稅後盈餘好不容易小賺46億元,如果預估碳費高達58億元,吃光全年獲利,中鋼就要由盈轉虧了。
對這家台灣最大鋼鐵廠來說,面對已知的「碳成本」,每一步都走得戰戰兢兢。中鋼早已將2018年訂為減碳基準年,訂定減量目標為2025年減排7%、2030年更要減排25%,以因應未來的碳定價趨勢。
敢於展現如此雄心壯志,關鍵在於數位轉型。中鋼今年便以加熱爐首個數位化成功案例「熱軋工場加熱爐數位智慧溫控系統開發」的專案成果,榮獲本屆《哈佛商業評論》數位轉型鼎革獎智造升級轉型獎大型企業組首獎,還同時囊括ESG特別獎。(第四屆數位轉型鼎革獎完整得獎名單請點此)
今年9月,恰逢中鋼人事異動,新任生產部門副總經理周文賢新官上任初次受訪,談到中鋼的數位轉型,眼神顯得堅定。他強調,中鋼雖然歸類為傳統產業、黑手的工作,「但從原料做到軋鋼、從固態、液態再變成固態,生產過程相當多元,而且導入很多新科技,其實一點也不傳統。」
要在傳統賦予科技的新意,中鋼第一步是在2016年成立「產銷智能化委員會」,2023年改名為「數位轉型推動小組」,建構資訊化、自動化、線上化的數位能力基礎。在營運、生產及設備等三大領域,以及煉鐵、煉鋼、軋鋼等製程大量導入AI,至今已完成325個AI專案,創造年效益近16億元。
精準掌控爐內溫度
本次獲得鼎革獎首獎的專案,就是中鋼多項數位轉型當中的的代表性成果。周文賢指出,熱軋工場生產製程首站是加熱鋼胚。
體積足足有三個標準游泳池疊加那麼大的加熱爐,爐體熱慣性大、溫度響應慢,只能靠人工控溫,難以滿足每塊鋼胚的需求。加熱及軟化鋼胚,需要1200度左右才能完成,但溫度很難精準控制,老師傅很常拉到1300度,確保鋼胚順利塑形,卻徒增能耗。
讓熱軋工場智慧化,控溫更精準,省力又省能耗。因此,中鋼以「開黑盒、制權衡、神預測」三大策略,實現加熱爐的智慧溫控。
首先是「開黑盒」。加熱爐以往多被稱為「黑盒」,原因是無法即時獲知加熱爐內部狀況,也難掌握爐內鋼胚溫度。
中鋼專案團隊開發出一套虛擬測量技術,透過蒐集鋼胚的相關資訊、爐內的溫度、鋼胚所在的位置和熱傳導的數據,預測鋼胚的溫度變化。他們還設計了能夠承受高溫的感測裝置,放入測試用的鋼胚,記錄實際溫度。透過這項技術,溫度測量的誤差範圍從原本的±40 ˚C縮小到了±15 ˚C,因此內部人員都笑稱「黑盒被打開了」。
第二項「制權衡」,也就是「數位智慧溫控技術」。以往加熱爐的溫度主要依賴操作員的經驗來調整,但這項技術利用機器學習模型,根據加熱爐內每塊鋼胚的最佳升溫曲線和溫度預測;每5秒鐘就會對爐內的40塊鋼胚進行一次溫度目標和升溫曲線的計算,求取最佳的加熱效果。周文賢比喻,就像大廚煮菜,能夠精準掌握開大火、轉小火的時機。
每年減3萬噸排碳量
最重要的則是「神預測」,也就是導入AI的「爐況監測診斷技術」。過往加熱爐半年至一年進行歲修,全爐都得停機,但停機後要先讓爐體降溫,歲修完畢又要再加熱到超高溫,耗時又耗能。
如今導入AI,能夠即時對設備進行健康檢查,讓維護方式從過去的「時間取向」(定期維修)轉變為「狀況取向」(根據設備狀況進行維修)。在不影響生產的前提下,利用有限的時間優先處理出現異常的設備,而非時間到了固定維修,大幅提升營運、能源效率。
實施這項專案後,熱軋工廠的加熱爐能源消耗減少了超過90%,每年也減少了3.1萬噸排碳量。
在數位轉型的過程,周文賢強調「溝通」是能否成功達成目標的關鍵因素。中鋼的AI導入計畫中,負責規畫的員工和在製造現場工作的員工各有專業,卻常因立場不同,難以有效溝通。為了解決這個問題,中鋼培訓了一批既懂AI又熟悉現場操作的電控人員,擔任溝通橋樑。
透過數位轉型的傑出成果,中鋼用數位實力替傳統產業撕去耗時、耗力、耗能源的負面標籤。
成立/1971年
董事長/黃建智
2023年營業額/3633億元
主要業務/鋼品設計、製造、買賣;鋼鐵及相關工業工程顧問管理諮詢。