Na otázky CzechIndustry odpovídá Miroslav Hýbl, ředitel závodu automatizace společnosti ArcelorMittal Ostrava
První ocelárna na Ostravsku byla uvedena do provozu v roce 1866. Od té doby se zde zkujňuje surové želeno. Největším zpracovatelem oceli v České republice je v současnosti ArcelorMittal Ostrava, a.s. Představte nám ji, prosím, v krátkosti.
Ostravská huť je předním výrobcem oceli v České republice. Jako jedna ze dvou společností v ČR zahrnuje celý výrobní řetězec od výroby koksu až po válcování ocelových výrobků. V našem portfoliu jsou válcované dlouhé výrobky, válcovaný drát, bezešvé a spirálově svařované trubky, válcované ploché výrobky a nelze nezmínit ani důlní výztuže a silniční svodidla. Ročně vyrobíme více než dva miliony tun oceli, kterou kromě domácího trhu dodáváme do více než 40 zemí světa. Patříme k nejvýznamnějším zaměstnavatelům v Moravskoslezském kraji, když spolu s dceřinými společnostmi zaměstnáváme 6500 lidí.
Realizujete celý cyklus výroby, jak jste uvedl, tedy od dodávky železné rudy a paliva až po finální výrobky. Řekněte nám o něm více.
Celý proces začíná na seřadišti vagonů v nádraží Bartovice, jednotlivé vagony s materiálem jsou řazeny podle potřeby výroby a odváženy na výklopníky. Vyklopený materiál putuje po dopravníkových pásech k dalšímu zpracování. Z černého uhlí se v koksovně vyrábí koks, který slouží jako redukční činitel ve vysoké peci. Železná ruda se smíchá s dalšími přísadami a je uložena na tzv. homogenizační hromadu, odkud se po několika týdnech odebírá a vytváří se z ní aglomerát, zjednodušeně řečeno jde o spečenou železnou rudu, která vzniká přeměnou sypkého materiálu na kamenitou a hrudkovou substanci. Aglomerát s koksem a struskotvornými přísadami vstupuje do redukčního procesu ve vysoké peci. Výstupem je surové železo, které vytéká z nístěje při odpichu a je uchováno v pojízdných mísičích, které jej převáží k dalšímu zpracování v ocelárně. Zde se snižováním uhlíku a přidáváním legovacích směsí vytváří ze surového železa ocel. Hotová ocel se pak v zařízení plynulého odlévání přeměňuje na sochory nebo bramy, což jsou polotovary, které se pak používají v dalším procesu válcování. Ve válcovnách se tyto polotovary znovu nahřejí na vysokou teplotu a pak se na válcovací trati vyrábějí požadované výrobky. V ostravské huti máme válcovnu drátu, válcovnu hrubých profilů, válcovnu středních a jemných profilů, pásovou válcovnu a rourovnu, která vyrábí svařované a bezešvé trubky. Dalšími produkty pak jsou silniční svodidla, důlní výztuže, které se používají pro důlní díla a tunely, a slévárenské a strojírenské výrobky. Všechny tyto výrobky jsou pak logistickými procesy, ať již po železnici nebo kamionovou dopravou, expedovány k našim zákazníkům.
Když spojíme automatizaci, digitalizaci a úspory energie v jedno, tak nám vyjde Ocel 4.0. Co si pod tím máme představit ve firmě jako je vaše?
Jak jsem již zmínil, huť vyrábí ročně přibližně 2,5 mil tun oceli, to znamená během roku přesunovat výrobním závodem více než 5 milionů tun materiálu, železné rudy, černého uhlí, koksu, železného šrotu, tekutého železa, strusky či přesun hotových výrobků atd. Toto vše vyžaduje obrovské množství energie. V určitých fázích výrobního procesu se materiál zahřívá na 1500-2000 stupňů Celsia, což je další významná spotřeba energie. V závěrečné fázi je na výrobky vyvíjen extrémní tlak během válcování, při kterém vznikají požadované profily, což je další energetický spotřebitel.
Digitalizací, plánováním a přesnou znalostí o pohybu, přísunu a odsunu materiálu, se dá ušetřit obrovské množství energie, zjednodušeně řečeno, materiál se pohybuje plynuleji, nevznikají nedostatky ani nadbytky spojené s prostoji nebo dočasným skladováním.
Podobně se ve fázích zahřívání materiálu na tisíce stupňů Celsia uplatňuje digitalizace a pecní modely. Pecní model dokáže modelovat děj uvnitř pece, který je z principu neměřitelný, lze měřit pouze nepřímé údaje a veličiny, z nich pak matematický model ukazuje, jaký je stav uvnitř pece. Bez této informace by šlo velmi těžko tento proces regulovat a řídit. Plynulá regulace má vliv na jakost výstupu, opotřebení pece, celkovou efektivitu procesu, a tedy i spotřebu energie.
Při válcování se uplatňuje kombinace všech přístupů k digitalizaci a automatizaci, má své důležité místo v plánování, řízení jednotlivých válcovacích stolic i celé linky, řízení předehřívání materiálu i organizaci skladu hotových výrobků.
Pokud budeme konkrétní, kterých oblastí se především týká automatizace a digitalizace? Úspory energie, předpokládám, všech provozů…
Digitalizace a automatizace se prolíná všemi oblastmi našeho podniku. Ať už jde o automatizaci, plánování nebo řízení výroby. Z této oblasti můžeme zmínit např. automatizaci hasicího vozu v koksovně, modernizaci řídicího systému v aglomeraci a vysoké peci, automatizaci měření teploty v tandemové peci v ocelárně, on-line sledování pohybu pojízdných mísičů, které převážejí tekuté železo, či automatizaci výtlačné tyče ve válcovně drátů.
Neméně důležitou oblastí digitalizace a nasazování informačních systémů je oblast logistických procesů, odsunu hotových výrobků, přísunu vstupního materiálu. V této oblasti mohu zmínit např. automatický vážní systém, který zavádí částečnou automatizaci do procesu odsunu hotových výrobků. Poslední novinkou je nasazení tzv. softwarových robotů - robotic process automation na automatizaci podpůrných administrativních procesů.
Tedy i vysokých pecí, kde dnes přispívá k efektivitě procesů digitální dvojče…
Na úvod bych si dovolil drobnou opravu. Termín digitální dvojče byl zaveden jako ústřední bod definující, co to je 4. průmyslová revoluce. A i samotný termín „digitální dvojče“ je zpopularizovaným vyjádřením odbornějšího výrazu „kyberneticko-fyzikální systém“. Zjednodušeně, jedná se o softwarový a datový objekt, který jednoznačně reprezentuje nějaký reálný objekt. Např. skladová položka má svou datovou reprezentaci v informačním systému, polotovar, stroj, který bude obrábět tento polotovar, všechny tyto objekty mohou mít svou reprezentaci v informačním systému, nebo obecněji v kybernetickém prostoru. Tuto reprezentaci nazýváme digitálním dvojčetem. Digitální dvojčata mohou spolu v kybernetickém prostoru komunikovat a plánovat svůj pohyb a oznamovat pak svým reálným předlohám co se s nimi má dít. Máme-li tedy vysokou pec, lze nazvat model vysoké pece jejím digitálním dvojčetem.
Zůstali jste u jednoho nebo máte dvojčat více?
Modelů vysokých pecí existuje mnoho, některé popisují samotný děj, který probíhá uvnitř pece, další mohou předpovídat stupeň opotřebení pece, a tím pomáhat při plánování nutné odstávky a její opravy. Pecní modely ve válcovnách mohou pomoci přesněji měřit teplotu ohřívaného materiálu. Modely se prostě uplatňují všude tam, kde jsou takové fyzikální podmínky, že by se teplotní či jiné čidlo rychle zničilo a přestalo by poskytovat potřebný údaj. Tuto veličinu pak na základě jiných údajů dává model. V současné době máme tři modely, které jsou nasazeny na vysokých pecích, tento program dále běží a plánujeme oblast modelů rozšiřovat.
V ocelárně, jak jsem zjistil, máte úsek 13/I, který se zaměřuje na inovace a podporu procesů. Existují i v dalších závodech, jak funguje systém uplatňování nových řešení do výroby v rámci celé společnosti?
V naší huti máme centrální organizaci, která se soustřeďuje na zlepšování procesů. Tato skupina byla založena v roce 2015 a za svou krátkou dobu již ve spolupráci s týmy ve výrobě přinesla řadu výsledů. Celkový přínos zefektivňování procesů, úspory materiálu a energie je řádově v milionech korun.
V letošním roce jsme navíc vytvořili tým, který se zabývá analýzou procesů a jejich změnou v kontextu automatizace. Je totiž nutno si uvědomit, že počítač je stroj, který dokáže mnohem rychleji a bez zbytečných chyb pracovat s informacemi tak, jako to dělá člověk. Pokud však existuje proces, který není optimální a efektivní, pak jeho pouhým zautomatizováním tuto neefektivnost a neoptimálnost budeme provádět stokrát rychleji. Ještě před samotnou automatizací je proto vhodné se zamyslet nad tím, co děláme, proč to děláme a proč to děláme zrovna takto, komu slouží výstup z tohoto procesu a zda se to celé může dělat jinak a jednodušeji. Teprve pak lze celý proces automatizovat.
Nová řešení se vyplatí tehdy, když mají kladný vliv na ekonomiku společnosti, výjimkou je ochrana životního prostředí. Jaký je jejich ekonomický efekt v případě ArcelorMittal Ostrava?
Jako stěžejní výrobce oceli v České republice jsme také zodpovědní za dosažení co největší efektivity a využívání zdrojů výroby a recyklace. Naší snahou je proto při výrobě co nejméně plýtvat výrobními surovinami, ale i materiály sekundárně vznikajícími při výrobě. Tím že je opětovně využíváme, šetříme primární zdroje a současně spoříme náklady na nákup nových surovin.
A pokud jde o další přínosy?
Z hlediska ochrany životního prostředí je ocel vynikající volbou, je šetrná k životnímu prostředí a svou snadnou a nekonečnou recyklací předčí jiné materiály. Principy trvale udržitelného rozvoje se zaměřením na ochranu životního prostředí jsou nedílnou součástí všech zpracovatelských činností naší společnosti. Důraz na environmentální politiku je jedním z hlavních nástrojů společnosti pro další snižování negativních dopadů výrobní činnosti na životní prostředí.
Zlepšovatelského hnutí bylo rozvíjeno v první republice například v Baťových závodech, v poúnorové době se stalo součástí politiky vládnoucí strany. Po listopadu 1989 nevymizelo, naopak, dnes se s ním můžeme setkat v řadě firem a podniků. Jak je tomu u vás, přicházejí zaměstnanci s návrhy jak to či ono zlepšit, zefektivnit?
Zlepšovací nápady našich zaměstnanců za posledních 10 let přinesly firmě úspory ve výši více než miliardy korun. V průběhu 10 let podali zaměstnanci 1152 zlepšujících návrhů, z nichž 808 bylo přijato jako životaschopné inovace. Dosud jsme zrealizovali 596 nápadů. U nás dokážeme ocenit dobré nápady, které zlepšují výkonnost našeho podniku. Za každý nápad, který je přijat k realizaci, získávají naši zlepšovatelé odpovídající finanční odměnu.
Společnost ArcelorMittal Ostrava je součástí moravskoslezské metropole. Stav ochrany životního prostředí a odpadové hospodářství mají bezprostřední vliv na život obyvatel. Co vše děláte pro to, aby vliv výroby na jejich život byl minimální?
K ochraně životního prostředí přistupujeme komplexně – ochranou vod, ochranou ovzduší i minimalizací tvorby odpadu. Ve všech těchto oblastech pracujeme na tom, aby náš vliv na okolní prostředí byl na hranici nejnižší možnosti, a to i za cenu investic, které naši konkurenti vynakládat nemusejí. Tvorbu odpadu jsme snížili od roku 2000 o 80 % a spotřebu vody jsme uzavřenými vodními okruhy a recirkulací omezili o 90 %. Emise do ovzduší jsme pomocí současných nejlepších technologií snížili o cca 70 % více, než nám stanovuje evropská legislativa. V tomto ohledu patříme ke špičce mezi integrovanými hutěmi. Jsme si vědomi složité situace v Moravskoslezském kraji, kterou ovlivňují nejen vlastní zdroje, jako jsou doprava, lokální topeniště a průmysl, ale také přeshraniční přenos škodlivin z Polska. Proto jsme naše provozy ekologizovali více, než vyžaduje zákon, abychom dosáhli technologického minima, tedy nejnižší možné produkce emisí.
Štěstí přeje připraveným, říká známé přísloví, jaké novinky nebo řešení připravujete v rámci projektu Ocel 4.0?
V příštích letech chceme dále pokračovat v automatizaci výrobního procesu. Budeme například pokračovat v automatizaci zakladače zahájené v roce 2018. Jde o zařízení, které vytváří hromady železné rudy o objemu několika desítek tisíc tun. Zakladač je ovládán operátorem a naši specialisté nyní pracují na řešení, kdy zakladač bude pracovat automaticky. Kromě samotného řešení automatizace pohybu zakladače se musí řešit i širší vztahy a komunikace mezi dalšími informačními systémy, např. přesné plánování přísunu materiálu, jak co se týče času, tak druhu a kvality. Zakladač pro svou přesnou funkci potřebuje komunikovat s výklopníkem vagonů a potažmo s informačním systémem železnic, který „ví“, jaký materiál čeká na nádraží nebo se po kolejích blíží k huti.
Další doménou, na kterou se budeme soustředit v příštích letech, je automatizace administrativních a podpůrných procesů cestou digitalizace, nasazováním SW robotů. Jinými slovy řečeno, jde o projekty automatizace pohybu informací.
Jak vidíte budoucnost hutnictví a zpracování oceli v České republice a v rámci Evropy?
Ocel a především zvládnutí procesu zušlechťování železa a výroby oceli tvoří důležitý milník ve vývoji naší civilizace. Společenství, která uměla vyrábět ušlechtilou ocel, měla technologický náskok před ostatními. V dnešní době již výroba oceli tvoří základ hospodářství každé rozvinutější společnosti. Bez oceli se neobejde infrastruktura, strojírenství, energetika. Ocel se prolíná všemi odvětvími a oblastmi působení společnosti. Z tohoto důvodu je znalost výroby a výroba samotná strategickou záležitostí. V České republice a v EU musí zůstat zachována její výroba, pokud si chceme udržet schopnost konkurovat zbytku světa. Podle toho by měli političtí představitelé ČR i EU k tomuto oboru přistupovat.
