“新一輪科技革命正在加速演進(jìn)，推動(dòng)各行各業(yè)的變革，數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要引擎。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷突破，使得鋼鐵行業(yè)在生產(chǎn)管理和服務(wù)模式上迎來(lái)了前所未有的變革機(jī)遇，也為全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同和效率優(yōu)化提供了全新的路徑。”8月7日下午，在第十四屆中國(guó)國(guó)際鋼鐵大會(huì)“數(shù)智驅(qū)動(dòng)”論壇上，論壇主持人、中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)唐祖君認(rèn)為，面向未來(lái)，鋼鐵行業(yè)需要持續(xù)推進(jìn)數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快智能技術(shù)的融合創(chuàng)新，釋放產(chǎn)業(yè)潛能。

圖為論壇現(xiàn)場(chǎng)

此次論壇邀請(qǐng)到了中信泰富特鋼集團(tuán)股份有限公司總裁羅元東，寶山鋼鐵股份有限公司總經(jīng)理劉寶軍，塔塔鋼鐵有限公司首席信息官賈揚(yáng)塔·班納吉，株式會(huì)社TMEIC副總裁、總工程師坂田昌彥4位來(lái)自鋼鐵行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的代表，他們分享了各自企業(yè)在數(shù)智技術(shù)應(yīng)用方面的前沿實(shí)踐和他們對(duì)AI等數(shù)智化工具賦能制造業(yè)的真知灼見(jiàn)，為更多正在向數(shù)智化方向探索的鋼鐵企業(yè)照見(jiàn)了未來(lái)。

更快、更節(jié)能、更協(xié)同

——數(shù)智技術(shù)正重塑鋼鐵生產(chǎn)樣貌

羅元東在論壇上分享了中信泰富特鋼數(shù)字化、智能化技術(shù)在特鋼領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其中最大的亮點(diǎn)莫過(guò)于運(yùn)用全流程數(shù)據(jù)建模破解高端產(chǎn)品研發(fā)瓶頸，使下游客戶的差異化需求能以更快的速度、更高的命中率，在產(chǎn)線上轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的特鋼產(chǎn)品。

“以高端軸承鋼為例，借助數(shù)字孿生技術(shù)，可將研發(fā)周期壓縮30%～40%，為航空航天、能源裝備等提供高端定制化產(chǎn)品?！绷_元東舉例說(shuō)道。

據(jù)介紹，中信泰富特鋼集團(tuán)旗下的興澄特鋼“燈塔工廠”的全新數(shù)字化生產(chǎn)模式改變了以往點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的節(jié)能降耗模式，通過(guò)行業(yè)能源流數(shù)字化實(shí)現(xiàn)煤氣、蒸汽動(dòng)態(tài)平衡，水電風(fēng)氣各環(huán)節(jié)設(shè)備可以在高負(fù)荷和空負(fù)荷狀態(tài)下自動(dòng)切換，大幅降低各環(huán)節(jié)的能量消耗，使噸鋼能耗下降15%～20%、耗水量降低30%。

智能制造的福音并不單單在特鋼領(lǐng)域傳播，在普鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，數(shù)智化技術(shù)也在悄悄重塑著工廠的生產(chǎn)樣貌，給分散在各地的工廠插上了協(xié)同運(yùn)營(yíng)的翅膀。

“寶鋼股份歷經(jīng)三個(gè)階段，通過(guò)三次進(jìn)階，對(duì)分布在6個(gè)全流程企業(yè)的共計(jì)8000萬(wàn)噸鋼鐵產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)數(shù)字治理?！眲氒娫诮涣髦薪颐亓藢氫摴煞萑绾卫猛ㄟ^(guò)數(shù)字孿生、工業(yè)大腦等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨基地全流程智能協(xié)同。

劉寶軍介紹，從2015年開(kāi)始，寶鋼股份就把智慧制造作為該公司的發(fā)展戰(zhàn)略之一，這一階段的工作重心是對(duì)全流程制造和營(yíng)銷、采購(gòu)、研發(fā)等業(yè)務(wù)進(jìn)行基礎(chǔ)性填平補(bǔ)齊工作，力爭(zhēng)在各生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)全面自動(dòng)化，例如在煉鐵工序探索機(jī)器替代等等?！芭c此同時(shí)，我們對(duì)所有的制造流程進(jìn)行數(shù)字化治理，基本具備了推進(jìn)數(shù)字化管理的基礎(chǔ)?！?/span>

2019年開(kāi)始，寶鋼股份開(kāi)始大量引入大數(shù)據(jù)的利用和開(kāi)發(fā)，給企業(yè)的管理模式帶來(lái)了幾個(gè)主要變化：在公司治理層面，通過(guò)信息化管理的全面鋪開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了所有制造基地之間的信息貫通，使數(shù)據(jù)的顆粒度更細(xì)、頻度更高；在縱向上大幅壓縮管理層級(jí)，在橫向上實(shí)現(xiàn)各基地采購(gòu)、營(yíng)銷、研發(fā)等環(huán)節(jié)的一體化運(yùn)營(yíng)，并利用數(shù)字化平臺(tái)，將產(chǎn)購(gòu)銷研材各流程同步連接起來(lái)。

“在這一階段，寶鋼股份的數(shù)字化管理架構(gòu)基本成形，并擁有了大量的數(shù)據(jù)積累，從2024年開(kāi)始，我們就進(jìn)入下一個(gè)階段，開(kāi)始引入大模型和人工智能，探索智能化應(yīng)用。”劉寶軍說(shuō)道，“我們從打破高爐‘黑箱’入手，對(duì)高爐爐況進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和干預(yù)，在燃料消耗、碳排放、生產(chǎn)穩(wěn)定性、維護(hù)成本等指標(biāo)上都取得了初步的成果。”

“隨著鋼鐵行業(yè)同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)速度加快，產(chǎn)品差異越來(lái)越小，未來(lái)鋼鐵企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)，主要取決于在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化應(yīng)用上面能否領(lǐng)先對(duì)手?！眲氒娬f(shuō)道，“寶鋼股份下一步的計(jì)劃是加快推進(jìn)創(chuàng)建‘燈塔工廠’的相關(guān)工作，目前我們已有一百多條產(chǎn)線達(dá)到‘燈塔工廠’內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)?！?/span>

“先修路后造車”

——點(diǎn)亮“燈塔”需以數(shù)據(jù)為基

當(dāng)前，全球共有189座“燈塔工廠”，其中，鋼鐵行業(yè)在全球共有8座“燈塔工廠”，而塔塔鋼鐵就獨(dú)占其中3家。作為世界經(jīng)濟(jì)論壇（World Economic Forum）全球燈塔網(wǎng)絡(luò)（Global Lighthouse Network）中的一員，賈揚(yáng)塔·班納吉在交流中分享了近幾年來(lái)塔塔鋼鐵在“燈塔工廠”創(chuàng)建方面的成功經(jīng)驗(yàn)及其個(gè)人洞見(jiàn)。

他首先介紹了成為“燈塔工廠”所需要滿足的條件。世界經(jīng)濟(jì)論壇的評(píng)估框架首先關(guān)注的是在業(yè)務(wù)關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI）層面是否取得了可衡量的業(yè)務(wù)影響，包括企業(yè)的盈利能力、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避等等。其次，是否擁有骨干技術(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐也非常關(guān)鍵，因?yàn)槿斯ぶ悄埽ˋI）和數(shù)字化離不開(kāi)強(qiáng)大的信息技術(shù)（IT）和運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）。

“在AI技術(shù)的應(yīng)用方面，塔塔鋼鐵目前已開(kāi)發(fā)600多個(gè)AI模型，其中大部分是基于物理和化學(xué)原理，并結(jié)合生成式AI和數(shù)據(jù)科學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，這些模型服務(wù)于企業(yè)降低能耗、提高產(chǎn)量、改善質(zhì)量等核心業(yè)務(wù)目標(biāo)。”賈揚(yáng)塔·班納吉舉例說(shuō)道。

“在今年燈塔工廠的評(píng)選過(guò)程中，還提出了一個(gè)新的概念——端對(duì)端的同步和集成方式。這一概念主要關(guān)注生產(chǎn)制造是否與供應(yīng)鏈集成，包括從產(chǎn)品供應(yīng)、物流運(yùn)輸，一直延伸到用戶體驗(yàn)的一整套供應(yīng)鏈生態(tài)系統(tǒng)。這是燈塔評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)正在發(fā)展的方向，我們將其稱為制造操作系統(tǒng)（manufacturing operating system）?！辟Z揚(yáng)塔·班納吉說(shuō)道。

“我們必須‘先修路后造車’。鋼鐵行業(yè)是非常依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的行業(yè)，因此，在收獲AI帶來(lái)的效益之前，我們必須首先投資于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建設(shè)?！彼e例說(shuō)道，“當(dāng)前有許多鋼鐵公司都經(jīng)歷過(guò)兼并重組。塔塔鋼鐵在過(guò)去5年內(nèi)共進(jìn)行過(guò)7次并購(gòu)，收購(gòu)了3家公司。當(dāng)一家公司并入到一個(gè)已被評(píng)為‘燈塔工廠’的公司中時(shí)，它們?cè)跀?shù)字化基礎(chǔ)上可能存在著較大的差距，因此數(shù)據(jù)的集成和分類變得極其關(guān)鍵。”

“工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要大量前期投入，且難以立竿見(jiàn)影。”賈揚(yáng)塔·班納吉補(bǔ)充說(shuō)，“創(chuàng)建智能數(shù)字系統(tǒng)和AI模型相對(duì)容易，我們看到不少企業(yè)已經(jīng)有了很多成功的實(shí)踐，真正的挑戰(zhàn)在于——業(yè)務(wù)部門是否能充分接納并使用這些系統(tǒng)。只有不斷提升系統(tǒng)的應(yīng)用率，才能收到更多的客戶反饋，進(jìn)而不斷改進(jìn)系統(tǒng)。我們目前的應(yīng)用率大約在70%~75%，我希望未來(lái)這個(gè)數(shù)據(jù)能更高?！?/span>

物理+數(shù)據(jù)模型

——雙引擎驅(qū)動(dòng)鋼鐵制造自主化

作為世界知名的核心電氣設(shè)備提供商和自動(dòng)化控制系統(tǒng)解決方案提供商，TMEIC公司在鋼鐵生產(chǎn)線的控制和自動(dòng)化領(lǐng)域，通過(guò)智能數(shù)字系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了顯著突破。 坂田昌彥在交流中分享了公司在鋼鐵軋制生產(chǎn)線數(shù)智驅(qū)動(dòng)方面的成果與平臺(tái)應(yīng)用情況。

坂田昌彥介紹道，TMEIC在數(shù)智系統(tǒng)方面的一個(gè)重要成果是實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的最優(yōu)運(yùn)行。該公司為鋼鐵生產(chǎn)線提供電機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)等解決方案，并開(kāi)發(fā)了將軋制和加熱等物理現(xiàn)象建模的過(guò)程控制技術(shù)，構(gòu)建了從制造到質(zhì)量控制全自動(dòng)化的系統(tǒng)，這些技術(shù)構(gòu)成了預(yù)測(cè)和優(yōu)化制造過(guò)程的CPS（信息物理系統(tǒng)）基礎(chǔ)。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，TMEIC的過(guò)程控制CPS結(jié)合了物理模型與數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)了更高水平的優(yōu)化控制。

“盡管軋制與過(guò)程產(chǎn)線的自動(dòng)控制已高度發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了省人化操作，但仍有部分環(huán)節(jié)依賴人工認(rèn)知與判斷?！臂嗵锊龔┲赋?， TMEIC將圖像識(shí)別等通用數(shù)字技術(shù)與過(guò)程控制融合，推出“TMEIC智能控制”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶鋼跑偏、扣翹頭、鐮刀彎等高難度操作的自動(dòng)識(shí)別與控制，進(jìn)一步推動(dòng)省人化與穩(wěn)定運(yùn)行。此外，系統(tǒng)對(duì)圖像與信息的自動(dòng)理解能力不斷增強(qiáng)，使集中控制室或遠(yuǎn)程單人操作逐漸成為常態(tài)。

“另一重要成果是對(duì)高附加值產(chǎn)品制造產(chǎn)線與工藝的貢獻(xiàn)?！?坂田昌彥介紹，面對(duì)日益普及的多樣化產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，“TMEIC數(shù)字過(guò)程解析技術(shù)”通過(guò)數(shù)字分析去模擬軋制與加熱等物理現(xiàn)象，優(yōu)化過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)線結(jié)構(gòu)中控制功能的最優(yōu)配置。

坂田昌彥還在論壇中分享了“TMEIC數(shù)字化系統(tǒng)”。 該系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字技術(shù)自動(dòng)化人工操作與判斷，實(shí)現(xiàn)效率、可用率與質(zhì)量的自主最大化。例如，其狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能支持維護(hù)自動(dòng)化與省人化，可監(jiān)控所有電機(jī)、液壓系統(tǒng)、設(shè)備及控制健康狀況，預(yù)防異常并加快故障診斷與恢復(fù)；數(shù)字鋼卷管理功能則可將每米產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯性，加快缺陷追蹤、提升質(zhì)量保證可靠性，并通過(guò)實(shí)時(shí)質(zhì)量管理防止不良品流出。

“未來(lái)，TMEIC將通過(guò)數(shù)智驅(qū)動(dòng)技術(shù)的高度發(fā)展，推動(dòng)鋼鐵制造產(chǎn)線的自主運(yùn)行與高附加值產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)。通過(guò)融合物理模型與數(shù)據(jù)模型，靈活應(yīng)對(duì)新型產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，構(gòu)建同時(shí)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率與省人化的智能制造環(huán)境。”坂田昌彥在交流最后說(shuō)道。

記者丨李江梅

來(lái)源丨中國(guó)冶金報(bào)

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