智慧制造赋能 打造不一样的钢铁

  在全球新工业革命背景下，制造业的发展与升级将迎来新的机遇期。未来钢铁行业发展模式将从规模速度型过渡为质量效益型，从资源消耗型转变为生态绿色型，从劳动密集型发展为高效智能型。

  基于对外部环境的清醒认识和钢铁技术发展的新趋势的分析研判，中国宝武广东韶关钢铁有限公司（简称“韶钢”）敢为人先，持续创新，依托工业互联网和人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术与钢铁制造技术的深层次地融合，按照韶钢新一轮战略发展规划定位，探索“物流标准化、制造流程化、组织扁平化”新模式，实现“安全可控、环保达标、效率领先、效益持续”，引领传统制造业的创新与变革，打造不一样的钢铁，塑造“精彩钢铁、人文钢铁”。

  韶钢以“少人化、无人化、集控化”作为智慧制造工作开局的切入点，以本质安全和效率提升为目标，重视智能化新技术的成熟度和经济性，积极有序推进企业智慧制造。

  2018年，韶钢以问题为导向，广泛调研现场需求，结合公司发展的策略，顶层设计韶钢人机一体化智能系统解决方案及各阶段目标，编制完成智慧制造三年规划。在此基础上，启动了韶钢智慧中心建设。韶钢智慧中心整合铁区和能介全部单元的控制与决策，结合先进的智能化信息化技术，进行了十大技术创新，打造了一个面向未来，不断满足人在事业和创造力方面最高需求的钢铁智慧中心。努力改变钢铁的冰冷面孔，打造“不一样钢铁”，用智慧制造来促进钢铁的绿色可持续发展。实现5km以上跨工序、跨区域、远距离、大规模集控，一系列智能化产品的开发应用能够对铁区的生产运行进行智能感知、智能分析、智能预测和智能决策，实现全球首创。

  韶钢智慧中心实施后，在大数据、一体化管控、远距离大规模集控、组织变革、技术指标等方面均发生了巨大变化。项目提高了工序协同，降低能耗效果明显。2019年，韶钢高炉煤比由132kg/t提高至172kg/t，焦比由373kg/t降低至333kg/t。铁前一体化管控使吨铁成本下降40元，2019创造效益3.1亿元。项目代表了钢铁行业最先进的制造水平，树立了中国钢铁智能制造里程碑式的标杆。

  韶钢采用大量创新技术建成的行业首创智慧中心，打造了世界领先的钢铁集中操作监控和决策中心。韶钢智慧中心技术创新主要有以下几方面。

  1）大规模远距离集控带动管理和组织变革。大规模远距离集控需要的是安全操作的技术上的支持。一方面，采用供电安全、控制安全、网络安全、数据安全等四大安全技术体系；另一方面，首次采用视频联动技术，现场如果出现异常报警，智慧中心就会自动提醒操作人员第一时间进行处置，确保现场和区域安全。采取基于流程、组织、管理、技术相结合的系统模块设计，支撑推行“智慧中心”模式，各作业区岗位进行横向及纵向融合，组织架构精干高效。

  2）在行业内首次建立了基于超融合的钢铁大数据中心，率先尝试大数据技术在炼铁、能介生产中的应用。基于大数据中心，上线了工业网络站点平台，实现数据互联、结果互通，为韶钢铁区装上智慧大脑，用35万个数据支撑6大应用+32个智能模型+150张全自动报表，实现智能化的监控预警、分析诊断和优化决策。新一代智慧能介系统与生产深度结合，实现煤气潮流仿真、气源追踪，深入主工序开发能源产耗预测模型、能源智能分析与优化模型，最终实现“自平衡、自检查、自组织、自优化”。

  3）实现无边界协同促进效率和效益的提升。采用远程控制技术，以高炉为中心的铁区一体化协同，以及铁区和能介跨区域的大协同，从而彻底打破区域和工序间的传统边界，实现高效的管理和生产。实现了基于“三流”耦合的能源与主工序协同管控。铁区和能介系统的生产存在高度协同与交互。将两者进行融合集控，建立了能源与主工序融合的管控体系。该模式开创了钢铁行业将能源管理和主工序高度融合的新纪元。

  实施智慧制造，最终是要促进管理变革，提升企业市场竞争力。韶钢智慧中心在管理创新上取得一系列重大成果。

  1）为钢铁企业面向未来实现高水平质量的发展提供新动能。韶钢通过行业领先的顶层规划、系统集成和人机一体化智能系统核心技术应用，建立了钢铁人机一体化智能系统的新模式。钢铁企业大数据首次应用帮助钢铁企业加速迈向工业4.0，钢铁企业智慧制造进程向前推进3-5年，为钢铁企业更高质量的发展增添强劲动力，用智慧制造促进钢铁的绿色可持续发展。

  2）打破了传统钢铁公司制作组织模式和管理模式，实现流程再造、岗位重置，促进了组织变革。一百多年来，钢铁企业的生产人为设置了复杂的行政组织架构，管理流程冗长，效率低下，阻碍了企业未来的发展，韶钢通过技术创新和智慧制造提供强大的技术支撑，打破了传统的生产组织模式和管理模式，传统行政组织架构向专业管理的组织架构变革，实现制造流程化、组织扁平化；实行“智慧中心”管制模式，通过组织变革、员工技能培训等手段，人事效率提升31%。

  3）改变钢铁的冰冷面孔，打造“不一样的钢铁”。韶钢智慧中心，利用旧厂房改造而成，在空间、细节、风格等方面体现历史与现代的交融、人文与钢铁的交融、科技与传统的交融，为员工提供“不一样”的办公环境。首次在业界建立了贯穿铁、烧、焦的一体化智能管控平台，“5+2”岛式布局整合了铁区和能介全部单元的控制与决策，实现了距离5km以上跨工序、跨区域、远距离的大规模集控和无边界协同。工业大数据赋予“智慧魔方”强大生命力，从操作画面的彩色和人性化设计，到办公环境与旁边的环境的绿色化打造，无不体现多彩的元素。这种多彩由外在逐步向内渗透，融化于心，最终让员工心中的钢铁彩色化，实现精彩钢铁。

  4）通过安全本质化，关爱员工，珍爱生命。大规模远距离集控需要的是安全集控技术的支撑。一方面，韶钢采用了供电安全、控制安全、网络安全、数据安全等系统化安全技术；另一方面，现场投入1000多个监控点，视频联动确保区域安全。集控后，现场42个中控室撤销，436名操作人员从涉煤气等重大危险区域撤离，提升了本质化安全。

  通过建设智慧中心，韶钢实现了智慧集中控制和智慧决策。此外，韶钢加强对作业现场的升级改造，保障与智慧中心的智能联动，初步创建了“智能工厂”新型模式。

  1）现场涉煤气作业安全管控系统。利用3D地图真实还原企业环境，在该平台上集成煤气区域人员定位、煤气浓度监测、视频监控、视频与阀门操作联动等技术。解决了目前现场煤气抽堵盲板作业安全风险高、劳动强度大、劳动效率低的问题，在同行业首次实行了煤气作业远程操控，实现煤气作业的安全、舒适、高效。

  2）连铸大包自动浇钢项目。采取了激光与双目视觉识别实现精准定位，为机器人提供智慧大脑。在这里，机器人替代员工完成大包滑板油缸、长水口装拆、烧氧引流、中包测温取样、添加保温覆盖剂等操作，行业内首次实现“大方坯连铸自动浇钢”。

  3）员工智慧管理系统。实现员工无感自主考勤、自助点餐、福利查询，在岗作业人数、人员轨迹、聚集人群位置密度、危险源区标准化作业等的查询和提醒，对员工的人数点得清、群体分得清、分布看得清、个体识得清，实现“自主+智能+安全”的人文管理。

  4）员工操作支持系统、连铸钢坯喷号机器人等一系列自动化手段，推动3D岗位少人化、无人化，实现安全本质化、制造清洁化。出厂散料、中转物资、高温铁水、成品钢材全流程“智慧称量”系统，炼钢炉前检化验智能化、特钢加热炉集控、客户关系管理系统等项目，推动钢铁生产方式的定制化、柔性化、绿色化、网络化、智能化。

  韶钢正以宝武集团智慧制造“四个一律”要求为指导方针，践行韶钢“One Mill”理念，聚焦数据分析、智能模型开发应用，探索实现大数据智能决策，促进管理变革、效率提升，实现智能化转型升级。

  韶钢创新思路，聚焦重点，深化与先进专业公司合作，加大投入努力打造智慧制造示范企业，在继续推进完成铁区与能介集控中心项目、连铸大包自动浇钢技术开发等项目的基础上，集中精力策划和推动有关物流、炼钢、轧钢产线系统性智慧制造项目，打造全球首创的全流程智慧中心，进一步促进现场安全本质化、提升劳动效率。

  智慧中心是未来韶钢的指挥中枢，通过一体化的智能管控系统为决策支持，通过集控中心做相关操作和生产调度，从而以智慧决策中心和集控为抓手，实现韶钢整体的智慧制造：实现原料、烧结、焦化、高炉、炼钢、轧钢、能介、物流的全流程集中操控；建立覆盖全厂的工业大数据中心，基于数据挖掘和机器学习，实现智能化辅助决策；基于CPS体系的新一代智慧制造模式，实现柔性化生产；流程再造促进组织的进一步创新，打破部门组织边界，形成以智慧中心为中枢的高效管理模式。

  从人力到人文，从制造到智造，韶钢以技术创新、流程创新、管理创新、组织创新为抓手，全方面提升了智慧制造水平。在智慧制造赋能下，韶钢正全力打造成为华南地区最具竞争力的钢铁产品及服务供应商，成为宝武集团高端棒线材制造基地，努力实现企业高水平质量的发展。（蒋弦弋 陈立新）