400多塊各類電子屏上實(shí)時(shí)顯示著大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，37個(gè)操作島向2公里外的生產(chǎn)基地傳達(dá)指令，生產(chǎn)基地內(nèi)各類自動(dòng)化設(shè)備有序運(yùn)行、一線員工大幅減少……這是山東鋼鐵集團(tuán)永鋒臨港有限公司智慧工廠內(nèi)的場(chǎng)景。
  這座國內(nèi)鋼鐵行業(yè)首個(gè)全流程數(shù)字化鋼廠，由中國五礦中冶集團(tuán)下屬的中冶賽迪集團(tuán)有限公司（下稱“中冶賽迪”）承建，自2021年6月運(yùn)行以來，噸鋼成本較永鋒鋼鐵本部基地平均下降超100元，人均噸鋼產(chǎn)量超1500噸/年，預(yù)計(jì)年節(jié)約成本超2億元。
  中冶賽迪作為我國老牌鋼鐵設(shè)計(jì)院，近些年加快向科技型企業(yè)轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和智能制造領(lǐng)域，著力破解工藝復(fù)雜、工序繁多、風(fēng)險(xiǎn)難控等鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級(jí)難點(diǎn)，承建了一批引領(lǐng)性的鋼鐵智能制造項(xiàng)目，引領(lǐng)我國傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
  工藝流程龐雜制約鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級(jí)
  盡管我國鋼產(chǎn)量長期保持世界第一，但20多年前，不少鋼鐵工程核心技術(shù)和裝備受制于人。中冶賽迪曾主持設(shè)計(jì)了我國首座自主建設(shè)的大型鋼鐵基地攀鋼和首座大型現(xiàn)代化鋼鐵基地寶鋼，十余年來瞄準(zhǔn)鋼鐵行業(yè)“卡脖子”問題，相繼攻克鋼鐵全流程一大批關(guān)鍵技術(shù)，并形成了綠色電爐、特厚板連鑄、萬能軋機(jī)、無縫鋼管等自主研發(fā)的核心產(chǎn)品，推動(dòng)了我國鋼鐵技術(shù)裝備的完全自主。
  當(dāng)前我國鋼鐵技術(shù)和裝備能力總體上已處于世界領(lǐng)先水平，繼續(xù)以裝備升級(jí)、工藝流程優(yōu)化等手段推動(dòng)行業(yè)發(fā)展已進(jìn)入瓶頸期，現(xiàn)階段如何開辟鋼鐵行業(yè)降本增效、綠色低碳轉(zhuǎn)型的新賽道？
  中冶賽迪董事長肖學(xué)文說，大數(shù)據(jù)、智能化正驅(qū)動(dòng)著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，中冶賽迪一方面繼續(xù)加強(qiáng)鋼鐵工程技術(shù)和裝備研發(fā)，一方面于2010年組建中冶賽迪重慶信息技術(shù)有限公司（下稱“中冶賽迪信息”），融入自身60余年的行業(yè)積累和經(jīng)驗(yàn)，主攻大數(shù)據(jù)、智能化技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，為傳統(tǒng)鋼鐵制造賦能。
  幾年下來，中冶賽迪發(fā)現(xiàn)，鋼鐵行業(yè)的智能制造比一般制造業(yè)難度大得多。中冶賽迪信息總經(jīng)理徐燦、技術(shù)研究院院長張曉輝等介紹，多年前鋼鐵行業(yè)就開始了自動(dòng)化革新，雖然提高了企業(yè)生產(chǎn)和管理效率，但這種自動(dòng)化僅限于鋼鐵生產(chǎn)的部分設(shè)備和環(huán)節(jié)，沒有系統(tǒng)性解決生產(chǎn)依賴人工、管理環(huán)節(jié)眾多、各流程銜接不暢、管控效率低下等老大難問題。
  徐燦、張曉輝等業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，鋼鐵行業(yè)智能制造主要難在以下方面：一是鋼鐵制造流程復(fù)雜、工序繁多。鋼鐵生產(chǎn)從原料運(yùn)輸、儲(chǔ)存、投料到焦化、冶煉、連鑄、軋鋼多達(dá)數(shù)十種工序，同時(shí)一個(gè)鋼鐵廠還有能源動(dòng)力、環(huán)保處理、檢驗(yàn)計(jì)量等設(shè)施設(shè)備，如何對(duì)諸多流程的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析困難重重。如一座中等規(guī)模的鋼鐵廠每天進(jìn)出的運(yùn)輸車輛有數(shù)千臺(tái)次，僅保障車輛有序運(yùn)輸一項(xiàng)，就讓不少鋼鐵廠頭疼。
  二是不同專業(yè)協(xié)同難、復(fù)合型人才缺乏。當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)多由互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)開發(fā)。由于工藝流程復(fù)雜，鋼鐵行業(yè)大數(shù)據(jù)、智能化需要人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、冶金工藝等不同專業(yè)的協(xié)同，而這樣的復(fù)合型人才十分緊缺，僅靠互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)難以勝任。
  三是此前全球鋼鐵行業(yè)缺少示范項(xiàng)目支撐，鋼鐵企業(yè)對(duì)大數(shù)據(jù)、智能化認(rèn)識(shí)不足、存在顧慮。永鋒臨港智慧工廠相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，此前企業(yè)管理手段都是憑經(jīng)驗(yàn)，無法準(zhǔn)確評(píng)估數(shù)字化帶來的實(shí)際效果，有可能投入大量資金進(jìn)行數(shù)字化改造，結(jié)果可能是單工序成本降低但總體成本升高。此外，業(yè)內(nèi)人士介紹，鋼鐵廠產(chǎn)線一旦停機(jī)或不穩(wěn)定，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)都會(huì)帶來較大影響，因此一些鋼企對(duì)大數(shù)據(jù)、智能化改造持觀望態(tài)度，不愿在自己的產(chǎn)線上試驗(yàn)。
  從工程技術(shù)服務(wù)邁向鋼鐵智能制造
  “我國擁有世界最大的鋼鐵產(chǎn)能和鋼鐵市場(chǎng)，有條件更有理由做出別人做不到的引領(lǐng)性創(chuàng)新�！毙�學(xué)文說。
  在鋼鐵工程技術(shù)服務(wù)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，中冶賽迪將大數(shù)據(jù)、智能化作為企業(yè)的戰(zhàn)略性業(yè)務(wù)，將下屬的中冶賽迪信息公司員工規(guī)模從200人左右擴(kuò)大到上千人，大力引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等專業(yè)人才，潛心研發(fā)，在工程技術(shù)公司中率先構(gòu)建起涵蓋“自動(dòng)化、信息化、智能化產(chǎn)品與方法、大數(shù)據(jù)平臺(tái)與算法、數(shù)字化設(shè)計(jì)與交付”的“五位一體”大數(shù)據(jù)、智能化能力體系。
  另一方面，中冶賽迪采取循序漸進(jìn)的策略，從單個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)到單個(gè)生產(chǎn)區(qū)域再到全流程，逐步推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。
  “構(gòu)建數(shù)字智能工廠，是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備物聯(lián)、資源整合，通過算法對(duì)蘊(yùn)涵規(guī)律且傳統(tǒng)方法無法處理的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析，形成模型、產(chǎn)品應(yīng)用于再生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率，真正打破信息孤島，讓數(shù)據(jù)的要素價(jià)值體現(xiàn)出來�！毙鞝N說。
  經(jīng)過幾年的人才和技術(shù)積累，2016年中冶賽迪日益成熟的大數(shù)據(jù)、智能化技術(shù)在寶武集團(tuán)湛江鋼鐵基地一期項(xiàng)目首次應(yīng)用。
  這個(gè)由中冶賽迪總體設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化鋼鐵基地，建成了全球鋼鐵行業(yè)首個(gè)智能環(huán)保無人原料場(chǎng)、無人碼頭系統(tǒng)、智慧鐵水運(yùn)輸系統(tǒng)等。以該基地?zé)o人化鐵水機(jī)車為例，中冶賽迪通過應(yīng)用數(shù)字孿生、環(huán)境感知、智能調(diào)度等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鐵水機(jī)車無人駕駛，徹底改變了鋼鐵廠鐵水運(yùn)輸人工駕駛、調(diào)度、管理的傳統(tǒng)模式，讓機(jī)車?yán)�用率提�?2.5%、運(yùn)輸效率提高10%、油耗降低5%。
  得益于這些智能化技術(shù)的應(yīng)用，寶武湛江鋼鐵基地與全國行業(yè)平均水平相比，粉塵廢氣排放量降低25%、運(yùn)營成本降低15%、勞動(dòng)生產(chǎn)率提高40%。
  部分鋼鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)危險(xiǎn)程度較高，如何讓工人既遠(yuǎn)離危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)又保證生產(chǎn)效率？在單個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化取得突破后，中冶賽迪開始探索實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)區(qū)域的智能化。
  寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司煉鐵區(qū)內(nèi)，各車間不見工人身影。5公里以外的韶鋼智慧中心，7個(gè)工作島實(shí)時(shí)收集分析著生產(chǎn)區(qū)35萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)、調(diào)度著8大工序、30個(gè)系統(tǒng)，替代了原來42個(gè)中控室，讓400多名員工撤出操作現(xiàn)場(chǎng)。
  這個(gè)由中冶賽迪開發(fā)建設(shè)、將廢棄廠房改造而成的韶鋼智慧中心，是全球首個(gè)鋼鐵廠智慧集控項(xiàng)目，設(shè)計(jì)時(shí)尚、環(huán)境優(yōu)雅，乍一看如同文創(chuàng)園區(qū)。該中心2019年1月投用后，韶鋼噸鐵成本降低25元，平均日產(chǎn)量提升500噸，總體勞動(dòng)生產(chǎn)率提升近40%，年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益2億多元，被中國鋼鐵行業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)為2019年兩化融合優(yōu)秀成果案例。
  在技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，中冶賽迪大數(shù)據(jù)、智能化研發(fā)也結(jié)出碩果。近兩年，中冶賽迪累計(jì)申請(qǐng)大數(shù)據(jù)、人工智能相關(guān)發(fā)明專利95項(xiàng)；推出的“水土云”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，獲2020年第二屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽總決賽冠軍，成為我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)（冶金行業(yè)）建設(shè)牽頭單位。
  攻克全流程數(shù)字化難題
  中冶賽迪在設(shè)計(jì)承建了一批智能制造項(xiàng)目后，在鋼鐵行業(yè)內(nèi)引發(fā)關(guān)注，不少鋼鐵企業(yè)看到了大數(shù)據(jù)、智能化帶來的新機(jī)遇。于是山東鋼鐵集團(tuán)永鋒臨港有限公司與中冶賽迪一拍即合，合作建設(shè)全國首個(gè)全流程數(shù)字化鋼鐵基地。
  永鋒臨港智慧工廠相關(guān)負(fù)責(zé)人說：“數(shù)字化工廠是未來的趨勢(shì)，中冶賽迪具有60多年的鋼鐵廠設(shè)計(jì)和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，近些年建成的數(shù)字化項(xiàng)目取得了很好的效果，我們這個(gè)新基地就是要打造全新的鋼鐵數(shù)字化工廠。”
  為做好這一行業(yè)開創(chuàng)性項(xiàng)目，中冶賽迪投入精兵強(qiáng)將，但仍遇到不少難題。徐燦、張曉輝說，要打通鋼鐵生產(chǎn)制造全流程，工程量非常大；同時(shí)該項(xiàng)目邊建設(shè)邊投產(chǎn)，涉及多方面的協(xié)同；數(shù)字化工廠平臺(tái)建好后，還不能因優(yōu)化升級(jí)影響正常生產(chǎn)，如同“開著飛機(jī)換引擎”。
  中冶賽迪派出由40多個(gè)不同專業(yè)、200多人組成的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)常駐工地，設(shè)計(jì)出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)+智能管控一體化、鐵區(qū)一體化、鋼軋一體化”的智慧工廠體系架構(gòu)，開發(fā)了煉鋼、軋鋼、物流等12大類智能應(yīng)用App，連接現(xiàn)場(chǎng)超過2.4萬臺(tái)各類傳感設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全廠全流程數(shù)字化管控。
  以鐵水鋼水溫度管控為例，精準(zhǔn)的溫度控制是鋼鐵生產(chǎn)中保障產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)鋼鐵廠因各生產(chǎn)環(huán)節(jié)不銜接，導(dǎo)致溫度不穩(wěn)定。中冶賽迪建設(shè)的數(shù)字化系統(tǒng)可實(shí)時(shí)跟蹤高爐鐵水、煉鋼鋼水、出鋼鋼坯等各工序的溫度情況，并基于模型預(yù)測(cè)目標(biāo)溫度，為鐵水指吊、出鋼節(jié)奏、精煉加熱升溫提供指導(dǎo)。系統(tǒng)上線后，精煉電耗每噸鋼降低2千瓦時(shí)，轉(zhuǎn)爐、連鑄平均生產(chǎn)周期環(huán)比分別下降1分40秒、3分2秒。
  永鋒臨港智慧工廠負(fù)責(zé)人介紹，智慧工廠投產(chǎn)以來，數(shù)字化平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定，解決了各工序和廠部之間斷點(diǎn)、不透明等難題，實(shí)現(xiàn)了全流程全要素的數(shù)字化連通、工序上下游高效銜接。
  目前，中冶賽迪的大數(shù)據(jù)、智能化技術(shù)已為全球30%鋼鐵產(chǎn)能賦能，包括中國寶武集團(tuán)、安賽樂米塔爾等全球鋼鐵頭部企業(yè)。
  中國工程院院士、中國金屬學(xué)會(huì)理事長干勇表示，中冶賽迪將信息化大數(shù)據(jù)和鋼鐵工業(yè)深度融合，走出了一條創(chuàng)新之路，打造了引領(lǐng)鋼鐵行業(yè)智能制造的典型案例。