400多塊各類電子屏上實時顯示著大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，37個操作島向2公里外的生產(chǎn)基地傳達指令，生產(chǎn)基地內各類自動化設備有序運行、一線員工大幅減少……這是山東鋼鐵集團永鋒臨港有限公司智慧工廠內的場景。
  這座國內鋼鐵行業(yè)首個全流程數(shù)字化鋼廠，由中國五礦中冶集團下屬的中冶賽迪集團有限公司（下稱“中冶賽迪”）承建，自2021年6月運行以來，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，預計年節(jié)約成本超2億元。
  中冶賽迪作為我國老牌鋼鐵設計院，近些年加快向科技型企業(yè)轉型，重點布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和智能制造領域，著力破解工藝復雜、工序繁多、風險難控等鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級難點，承建了一批引領性的鋼鐵智能制造項目，引領我國傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉型。
  工藝流程龐雜制約鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級
  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和裝備受制于人。中冶賽迪曾主持設計了我國首座自主建設的大型鋼鐵基地攀鋼和首座大型現(xiàn)代化鋼鐵基地寶鋼，十余年來瞄準鋼鐵行業(yè)“卡脖子”問題，相繼攻克鋼鐵全流程一大批關鍵技術，并形成了綠色電爐、特厚板連鑄、萬能軋機、無縫鋼管等自主研發(fā)的核心產(chǎn)品，推動了我國鋼鐵技術裝備的完全自主。
  當前我國鋼鐵技術和裝備能力總體上已處于世界領先水平，繼續(xù)以裝備升級、工藝流程優(yōu)化等手段推動行業(yè)發(fā)展已進入瓶頸期，現(xiàn)階段如何開辟鋼鐵行業(yè)降本增效、綠色低碳轉型的新賽道？
  中冶賽迪董事長肖學文說，大數(shù)據(jù)、智能化正驅動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)加強鋼鐵工程技術和裝備研發(fā)，一方面于2010年組建中冶賽迪重慶信息技術有限公司（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，主攻大數(shù)據(jù)、智能化技術在制造業(yè)的應用，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)就開始了自動化革新，雖然提高了企業(yè)生產(chǎn)和管理效率，但這種自動化僅限于鋼鐵生產(chǎn)的部分設備和環(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)內人士認為，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雜、工序繁多。鋼鐵生產(chǎn)從原料運輸、儲存、投料到焦化、冶煉、連鑄、軋鋼多達數(shù)十種工序，同時一個鋼鐵廠還有能源動力、環(huán)保處理、檢驗計量等設施設備，如何對諸多流程的海量數(shù)據(jù)進行收集、分析困難重重。如一座中等規(guī)模的鋼鐵廠每天進出的運輸車輛有數(shù)千臺次，僅保障車輛有序運輸一項，就讓不少鋼鐵廠頭疼。
  二是不同專業(yè)協(xié)同難、復合型人才缺乏。當前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺多由互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)開發(fā)。由于工藝流程復雜，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)缺少示范項目支撐，鋼鐵企業(yè)對大數(shù)據(jù)、智能化認識不足、存在顧慮。永鋒臨港智慧工廠相關負責人表示，此前企業(yè)管理手段都是憑經(jīng)驗，無法準確評估數(shù)字化帶來的實際效果，有可能投入大量資金進行數(shù)字化改造，結果可能是單工序成本降低但總體成本升高。此外，業(yè)內人士介紹，鋼鐵廠產(chǎn)線一旦停機或不穩(wěn)定，對整個生產(chǎn)都會帶來較大影響，因此一些鋼企對大數(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。
  從工程技術服務邁向鋼鐵智能制造
  “我國擁有世界最大的鋼鐵產(chǎn)能和鋼鐵市場，有條件更有理由做出別人做不到的引領性創(chuàng)新。”肖學文說。
  在鋼鐵工程技術服務傳統(tǒng)業(yè)務的基礎上，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，將下屬的中冶賽迪信息公司員工規(guī)模從200人左右擴大到上千人，大力引進物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等專業(yè)人才，潛心研發(fā)，在工程技術公司中率先構建起涵蓋“自動化、信息化、智能化產(chǎn)品與方法、大數(shù)據(jù)平臺與算法、數(shù)字化設計與交付”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的策略，從單個生產(chǎn)環(huán)節(jié)到單個生產(chǎn)區(qū)域再到全流程，逐步推動鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化轉型升級。
  “構建數(shù)字智能工廠，是在現(xiàn)有技術的基礎上進行設備物聯(lián)、資源整合，通過算法對蘊涵規(guī)律且傳統(tǒng)方法無法處理的海量數(shù)據(jù)進行收集分析，形成模型、產(chǎn)品應用于再生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率，真正打破信息孤島，讓數(shù)據(jù)的要素價值體現(xiàn)出來�！毙鞝N說。
  經(jīng)過幾年的人才和技術積累，2016年中冶賽迪日益成熟的大數(shù)據(jù)、智能化技術在寶武集團湛江鋼鐵基地一期項目首次應用。
  這個由中冶賽迪總體設計的現(xiàn)代化鋼鐵基地，建成了全球鋼鐵行業(yè)首個智能環(huán)保無人原料場、無人碼頭系統(tǒng)、智慧鐵水運輸系統(tǒng)等。以該基地無人化鐵水機車為例，中冶賽迪通過應用數(shù)字孿生、環(huán)境感知、智能調度等技術，實現(xiàn)了鐵水機車無人駕駛，徹底改變了鋼鐵廠鐵水運輸人工駕駛、調度、管理的傳統(tǒng)模式，讓機車利用率提升12.5%、運輸效率提高10%、油耗降低5%。
  得益于這些智能化技術的應用，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%、運營成本降低15%、勞動生產(chǎn)率提高40%。
  部分鋼鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)危險程度較高，如何讓工人既遠離危險作業(yè)區(qū)又保證生產(chǎn)效率？在單個生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化取得突破后，中冶賽迪開始探索實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)區(qū)域的智能化。
  寶武集團廣東韶關鋼鐵有限公司煉鐵區(qū)內，各車間不見工人身影。5公里以外的韶鋼智慧中心，7個工作島實時收集分析著生產(chǎn)區(qū)35萬個數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)，監(jiān)測、調度著8大工序、30個系統(tǒng)，替代了原來42個中控室，讓400多名員工撤出操作現(xiàn)場。
  這個由中冶賽迪開發(fā)建設、將廢棄廠房改造而成的韶鋼智慧中心，是全球首個鋼鐵廠智慧集控項目，設計時尚、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，總體勞動生產(chǎn)率提升近40%，年創(chuàng)造經(jīng)濟效益2億多元，被中國鋼鐵行業(yè)協(xié)會評為2019年兩化融合優(yōu)秀成果案例。
  在技術應用的同時，中冶賽迪大數(shù)據(jù)、智能化研發(fā)也結出碩果。近兩年，中冶賽迪累計申請大數(shù)據(jù)、人工智能相關發(fā)明專利95項；推出的“水土云”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，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)標識解析二級節(jié)點（冶金行業(yè)）建設牽頭單位。
  攻克全流程數(shù)字化難題
  中冶賽迪在設計承建了一批智能制造項目后，在鋼鐵行業(yè)內引發(fā)關注，不少鋼鐵企業(yè)看到了大數(shù)據(jù)、智能化帶來的新機遇。于是山東鋼鐵集團永鋒臨港有限公司與中冶賽迪一拍即合，合作建設全國首個全流程數(shù)字化鋼鐵基地。
  永鋒臨港智慧工廠相關負責人說：“數(shù)字化工廠是未來的趨勢，中冶賽迪具有60多年的鋼鐵廠設計和建設經(jīng)驗，近些年建成的數(shù)字化項目取得了很好的效果，我們這個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)性項目，中冶賽迪投入精兵強將，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；同時該項目邊建設邊投產(chǎn)，涉及多方面的協(xié)同；數(shù)字化工廠平臺建好后，還不能因優(yōu)化升級影響正常生產(chǎn)，如同“開著飛機換引擎”。
  中冶賽迪派出由40多個不同專業(yè)、200多人組成的項目團隊常駐工地，設計出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺+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，開發(fā)了煉鋼、軋鋼、物流等12大類智能應用App，連接現(xiàn)場超過2.4萬臺各類傳感設備，實現(xiàn)全廠全流程數(shù)字化管控。
  以鐵水鋼水溫度管控為例，精準的溫度控制是鋼鐵生產(chǎn)中保障產(chǎn)品質量、降低能耗的關鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)鋼鐵廠因各生產(chǎn)環(huán)節(jié)不銜接，導致溫度不穩(wěn)定。中冶賽迪建設的數(shù)字化系統(tǒng)可實時跟蹤高爐鐵水、煉鋼鋼水、出鋼鋼坯等各工序的溫度情況，并基于模型預測目標溫度，為鐵水指吊、出鋼節(jié)奏、精煉加熱升溫提供指導。系統(tǒng)上線后，精煉電耗每噸鋼降低2千瓦時，轉爐、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責人介紹，智慧工廠投產(chǎn)以來，數(shù)字化平臺運行穩(wěn)定，解決了各工序和廠部之間斷點、不透明等難題，實現(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)、智能化技術已為全球30%鋼鐵產(chǎn)能賦能，包括中國寶武集團、安賽樂米塔爾等全球鋼鐵頭部企業(yè)。
  中國工程院院士、中國金屬學會理事長干勇表示，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，打造了引領鋼鐵行業(yè)智能制造的典型案例。