近年钢铁主业智能制造发展综述(中篇)

据国内外相关钢铁智能制造专业技术文献资料,概述近年来国内外钢铁主业智能制造的科研、技术开发及生产应用状况。文献资料表明,钢铁企业积极开展、推行从料场到轧材的各个工序基于“信息化、数字化、网络化、大数据和云计算”背景下的智能制造,在工艺过程优化、生产效率、指标提升方面均取得了良好效果,一定程度上为钢铁企业即将或正在实施钢铁智能制造在技术选择、方向上提供了较为全面的借鉴。本文主要综述内容为我国炼钢转炉冶炼、精炼、连铸、钢包运转、调度系统及轧钢技术智能制造概况。     

近年钢铁主业智能制造发展综述(上篇)

综述了铁前原料场、烧结、球团、高炉本体及其附属系统和钢铁智能制造概况,介绍了钢铁企业积极开展、推行从料场到轧材的各个工序基于"信息化、数字化、网络化、大数据技术和云计算"背景下的智能制造情况,以及在工艺过程优化、生产效率、指标提升等方面取得的良好效果,在一定程度上为钢铁企业即将或正在实施钢铁智能制造在技术选择、方向上提供了较为全面的借鉴。     

钢铁流程工业智能制造的目标与实现

智能制造代表制造业未来发展趋势,是实施中国制造业强国的主攻方向,也是钢铁工业转型发展建设钢铁强国的必由之路。通过对工业智能制造原理、钢铁智慧工厂构成、钢铁流程大数据和钢铁生产价值链重塑四个方面对钢铁企业智能制造进行描述,提出了钢铁企业智能制造的主要目的是实现生产流程间系统价值链的塑造,实现价值最大化。     

基于大数据的钢铁智能制造体系架构

钢铁智能制造贯穿基础自动化、过程控制、生产计划、管理与服务等诸多环节,具有信息深度感知、智慧优化决策和精准协调控制等特点。钢铁企业传统信息物理系统(cyber-physical systems,简称CPS)积累的海量数据的管理和利用以及新CPS的重构是钢铁企业智能制造的两个关键点。在调研国内文献和分析现存钢铁企业信息系统与五层架构的优缺点的基础上,结合自身在钢铁企业工作的经验,融合数据驱动和CPS构建思想,提出了基于数据驱动的钢铁企业智能制造体系架构,并给出了将此架构应用于河钢生产现场的实践方案,为钢铁企业的绿色化、智能化发展提供了新思路。     

人工智能在钢铁工业智能制造中的应用

 钢铁工业是国民经济的基础工业,是决定国家发展水平的最基本要素之一。中国已经成为世界第一钢铁制造大国,但在整体创新能力、素质和产品竞争力方面存在“大而不强”的问题。加快钢铁工业的转型升级,向钢铁强国转变,已成为新时期中国经济社会发展的重大战略任务。智能制造将先进的制造技术与新一代信息技术深度融合,贯穿于制造过程的各个环节,是中国钢铁工业创新发展的一个新机遇。钢铁工业未来重点发展方向将是基于新一代人工智能技术的智能制造。深入分析了智能制造的特征以及人工智能技术在智能制造中的应用及其发展的趋势,对如何在智能制造中推动人工智能相关技术创新应用给出建议,提出了国内钢铁企业在利用人工智能发展智能制造的路径规划,为钢铁行业智能制造在中国的发展提供借鉴。     

中国制造2025：推进钢铁企业智慧化

介绍了“中国制造2025”的概念,结合中国钢铁企业信息化的发展过程与现状,论述了中国钢铁企业实施“中国制造2025”、逐步实现两化融合是发展的必然选择。“中国制造2025”将为钢铁行业带来新一轮的变革和创新驱动。钢铁企业智能制造的构建需要从推进工厂智建设、产品智生产、流程智引导、能源网络智设计、员工智专业和市场智营销6个方面来实现。     

智能制造推进工作的探讨

阐述了钢铁领域的智能制造内涵,介绍了邯钢在炼钢、轧钢工序所开展的智能制造技术研发工作。通过对照国家工信部下发的关于"智能制造"的定义和加拿大Dofasco钢厂的成功经验,剖析了自身在该领域还存在的主要差距,并以此为基础,提出了邯钢下一步的发展方向。同时,也为其他钢铁企业在智能制造领域的发展提供了有益的借鉴。     

基于APS的钢铁企业生产计划体系研究

大规模定制是实现钢铁智能制造的重要组成部分,制定具有柔性的生产计划是钢铁企业实现大规模定制的核心和关键。本文针对钢铁企业生产计划和调度问题,建立了能力计划-订单计划-批量计划-生产调度四级计划体系,并设计了基于智能优化算法的高级计划与排程系统,为企业实现大规模定制提供有效支撑。     

智慧炼钢核心“一键炼钢”技术应用优势研究

现阶段,智能化炼钢技术逐渐成为我国钢铁企业炼钢技术的主要手段,促进了钢铁企业降本增效,使钢铁生产向着更高质量发展方向迈进。而“一键炼钢”技术就是实现智能炼钢全过程的核心技术。为此,深入研究当前应用广泛的“一键炼钢”转炉智能炼钢技术,推进钢铁工业不断向更优质、更环保、符合生态和社会要求的领域发展有着重要的意义。本文简要阐述和总结了“一键炼钢”技术应用的原理、工艺流程、技术要点、实用价值等方面内容,望能够填补这方面研究的技术缺漏,以利于充分发挥出“一键炼钢”技术优势,为我国炼钢企业在该领域的技术研究提供相应参考。     

关于钢铁制造流程优化与产品优化问题的讨论

强调在新世纪里中国钢铁企业要注意研究钢铁制造流程的功能,指出制造(生产)流程对钢厂的生存和发展有着广泛的关联度和综合影响力,制造流程的结构优化是钢厂增强市场竞争力和拓展社会经济功能的有效手段。简要地叙述了钢铁制造流程的构成要素是“流”、“流程网络”和“程序”。“流”按一定的“程序”在“流程网络”中动态有序地、准连续地、紧凑地运行,可以实现多目标优化。讨论了中国钢铁企业生产流程优化的现状和发展方向,还就中国钢铁产品优化过程中有关炼钢、轧钢方面的问题进行了总体性探讨。在新世纪前20年,要集中有关资源加速发展薄板及其深加工产品,以实现中国钢铁产品的结构调整,同时,促进钢厂结构的优化。     

智能优化控制技术在板带冷却过程的应用及持续创新

智能优化控制技术在钢铁企业的应用还处于积极探索过程中,本文就笔者在轧后冷却过程优化中的实践,介绍智能优化技术在钢铁生产冷却过程控制中的应用,介绍智能优化控制技术在良好的人机合作中发挥的重要作用及产生的效果。通过多个案例体现出多年来冷却技术的进步如何助推宝钢产品不断升级,使创新型智能控制技术为板带的冷却过程提供更多更好的选择,以此提高冷却精度,实现钢铁的绿色智慧制造。     

山钢集团日照公司热-冷轧智慧界面技术

针对钢铁制造热-冷轧界面效率低、成本高等痛点问题,研发了一套热冷轧智慧界面技术,通过信息化技术统筹协同管理行车、轨式电容车联合作业,利用智能算法科学管理库区及路径寻优,有效解决实际生产中热-冷轧界面的效率和成本问题,是钢铁企业实现智能制造的重要环节。     

冶金设计院如何助推钢铁企业实施智能制造

针对冶金设计院等为主的第三方实施机构如何助推钢铁企业实施智能制造转型问题,分析了中国钢铁智能制造发展现状、当前钢铁企业智能化需求特点、钢铁智能制造供应商竞争特点,从客户定位、产品体系、发展路径三个方面给予冶金设计院建议。提出冶金设计院应以试点示范、标准体系建设、系统解决方案供应商培育为抓手,以过程建模优化和数字化设计作为核心竞争点,根据增量和存量市场不同切入点,循序渐进构建数字化设计、智慧工厂和工业互联网三大板块。     

钢铁行业绿色化智能化发展及河钢集团创新实践

碳达峰、碳中和事关人类生存，智能制造已上升为国家战略，绿色低碳智能化发展道路是我国钢铁工业高质量发展的必然选择。本文系统介绍了国内外钢铁行业低碳绿色发展现状、智能制造发展现状，剖析了主要钢铁企业的减碳目标和减碳路径及智能制造的执行理念和解决方案，重点介绍了业内引领示范单位——河钢集团在绿色化智能化发展方面的典范技术路线及重点技术。在此基础上，展望了钢铁工业绿色化智能化发展趋势，指出了一些具有推广应用和研究价值的前沿技术。热压铁焦、熔剂性球团制备及高炉高比例球团冶炼、氢冶金、连铸坯热送热装等技术降碳效果显著，具有很好的推广应用空间；智能制造技术有效促进了现代钢铁工业进步，世界主要钢铁企业均制定了自己的智能制造发展规划；大数据技术、专家操作系统、过程智能控制、智能调度等智能技术可有效提升生产过程控制水平，提高生产效率，提升产品质量。     

钢铁制造流程智能制造与智能设计

分析了钢铁制造流程智能制造和智能设计的主要内容。钢铁制造流程智能制造包括智能化流程设计、智能化流程生产运行、智能化流程管理、智能化流程供应链和智能化流程服务体系。钢铁制造流程智能设计包括基础科学研究，采用CAE三维仿真设计分析计算技术；技术科学研究，采用机械三维仿真设计技术；工程科学研究，采用数字化三维仿真工厂设计技术。实现钢铁制造流程智能制造，智能设计既是智能制造的关键环节，又发挥着先导和引领作用，没有先进的智能设计，很难有先进的智能制造，必须高度重视钢铁制造流程智能设计的作用和意义，智能设计的先进程度决定着智能制造的先进水平与未来。     

钢铁全流程和一体化工艺技术创新方向的探讨

钢铁工业是典型的流程工业,必须针对每一个工艺环节,进行全流程、一体化控制。从钢铁材料生产工艺设计,钢铁工艺流程的选择、配置及其优化,钢铁材料组织性能预测与控制,钢铁工艺控制窗口的优化位置,短流程技术,流程简化,钢铁生产智能制造等方面进行了探讨,期望能抛砖引玉,引导钢铁工作者提出创新思想,开发创新技术,推动钢铁行业的供给侧结构性改革,加快建设创新型钢铁企业。     

钢铁生产全流程智能协同管控系统设计与应用

为了打破钢铁生产企业现有系统之间的信息壁垒,集中监控生产全流程数据,通过物质流、能量流和信息流(三流)之间的协同,实现公司调度的“提前预测、精准调度”,提出一种钢铁生产全流程智能协同管控策略,并进行智能协同管控系统的设计。首先,针对钢铁企业生产管理现状和主要任务进行分析,阐述“三流”协同的基本概念,总结企业对智能协同管控系统的需求;然后,分别采用B/S架构和分布式技术进行系统总体架构和数据库系统的设计,基于Pearson相关性分析方法选择产能预测模型的输入变量,并采用Elman神经网络进行建模,再对系统的主要功能进行详细设计;最后,将系统应用于湖南华菱涟源钢铁有限公司生产管理部。运行结果表明,该系统能通过“三流”之间的协同为公司生产管理与能源调度提供有效指导,且视频联动、异常数据报警、产耗量预测等功能表现良好,满足了企业对钢铁生产全流程的智能管控需求。     

智慧钢铁工厂的互联网＋CPPS模式

结合钢铁产业结构特点,介绍智慧工厂和CPS系统（信息物理系统）的概念,论述中国钢铁行业建设智能工厂的技术思路,探讨钢铁智慧工厂的互联网＋CPPS模式（具有互联网思维与概念的信息物理生产系统）设计理念。中国钢铁企业智慧工厂建设可以从采用互联网＋CPPS模式推进钢铁企业制造体系的纵向集成、通过价值链及网络实现企业间横向集成和发展生产流与人机交互的端到端工程数字化集成三方面来考虑。智慧钢铁工厂的互联网＋CPPS模式对钢铁企业的转型升级和发展进步具有重要的现实意义。     

基于物质流、能量流与信息流的钢铁厂智能调控系统架构研究

大型钢铁企业调度对象具有大规模、多目标、复杂约束及动态不确定性等特征,常规人工调度方法难以实现资源能源合理调配及作业实时最优,本文在对先进钢铁企业生产调度现状研究的基础上,根据钢铁制造流程特点,探索适合钢铁流程工业新一代调度指挥系统的整体架构,从信息化、集成化、智能化三个层面对生产制造流程进行升级;同时,针对现有调度指挥系统在物质流、能量流与信息流融和协调上存在的问题,提出建设基于物质流、能量流与信息流"三流合一"的钢铁厂智能调控系统,实现钢铁制造流程中物质流、能量流与信息流的协同优化,以适应智能制造对生产流程优化调度要求,促进冶金流程工业调度指挥系统的发展。     

浦项钢铁公司技术创新能力分析

浦项钢铁公司是韩国最大的钢铁制造商和服务商．2010年该公司生产粗钢3540万t,位居世界第6位。在世界钢铁动态（WSD）发布的2011年“全球钢铁企业竞争力排序”中,浦项钢铁公司蝉联冠军,其中“利用技术进步的能力”指标项得分为满分10分。技术创新能力是浦项成为全球最具竞争力的钢铁企业的优势能力之一。