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　　鋼鐵行業(yè)作為國內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)競爭中面臨著碳中和、提質(zhì)增效等挑戰(zhàn)。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G等一系列信息化科技的深入發(fā)展，鋼鐵行業(yè)積極擁抱新的自動化與信息化科技，為綠色發(fā)展、提升市場競爭力帶來新的思路與出路。于2021年底發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與鋼鐵行業(yè)融合應(yīng)用參考指南（2021）》正是基于鋼鐵“十四五”規(guī)劃而推進(jìn)出的鋼鐵數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的實(shí)施步驟與目標(biāo)；2022年2月，《關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，要 “推進(jìn)5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用”；2022年4月，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項(xiàng)工作組2022年工作計(jì)劃》進(jìn)一步提出，要“制定鋼鐵行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)”。在國家政策支持與市場競爭的推動下，以降本、提質(zhì)、增效為核心價值點(diǎn)，鋼鐵企業(yè)積極采用“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+鋼鐵”數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用，在鋼鐵行業(yè)基礎(chǔ)自動化、過程控制、制造執(zhí)行、企業(yè)管理、決策支持等系統(tǒng)建設(shè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型成效初現(xiàn)，為下一步鋼鐵行業(yè)智能化質(zhì)的飛躍孕育著強(qiáng)大的量的儲備。

　　一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用情況

　　鋼鐵制造是一個龐大的產(chǎn)業(yè)鏈體系，橫向涉及礦業(yè)采選、冶煉、軋鋼、壓延、加工、消費(fèi)，縱向涉及采購、生產(chǎn)（能源、物流、質(zhì)量、維護(hù)、勞力）、銷售、供應(yīng)鏈等多個環(huán)節(jié)，具有對信息實(shí)時性要求高、生產(chǎn)流程變量多、采銷兩端要素雜等特點(diǎn)，長期受“孤島控制”“條線分割”“界面有縫”“銜接粗放”等難題困擾?；诰G色發(fā)展、提質(zhì)增效的發(fā)展目標(biāo)，近年來，鋼鐵產(chǎn)業(yè)積極采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)邁向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，不斷探索推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與創(chuàng)新實(shí)踐。

　　至2021年，共有13家鋼鐵企業(yè)應(yīng)用案例入圍“2021年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺創(chuàng)新領(lǐng)航應(yīng)用案例”，8家企業(yè)入選 “2021年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范項(xiàng)目”，為鋼鐵企業(yè)如何走向綠色制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了良好的范本，并涌現(xiàn)出了如寶鋼利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn) “一總部多基地”管控、酒泉鋼鐵基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和工藝優(yōu)化方案、鞍鋼與中國移動合作開展了“基于5G的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測平臺研發(fā)與應(yīng)用”等行業(yè)應(yīng)用，開啟了國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能鋼鐵產(chǎn)業(yè)提質(zhì)、增效、降本的綠色發(fā)展新征程。

　　二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在鋼鐵行業(yè)中的典型應(yīng)用

　　（1）寶鋼股份武鋼打造 “5G+鐵鋼界面智慧管控平臺”

　　2021年11月9日，由中冶賽迪承建的武鋼“5G+AI鐵鋼界面智慧管控系統(tǒng)”一次性成功上線，標(biāo)志著國內(nèi)業(yè)已建成的最大規(guī)模的5G企業(yè)內(nèi)網(wǎng)上，無線“信息高鐵”正式全線貫通，寶鋼股份武鋼首次實(shí)現(xiàn)“鐵、運(yùn)、鋼”5G扁平化管控及鐵水智能調(diào)度。

　　在武鋼5G+鐵鋼界面智慧管控平臺上，能夠看到六種應(yīng)用場景：實(shí)時定位跟蹤、設(shè)備在線監(jiān)測、運(yùn)輸作業(yè)管控、邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)回傳、道口安全管控，未來還將實(shí)現(xiàn)鐵水運(yùn)輸無人駕駛。這些場景的實(shí)現(xiàn)，得益于AI、5G及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加持。

　　鐵鋼界面智慧管控平臺以全流程智能跟蹤、全流程狀態(tài)管理為基礎(chǔ)，將智能模型及算法與鐵水運(yùn)輸生產(chǎn)工藝深度結(jié)合，建立智慧鐵水調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鐵水自動分配、路徑自動規(guī)劃、微機(jī)聯(lián)鎖自動控制、道口自動開閉、作業(yè)實(shí)績自動生成等核心功能，為鐵鋼界面構(gòu)建“AI大腦”。特別是首創(chuàng)的容錯二維編碼技術(shù)，打破傳統(tǒng)二維碼識別模式，創(chuàng)新編解碼技術(shù)，將二維碼與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，從根本上解決了惡劣作業(yè)條件下物流跟蹤識別問題。

　　該項(xiàng)目完成廠區(qū)內(nèi)5座高爐、4個煉鋼廠、20輛鐵水運(yùn)輸機(jī)車、67臺魚雷罐車、100臺敞口鐵水罐車、12個道口的智能化升級改造，及400余條鐵水運(yùn)輸線路的智能化管控。預(yù)期將使鐵鋼界面崗位作業(yè)人員優(yōu)化20%，鐵水運(yùn)輸效率提升10%，鐵水溫降降低10℃，初步估算，僅運(yùn)輸環(huán)節(jié)產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益每年逾4000萬元，推動武鋼轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展。

　　（2）酒泉鋼鐵基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與工藝優(yōu)化

　　酒泉鋼鐵集團(tuán)是我國西北地區(qū)最大的碳鋼和不銹鋼生產(chǎn)基地，擁有從采礦、選礦、燒結(jié)、焦 化到煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋等完整生產(chǎn)工藝流程。一直以來，在生產(chǎn)過程中，由于煉鐵主反應(yīng)器高爐具有巨大、高溫、高壓、密閉、連續(xù)生產(chǎn)的“黑箱”特性，存在復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)，給技術(shù)操作帶來巨大壓力。高爐類型多樣化，部分高爐冷卻壁損壞嚴(yán)重，存在安全生產(chǎn)隱患。對此，傳統(tǒng)解決方案是企業(yè)生產(chǎn)操作和工況分析以人工經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷為主，“白頭發(fā)”和“盲人摸象”式操作在整個煉鐵行業(yè)普遍存在。

　　酒泉鋼鐵采用基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與工藝優(yōu)化，其解決方案如下：

　　1. 基于高爐仿真與機(jī)理模型實(shí)現(xiàn)“黑箱”可視化： 通過高爐仿真建立高爐數(shù)字孿生，對爐料運(yùn)動及受力方程進(jìn)行建模計(jì)算，從傳熱學(xué)、煉鐵學(xué)等機(jī)理層面建立預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時顯示當(dāng)前高爐“黑箱”布料情況，實(shí)現(xiàn)對高爐生產(chǎn)的虛擬-現(xiàn)實(shí)映射與智能監(jiān)控；

　　2. 對上部調(diào)劑進(jìn)行操作指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化： 通過爐體煤氣流分布模擬仿真、上部調(diào)劑量化和可視化，建立上部調(diào)劑標(biāo)準(zhǔn)，有效幫助操作人員實(shí)現(xiàn)高爐更加合理、及時的操作，促使煤氣流的分布更適宜當(dāng)前爐況。

　　該項(xiàng)目的成功實(shí)施， 有效提升鐵水質(zhì)量穩(wěn)定性20%；單座高爐每年降低成本2400萬元，減少碳排放20000噸；冶煉效率 提升10%。

　　（3）鞍鋼與中國移動合作開展“基于5G的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測平臺研發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目

　　鞍鋼與中國移動合作，在遼寧省開展了“基于5G的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測平臺研發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺質(zhì)檢與生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測場景的應(yīng)用，并入選《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”十個典型應(yīng)用場景和五個重點(diǎn)行業(yè)實(shí)踐》中鋼鐵行業(yè)重點(diǎn)行業(yè)實(shí)踐。

　　在機(jī)器視覺質(zhì)檢方面，通過部署工業(yè)相機(jī)拍攝高清圖片、采集質(zhì)檢數(shù)據(jù)，利用5G網(wǎng)絡(luò)將采集到的冷軋現(xiàn)場4K/8K等高清圖像數(shù)據(jù)回傳至操作室平臺，通過平臺的視覺AI分析能力對圖像進(jìn)行處理分析，完成帶鋼表面缺陷的實(shí)時檢測；同時，帶鋼軋制速度極高，通過帶鋼表面的反光斑馬條紋反饋帶鋼的平整度，用于帶鋼生產(chǎn)質(zhì)量的實(shí)時檢測，為張力輥等調(diào)節(jié)提供依據(jù)。方案部署完成后，帶鋼常規(guī)缺陷檢出率達(dá)95%以上，在線綜合缺陷分類率超過90%，提高成材率的同時減少了帶鋼缺陷造成的斷帶和傷輥換輥停機(jī)時間。通過現(xiàn)場采集的圖片分析，檢測準(zhǔn)確率達(dá)99.99%以上；同時對攝像頭進(jìn)行單獨(dú)分析，判斷攝像頭是否存在大量粉塵覆蓋，及時進(jìn)行鏡頭清理，每年可節(jié)省皮帶維修費(fèi)約100萬元。

　　“基于5G的機(jī)器視覺帶鋼表面檢測平臺”項(xiàng)目在鞍鋼股份冷軋廠應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了分布式、長期、穩(wěn)定、在線識別及存儲帶鋼表面缺陷信息，而且實(shí)現(xiàn)了分系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，每套系統(tǒng)每年可為用戶帶來180余萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

　　另外，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在鋼鐵行業(yè)融合創(chuàng)新的不斷深入，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將在鋼鐵行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮出越來越重要的作用，各鋼鐵企業(yè)在不同領(lǐng)域都有著良好的行業(yè)應(yīng)用。如湛江鋼鐵與中國聯(lián)通合作，基于 “5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”打造智慧鋼廠，利用5G超高可靠低時延特性，遠(yuǎn)程控制端到端時延降低至10毫秒級，實(shí)現(xiàn)智能頭盔智能巡檢、在線監(jiān)測運(yùn)維、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、AI行為分析等典型場景應(yīng)用。AR巡檢故障排除率提升65%、在線監(jiān)測故障預(yù)警率提升90%、運(yùn)維時效提升50%、作用效率增加30%。天津鋼鐵建設(shè)超低排放全生命周期信息化系統(tǒng)，通過智能裝備應(yīng)用、精益現(xiàn)場管理、信息技術(shù)與集團(tuán)業(yè)務(wù)的深度融合，提升了能源管控系統(tǒng)運(yùn)行和協(xié)調(diào)效率，全年噸鋼綜合電耗、水耗同比降低14%和13%，回收轉(zhuǎn)爐煤氣同比增加2%。太鋼通過碳數(shù)據(jù)管理平臺，實(shí)現(xiàn)企業(yè)級碳數(shù)據(jù)管控和包含鐵礦石等10余個產(chǎn)品在內(nèi)的全生命周期碳足跡實(shí)時計(jì)算。

　　三、鋼鐵產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型仍然任重道遠(yuǎn)

　　以數(shù)字化推動鋼鐵行業(yè)重新啟程，在目前來看，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為主戰(zhàn)場的數(shù)字化實(shí)踐探索，取得了矚目的成績。但從整體行業(yè)的發(fā)展來看，我國鋼鐵行業(yè)智能化發(fā)展依然還有很多不足，例如科技自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)對外依存度較高；企業(yè)信息化、數(shù)字化建設(shè)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用價值未充分挖掘；數(shù)字化領(lǐng)軍人才、專業(yè)人才缺乏；智能裝備制造相關(guān)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后等。“十四五”鋼鐵工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)的高效化管理、生產(chǎn)過程中工藝模型和數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化升級、滿足下游用戶的個性化需求以及國家對鋼鐵企業(yè)低碳節(jié)能降耗等環(huán)保要求，這些同樣也是難點(diǎn)，需要全行業(yè)共同努力推進(jìn)。

　　在產(chǎn)業(yè)數(shù)字化時代，對于鋼鐵企業(yè)而言，數(shù)據(jù)將成為核心生產(chǎn)資料和最重要的資產(chǎn)。企業(yè)需要的，就是做好對技術(shù)與管理兩大維度變革的應(yīng)對，要把握好技術(shù)推進(jìn)的節(jié)奏，以價值創(chuàng)造為前提，技術(shù)的先進(jìn)性則要適度。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型必須結(jié)合企業(yè)自身的特點(diǎn)，并與社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展程度相適應(yīng)。

　　“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+鋼鐵”融合創(chuàng)新是一個長期、持續(xù)的過程，雖然在國家政策與行業(yè)支持方面，都從深度發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)給出了積極的推動措施，但這仍然是一個建設(shè)投入大、周期長，關(guān)乎國家長遠(yuǎn)發(fā)展的未來大業(yè)，需要開展多方“團(tuán)體賽”，不斷深化高校、科研院所、企業(yè)間的協(xié)同創(chuàng)新，加速推動OT、IT、CT、DT深度融合，為制造強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國建設(shè)作出積極貢獻(xiàn)。