關(guān)于鋼鐵制造流程智能化的認識
中國鋼研科技集團冶金自動化研究設(shè)計院 孫彥廣
鋼鐵業(yè)制造流程智能化是基于信息物理深度融合，通過橫向工序貫通、縱向管控協(xié)同，實現(xiàn)全流程動態(tài)有序、協(xié)同連續(xù)運行和多目標整體優(yōu)化。近年來，我們在殷瑞鈺院士冶金流程學(xué)指導(dǎo)下，開展了跨工序動態(tài)調(diào)度、能源生產(chǎn)協(xié)同優(yōu)化、全流程質(zhì)量管控等鋼鐵制造流程智能化技術(shù)的研究和應(yīng)用工作，在提高生產(chǎn)效率、降低能源成本、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等方面為企業(yè)帶來了效益。結(jié)合我們的學(xué)習(xí)和實踐，談?wù)剬︿撹F制造流程智能化的初步認識。
1.鋼鐵業(yè)制造流程智能化的意義
我國鋼鐵業(yè)進入高質(zhì)量發(fā)展新階段，提出了規(guī)模化定制、提升產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)能減排降碳等需求，跨工序全流程視角的智能化十分必要。
（1）鋼鐵生產(chǎn)由高溫狀態(tài)緊密關(guān)聯(lián)的煉鐵、煉鋼、軋鋼多工序組成，目前流程連續(xù)化程度不高，規(guī)模化定制生產(chǎn)模式實施難度大，需要制造流程智能化，實現(xiàn)一體化計劃調(diào)度，跨工序動態(tài)協(xié)同，全流程有序運行。
（2）鋼鐵生產(chǎn)、能源耦合緊密，二次能源占比高，節(jié)能降碳壓力大，需要制造流程智能優(yōu)化，實現(xiàn)物質(zhì)流、能量流協(xié)同，能量實時平衡、高效轉(zhuǎn)化。
（3）鋼材生產(chǎn)相變—形變復(fù)雜，成分—結(jié)構(gòu)—性能強關(guān)聯(lián)，上道工序質(zhì)量影響下道產(chǎn)品質(zhì)量，需要制造流程智能化，實現(xiàn)各工序質(zhì)量一貫制管控，全流程質(zhì)量追溯優(yōu)化，提高產(chǎn)品實物質(zhì)量。
2. 實施鋼鐵制造流程智能化的體會
（1）重視鋼鐵制造物理流程的優(yōu)化。物質(zhì)流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、能量流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是流程智能集成優(yōu)化的基礎(chǔ)。物質(zhì)流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括工序之間界面優(yōu)化和全流程物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等，能量流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括余熱余能高效轉(zhuǎn)化路徑、能源管網(wǎng)緩沖能力優(yōu)化、減少能流網(wǎng)絡(luò)損耗等。在鋼鐵制造物理流程優(yōu)化基礎(chǔ)上開展智能化可取得事半功倍的效果。
（2）重視管控流程的梳理和閉環(huán)。智能化是全局優(yōu)化，不僅關(guān)注單一業(yè)務(wù)水平提升，更要加強兩個或兩個以上的業(yè)務(wù)部門或功能活動之間的管理協(xié)同、集成與優(yōu)化，實現(xiàn)銷產(chǎn)轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)計劃、動態(tài)調(diào)度和過程控制縱向協(xié)同，質(zhì)量PDCA全面管理，能源生產(chǎn)、使用、轉(zhuǎn)化、緩沖閉環(huán)優(yōu)化。
（3）重視機理知識、調(diào)控規(guī)則的數(shù)字化應(yīng)用。機理知識的理解和應(yīng)用可以透過看視隨機變化的數(shù)據(jù)表象，領(lǐng)會、挖掘鋼鐵流程內(nèi)在的因果關(guān)聯(lián)和機理特征，提高預(yù)測模型的精度和自適應(yīng)性；調(diào)控規(guī)則的理解和應(yīng)用，有助于確定邏輯一致性的多目標優(yōu)化協(xié)同變量，可大大縮小決策控制問題的優(yōu)化求解空間，得到有明確物理指導(dǎo)意義的決策控制指令。
（4）重視人機融合、迭代優(yōu)化。流程集成優(yōu)化充滿了復(fù)雜性、不確定性，不是一兩個智能化優(yōu)化算法能夠解決。智能化不是取代人，而是突出了人的中心地位，人類智慧的潛能將得以極大釋放。通過將人的作用或認知模型引入到系統(tǒng)中，人和機器之間能夠相互理解，形成“人在回路”的混合增強智能，人機深度融合將使人的智慧與機器的智能相互啟發(fā)性地增長，迭代優(yōu)化。
（5）重視信息技術(shù)的正確認識和合理選擇。工業(yè)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，為智能化提供了各種信息處理手段，但這些技術(shù)不是萬能的，人工智能自身60年風(fēng)風(fēng)雨雨的發(fā)展歷程說明了這一點。我贊同寶武集團杜斌首席的“機理>小數(shù)據(jù)>大數(shù)據(jù)”的觀點，需要理性認識其局限和優(yōu)勢，針對不同業(yè)務(wù)的感知、認知、決策和控制不同環(huán)節(jié)，合理選擇或組合，服務(wù)于解決不同應(yīng)用場景的難點技術(shù)問題。
（6）重視流程智能化KPI導(dǎo)向和效益實現(xiàn)。實施流程智能化，需要確定針對不同的應(yīng)用場景，制定合理的KPI指標，比如計劃調(diào)度的流程連續(xù)化程度、質(zhì)量管控的過程控制能力、能源優(yōu)化的供需平衡度等，依此為導(dǎo)向，確定跨工序協(xié)同的決策控制變量，提出針對性的智能化方案，有助于提升企業(yè)精益管控能力，取得實實在在的效益。
目前，鋼鐵制造流程智能化的研究，國內(nèi)與國外處于同一起跑線上，在國際上也沒有成功的案例可循，以上觀點不一定正確，歡迎大家批評指正。我們希望在智能化技術(shù)層面，通過行業(yè)跨專業(yè)深度融合和聯(lián)合持續(xù)攻關(guān)，形成具有中國特色的鋼鐵制造流程智能化技術(shù)，留下中國人的技術(shù)痕跡。
