基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的智能化鋼鐵生產(chǎn)探討

1、林清軒&ZMENG基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的智能化鋼鐵生產(chǎn)探討技術(shù)創(chuàng)新，變革未來1 、智能化鋼鐵生產(chǎn)的涵義2、智能化鋼鐵生產(chǎn)的發(fā)展與展望3、智能化冶金設(shè)備是鋼鐵智能化生產(chǎn)最重 要的保證4、智能化冶金設(shè)備的發(fā)展前景1 、智能化鋼鐵生產(chǎn)的涵義1. 1 定義智能化鋼鐵生產(chǎn)是指，按照人們對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的需 求和性能要求設(shè)定的工藝路線，實(shí)施基于大數(shù)據(jù)和 云計(jì)算的計(jì)算機(jī)全自動(dòng)、高精度控制協(xié)同管理、控 制生產(chǎn)全過程和全部設(shè)備的鋼鐵生產(chǎn)模式。1 . 2基本涵義從定義中可見，智能化鋼鐵生產(chǎn)包括了三個(gè)基本涵義：基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的計(jì)算機(jī)全自動(dòng)、高精度控制 管理是對(duì)產(chǎn)品和全工藝過程的協(xié)同控制管理是對(duì)生產(chǎn)全過程和全部生產(chǎn)設(shè)備的

2、協(xié)同控制管理1. 3基本目標(biāo)智能化鋼鐵生產(chǎn)是現(xiàn)代鋼鐵發(fā)展的必然趨勢(shì)，它 可以實(shí)現(xiàn)以下基本目標(biāo)：各生產(chǎn)環(huán)節(jié)（包括購(gòu)銷、制造直至服務(wù)）的最優(yōu)化 銜接，保證最佳運(yùn)行工藝和裝備生產(chǎn)效率最高，產(chǎn)品質(zhì)量最佳物耗、能耗和污染物排放最低化的綠色生產(chǎn)生產(chǎn)成本的最低化2 、智能化鋼鐵生產(chǎn)的發(fā)展與展望2 .1我國(guó)智能化鋼鐵生產(chǎn)的發(fā)展歷程二十世紀(jì)六十年代開始的儀表檢測(cè)與控制二十世紀(jì)七十年代開始基礎(chǔ)級(jí) ( DCS級(jí)PLC)控制（個(gè)別計(jì)算機(jī)過程控制）二十世紀(jì)八十年代至九十年代開始計(jì)算機(jī)過程控制（包括計(jì)算機(jī)生產(chǎn)調(diào)度管理）為主的三級(jí)控制新世紀(jì)以來進(jìn)一步與信息化融合近年來一些單位已開始研究基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的 產(chǎn)品、工藝優(yōu)化，

3、并以智能設(shè)備保證的智能化鋼鐵生 產(chǎn)2.2 鋼鐵智能化生產(chǎn)推進(jìn)過程中幾個(gè)重要事例二十世紀(jì)六十年代中期首鋼、鞍鋼、上鋼、天鋼等 企業(yè)率先在轉(zhuǎn)爐、連鑄生產(chǎn)中實(shí)施以DDZ- 1、 DDZ- 11 型 智能儀表的Pl、PID 調(diào) 節(jié)控制二十世紀(jì)七十年代首鋼等企業(yè)初步試驗(yàn)高爐、轉(zhuǎn)爐 生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)控制二十世紀(jì)八十年代九十年代初，寶鋼、天津鋼管 公司、武鋼三煉鋼等一批現(xiàn)代化鋼鐵廠相繼投產(chǎn)，開始了我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)全面研發(fā)與應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)的 新進(jìn)程。二十世紀(jì)九十年代初國(guó)家計(jì)委推行以微電子技術(shù)改造傳統(tǒng) 產(chǎn)業(yè)的重大項(xiàng)目，鋼鐵行業(yè)積極參與并很快領(lǐng)先千其他行業(yè)冶金部制訂并頒布煉鐵、煉鋼、連鑄、連軋基本自動(dòng)化控

4、制儀器儀表配置規(guī)范設(shè)立鋼鐵行業(yè)計(jì)算機(jī)制造執(zhí)行技術(shù) ( CEM S)重大攻關(guān)專項(xiàng)全力推行計(jì)算機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用，并在一大批國(guó)家級(jí)裝備與工藝技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目中設(shè)立計(jì)算機(jī)控制課題、專題。取 得了一大批計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的科技成果。九十年代中后期開始計(jì)算機(jī)生產(chǎn)調(diào)度研究與應(yīng)用。二十世紀(jì)九十年代是中國(guó)鋼鐵工業(yè)推進(jìn)智能化生產(chǎn)奠定基 礎(chǔ)最重要的時(shí)期從二十世紀(jì)九十年代中期開始全數(shù)字化控制裝備與 技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用成為我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)智能化發(fā)展的又 一重大特點(diǎn)本世紀(jì)初，在當(dāng)時(shí)的國(guó)家經(jīng)貿(mào)委支持下建立鋼鐵行 業(yè)自動(dòng)化技術(shù)促進(jìn)委員會(huì)，全力推進(jìn)計(jì)算機(jī)過程控 制和管理乃至智能化生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)。多項(xiàng)主體流 程工藝、裝備、管理一體化協(xié)同智能

5、化運(yùn)行項(xiàng)目獲 冶金科技獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。2.3 智能化鋼鐵生產(chǎn)的發(fā)展展望五十年智能化鋼鐵生產(chǎn)推進(jìn)過程的顯著特點(diǎn)由點(diǎn)到面到全過程的發(fā)展由簡(jiǎn)單儀表到基礎(chǔ)級(jí)控制到計(jì)算機(jī)控制由工位控制到過程控制到全流程控制由裝備、工藝控制到裝備、工藝、產(chǎn)品質(zhì)量一體 化控制由過程控制到生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)一體化協(xié)同的工廠綜合 控制基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的計(jì)算機(jī)全自動(dòng)高精度智能 生產(chǎn)智能化鋼鐵生產(chǎn)的程度已成為衡量鋼鐵廠水平的重 要標(biāo)志，并證明了它是現(xiàn)代化鋼廠穩(wěn)定、低成本生產(chǎn)各類優(yōu)質(zhì)鋼材，實(shí)現(xiàn)物耗、能耗最低化；生產(chǎn)效 率最高化；最能體現(xiàn)與環(huán)境友好的綠色制造水平的必要條件（而不是錦上添花的措施，更不是可有可 無的條件）。智能化鋼鐵廠定將

6、成為國(guó)家推進(jìn)發(fā)展信息化和工業(yè) 化深度融合的制造業(yè)最佳切入點(diǎn)。智能化鋼鐵廠將 在工廠內(nèi)部實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與工藝設(shè)計(jì)、制造的數(shù)字化集成平臺(tái)，并將通過能源、環(huán)境、產(chǎn)品文檔數(shù)字化管 理等措施與社會(huì)鏈接，更好地服務(wù)千社會(huì)。2.4實(shí)現(xiàn)智能化鋼鐵生產(chǎn)應(yīng)充分關(guān)注信息化發(fā)展的新 動(dòng)向最近國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人曾多次強(qiáng)調(diào)，信息化程度關(guān)乎國(guó)家 興衰和命運(yùn) 上世紀(jì)一位美國(guó)著名科學(xué)家強(qiáng)調(diào)從50年代起微電 子研發(fā)與運(yùn)用決定國(guó)家發(fā)展程度。關(guān)心并積極研發(fā)應(yīng)用發(fā)達(dá)國(guó)家不關(guān)心、不積極研發(fā)應(yīng)用發(fā)展中國(guó)家信息技術(shù)是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步跨越式發(fā) 展有專家指出，數(shù)據(jù)被賦予背景，就是信息；經(jīng)系統(tǒng) 分析后成為生產(chǎn)要素和管理工具，數(shù)據(jù)就是資源；探賈”大數(shù)據(jù)

7、“為基礎(chǔ)的解決方案是管理、效率、 效益升級(jí)新的重要手段。還有專家指出信息化建設(shè)最重要的就是數(shù)據(jù)整合。 將各自為戰(zhàn)的各個(gè)信息系統(tǒng)整合成縱向融合兼容， 橫向同步協(xié)同的統(tǒng)一電子化、數(shù)字化平臺(tái)。這些觀點(diǎn)為我們開拓智能化鋼廠實(shí)施途徑指明了 一個(gè)新的方向?！按髷?shù)據(jù)“(big data)或稱巨量資料是大小超出 常規(guī)的數(shù)據(jù)庫(kù)，是獲取、存儲(chǔ)、管理和分析能力的 數(shù)據(jù)集。對(duì)流程工業(yè)（如鋼鐵工藝）來講，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和 流程裝備優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信 息資產(chǎn)。建立和應(yīng)用“大數(shù)據(jù)“首先要對(duì)現(xiàn)有海量信息進(jìn)行 梳理，歸類，并具有繼續(xù)積累數(shù)據(jù)的意識(shí)和方法， 每個(gè)裝備、工藝、產(chǎn)品

8、具有表征性特點(diǎn)的參數(shù)都要 積累。有新的方法對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、分析、挖掘、驗(yàn)證云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用將是一種必然趨勢(shì)，早在幾年前，冶金自動(dòng)化的幾個(gè)專家就已提出要關(guān)注云計(jì) 算技術(shù)的發(fā)展及鋼鐵生產(chǎn)海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用問題。201 3年鋼鐵年會(huì)寶鋼集團(tuán)徐樂江董事長(zhǎng)在提到實(shí)現(xiàn)數(shù)字 化寶鋼目標(biāo)時(shí)簡(jiǎn)單講了一下寶鋼已注意將“云技術(shù)”在處 理寶鋼工藝優(yōu)化、品種開發(fā)的結(jié)合與應(yīng)用問題。建立統(tǒng)一（或分區(qū)域）、與各企業(yè)緊密結(jié)合的云計(jì)算平臺(tái) 的任務(wù)或許應(yīng)提到議事日程上來了。寶鋼“客戶驅(qū)動(dòng)的冶金企業(yè)全流程協(xié)同制造系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng) 用” 成果獲201 5年“冶金科技獎(jiǎng)” 一等獎(jiǎng)。3、智能化冶金設(shè)備是鋼鐵智能化生產(chǎn) 最重要的保證3.

9、1智能化冶金設(shè)備是鋼鐵智能化生產(chǎn)最重要的保證現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)品確定之后，工藝與裝備的設(shè) 計(jì)、選擇與應(yīng)用就成為產(chǎn)品生產(chǎn)的重要前提智能化鋼鐵生產(chǎn)必定要以智能化冶金設(shè)備來保證3.2 智能化冶金設(shè)備應(yīng)具備的基本條件設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，材質(zhì)選擇能滿足穩(wěn)定、長(zhǎng)壽 工作的要求（結(jié)構(gòu)能進(jìn)行調(diào)控、材質(zhì)保證能穩(wěn) 定、連續(xù)在不同工藝工況條件下運(yùn)行）具有較高的精度、靈敏度，能適應(yīng)高精度、快速 工藝控制與保證高品質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量的各種要求具有良好的設(shè)備關(guān)鍵功能參數(shù)在線監(jiān)測(cè)與信息傳 輸功能，并可實(shí)現(xiàn)在線調(diào)整控制和離線快速維修具有各工位、工位之間、工序之間，全流程關(guān)鍵 裝備聯(lián)合調(diào)整與控制的功能具有完整的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息庫(kù)并與工藝、

10、質(zhì)量 數(shù)據(jù)相耦合，成為數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)條件可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的準(zhǔn)開環(huán)控制 201 1 - 2020年中國(guó)鋼鐵工業(yè)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展指南”明確提出了冶金裝備自動(dòng)化在設(shè)備控制、過程控制、 生產(chǎn)管理控制和企業(yè)信息化方面3 5項(xiàng)加快推廣的關(guān) 鍵技術(shù)和積極探索、研發(fā)、加快工程化的1 7項(xiàng)關(guān)鍵 技術(shù)。4 .1智能化冶金設(shè)備研發(fā)與應(yīng)用的幾個(gè)重點(diǎn)全數(shù)字化控制功能將成為智能化冶金設(shè)備的標(biāo)志性 特征（數(shù)字電動(dòng)、數(shù)字液壓、數(shù)字化工藝調(diào)控軟硬組 合件）全數(shù)字控制功能冶金設(shè)備與模數(shù)模反（前）饋閉環(huán)偏差調(diào)節(jié)的系統(tǒng)相比，控制更直接、更靈敏、更精 確。應(yīng)擺脫單一的機(jī)電設(shè)備先制造后配套的模式，直接 嵌入檢測(cè)控制系統(tǒng)，制造具有前述基本功能的本質(zhì)智 能化設(shè)備在結(jié)構(gòu)與材質(zhì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推進(jìn)冶金設(shè)備輕4.2 智能化冶金設(shè)備的發(fā)展前景“德國(guó)工藝4.0、“中國(guó)制造2025都明確了智能 化生產(chǎn)的發(fā)展目標(biāo)， 其核心則是數(shù)字化?？隙ㄊ且苯鹪O(shè)備的發(fā)展方向，并將在“十三五”期間 得到較快發(fā)展。全數(shù)字控制的電動(dòng)和液壓系列設(shè)備已在工程機(jī)械、礦 山