世紀初鋼鐵工業(yè)自動化發(fā)展趨勢

21世紀初鋼鐵工業(yè)自動化進展趨勢、進展和對策2009－４—2１5：1６:00網絡轉載供稿（1）遵循和滿意鋼鐵工業(yè)進展的趨勢和需要在市場經濟體系下，鋼鐵工業(yè)面臨激烈的市場競爭（產品競爭、質量競爭、成本競爭和服務競爭），為了提高企業(yè)競爭能力，接受新工藝、新流程、新設備、新技術（自動化是其主要的一環(huán)）和新思想是當代鋼鐵工業(yè)的主要趨向,因而也使鋼鐵價格自1９7４年至今保持不變（其他如塑料、鋁、水泥價格均直線上升），而保持強大的競爭力。鋼鐵工業(yè)自動化是為鋼鐵工業(yè)服務的，自然其進展趨勢是既遵從自動化科學進展趨勢,也遵從鋼鐵工業(yè)進展趨勢。（２)利用有關自動化的國內外資源、先進技術、運行閱歷等來組成自動化系統(tǒng)在開放環(huán)境下，世界各國都是相互借鑒，參照發(fā)達國家如西門子、AＢB、施耐德、阿爾斯通、ＧE、日立、三菱、安薩爾多等電氣公司的裝備、解決方案以及日德英法美芬蘭各鋼鐵公司和奧鋼聯(lián)的閱歷、先進系統(tǒng)、數(shù)學模型等,經過創(chuàng)新而組成先進的和本國自主知識產權的監(jiān)控系統(tǒng)與裝備是當前各國鋼鐵工業(yè)自動化進展的另一趨向。（3）連續(xù)開發(fā)更多的鋼鐵工業(yè)自動化專用技術包括檢測方法和儀表傳感器、電控裝置和技術、包括智能掌握的先進自動化系統(tǒng)、數(shù)學模型以至無人車間與工廠等，格外是提高質量的系統(tǒng)是另一趨向.(4）不同類型的一體扮裝備成為鋼鐵工業(yè)自動化的當前進展趨向在市場經濟規(guī)律下，導致國內外的鋼鐵公司、電氣公司除了生產各種不同類型的自動扮裝備外，還生產各種不同類型的一體扮裝備和ＩT(產品）。包括：－從單體的自動扮裝備趨向于多個并組成專用功能的系統(tǒng)：如美國Aｌleｇany公司的適合于連鑄的中間包稱重和液位測量以及其他過程的電子秤系統(tǒng),北京中遠通科技公司的攝像儀非接觸式連鑄定尺切割掌握系統(tǒng)、軋鋼用的非接觸式冷床輥道集群自動掌握系統(tǒng)、非接觸式中厚板自動長寬測量系統(tǒng)等;美國Ronａｎ公司、國內鐳目公司、武鋼計控公司、紅河谷公司的連鑄結晶器液位掌握儀，冶金自動化商量院的高爐靜壓測量系統(tǒng)、北京科技高校的燒結機尾圖象儀等；—機電一體扮裝備,如儀表類型的有:德國DＤＳ公司的高爐微波料面計、日本ＮEC的高爐料面熱成象溫度儀、國內的高爐料面熱成象溫度及觀測儀、鋼板測厚、測寬、板形儀等；設備類型的有：方坯連鑄的打號機、板坯連鑄噴印機、連鑄的火焰切割機、型鋼的飛剪、鋼材打捆機等;-機－電－工藝一體化：大規(guī)模的如國內北京鳳凰公司、神霧公司等的軋鋼加熱爐包括機—電-工藝和數(shù)學模型的成套設備等;泰龍公司的軋鋼的八輥軋機包括機—電－工藝和數(shù)學模型的成套設備；小規(guī)模的如線材的控軋控冷包括機－電—工藝和數(shù)學模型的成套設備、液壓站成套設備、潤滑站成套設備等);—數(shù)學模型、技術訣竅軟件包化:如奧鋼聯(lián)的燒結生產率掌握模型、高爐專家系統(tǒng)、轉爐的基于副槍模型、連鑄的包括漏鋼預報的結晶器專家系統(tǒng)、動態(tài)冷卻DYNＡSＣ、動態(tài)鑄坯錐度掌握ASTＣ等；-平臺和IＴ產業(yè),如模糊掌握、專家系統(tǒng)、神經元網羅的平臺;ＥRP及MＥS供貨商的有關這些系統(tǒng)的開發(fā)平臺，如德國PＳＩ(SＭS-DＥMＡG/ALSTＯM）公司供應的鋼鐵MES系統(tǒng)的全套開發(fā)平臺PPS-METAL,韓國ＰOSＤＡＴA公司的鋼鐵ＭEＳ集成解決方案STEELＰIA，英國ＢＲＯNＥＲ公司的鋼鐵工業(yè)企業(yè)供應鏈和生產計劃排程方面的通用開發(fā)平臺ＰPS,國內寶信的MEＳ中間軟件產品Pｌaｔure９9、Ｘcoｍ和Mｕｌtilｉnｋ等;先進掌握軟件包有：法國Ａdeｒsａ公司的AdｖanTrol－Hieｃｏn多變量推測軟件包、AdvａｎTrｏｌ—ＰFＣ推測函數(shù)掌握軟件包等，美國ＡspenＴecｈ公司生產的ＩDCOM－M、CyｂoSoｆt公司的CｙｂoCon軟件（適用于無模型自適應掌握的軟件)、HｏnｅｙｗellＰrofｉmａt(yī)iｃs生產的RMPＣT多變量推測掌握軟件包等）。鋼鐵工業(yè)自動化的進展鋼鐵工業(yè)自動化的進展大致可以分為如附表所示的五個階段。附表信息與自動化進展的五個階段1自動化與信息化相結合鋼鐵工業(yè)自動化從簡潔的熱管理和單參數(shù)自動掌握系統(tǒng)開頭，經歷了初期的EＩC一體化系統(tǒng)、１９64年英國人D。H.Kelley提出的分層計算機系統(tǒng)、1969年日本鋼鐵公司(新日鐵)君津廠的AＯＬ系統(tǒng)及7０年月新日鐵的把其下屬的9個鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的多級計算機系統(tǒng)與其東京總部的計算機系統(tǒng)相連成為當時世界最大規(guī)模的多級計算機系統(tǒng)、80年月的CIＭS化等幾個階段；現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)都是依據圖１所示CＩMＳ(計算機集成制造系統(tǒng)，我國亦有稱之為管理掌握一體化系統(tǒng)）結構的多級分層計算機系統(tǒng)。圖1CIＭ結構流程工業(yè)的CIＭＳ體系結構按ISO(國際標準化組織)是如圖1(a)所示分成6級的，后來又有5級、３級之分。雖然5級體系結構在流程工業(yè)CIMＳ的進展過程中起過很大的推動作用，但它忽視了生產過程中的物耗、能耗及設備在線掌握與管理，難以推廣。因此，近來提出ＢPS/ＭES/PＣS3級結構。其中BＰS(Ｂuｓiｎｅssｐlaｎniｎgｓｙstｅm）級是單純考慮企業(yè)經營管理問題，近來應用EＲP（企業(yè)資源規(guī)劃）,它主要是利用以財務分析決策為核心的整體資源優(yōu)化技術;ＭＥS（Maｎｕfactｕrinｇexｅcｕtionsystｅｍ,即制造執(zhí)行系統(tǒng)）級是考慮生產與管理結合問題的中間層制造執(zhí)行系統(tǒng)，主要利用以產品質量和工藝要求為指標的先進掌握技術和以生產綜合指標為目標的生產過程優(yōu)化運行、優(yōu)化掌握與優(yōu)化管理技術,使CIＭS中原本難以處理的具有生產與管理雙重性質的信息問題得到了解決。近年來由于要適應激烈的市場競爭需要，互聯(lián)網和信息技術的進展，全球化的趨勢,鋼鐵公司的自動化已從公司內部到顧客和社會。實行生產—物流－銷售一體化，不僅內部聯(lián)網,且與最終用戶（汽車、機電制造等工廠）以至稅務部門和海關聯(lián)網,使信息更廣域化和高效化，甚至通過衛(wèi)星監(jiān)視船舶到達地點，以向用戶報告使之作接受籌備。此外，電子商務的進展等等，這就要求自動化系統(tǒng)能適應這些進展。為此，消滅如圖2所示的WIＭS(網絡集成制造系統(tǒng)）.WＩMＳ是以Ｗeｂ和智能技術為基礎,能充分利用互聯(lián)網的資源，能實現(xiàn)全球化供銷鏈、遠程技術支持和遠程診斷等，M2—Ｎ２是常規(guī)掌握和智能掌握等,M3－N3可進行監(jiān)控、簡潔的數(shù)學模型和人工智能等運算,Ｍ4-Ｎ4以上是智能信息處理系統(tǒng)，M4－Ｎ５服務器將運行生產經營管理軟件如ＥRP、ＭＥS等，Ｍ5—N5是電子商務,運行其軟件的服務器與互連網相連。圖2WＩM系統(tǒng)結構信息化進展主要有：企業(yè)內部信息化、企業(yè)與外部有關部門信息化和全球化的電子商務。企業(yè)內部信息系統(tǒng)包括企業(yè)內部的計劃、生產、選購、庫存、運輸、銷售、供應、人力資源、財務、質量、設備運行和維修、工程等內容的涵蓋整個企業(yè)的管理信息系統(tǒng).目前國際大企業(yè)主要實行企業(yè)資源計劃（簡稱EＲＰ),該系統(tǒng)是在企業(yè)已有的供銷管理、制造管理、質量管理等基礎上進展起來的，由計算機網絡把相互獨立的各個管理的系統(tǒng)連接起來，在共同的信息平臺上，對內實行企業(yè)設計、制造、銷售、服務等方面所涉及的人力、資金、物料、信息資源的統(tǒng)一規(guī)劃、管理、配置和協(xié)調，通過對管理業(yè)務流程的整合，提高了企業(yè)管理效率.對外實行公開的原材料、零配件的網上招標選購,利用互聯(lián)網進行產品交易，大大降低了選購成本和銷售成本,提高了企業(yè)的市場競爭能力。企業(yè)信息化是數(shù)據源及其集成、管理和應用。近來進展的重要技術是數(shù)據挖掘系統(tǒng)，其功能包括數(shù)據收集、數(shù)據采樣、數(shù)據預處理、可視化探究、聚類分析、模型建立、數(shù)據預報、優(yōu)化設計、趨勢分析以及規(guī)范管理等。2檢測技術與儀表的進步檢測技術與儀表的進步主要表現(xiàn)在：（1)虛擬化在自動化領域中,用硬件與軟件組成的虛擬儀器儀表，因廉價、高效、靈敏使得應用日益廣泛。虛擬儀器儀表最重要的應用是軟測量領域。軟測量的基本概念是通過數(shù)學模型、狀態(tài)估量等方法通過運算來對無法在線測量的參數(shù)進行在線估量。在鋼鐵工業(yè)如高爐的軟熔帶外形與位置、高爐爐缸渣鐵液位,轉爐熔池鋼水含碳量和溫度的連續(xù)測量（用數(shù)學模型及神經元網絡），連鑄的結晶器鋼坯拉漏預報（用數(shù)學模型及神經元網絡）等都接受軟測量方法并嵌入工業(yè)掌握系統(tǒng)及監(jiān)視器中來解決的.（2）網絡化通過Ｅｔherｎet（以太網）或現(xiàn)場總線可把各種不同類型的網絡化儀器儀表與計算機連接在同一網絡上,其優(yōu)點是：可使各自的潛力和資源得以充分發(fā)揮以及合理配置、可使有關部門數(shù)據共享、能使遠方部門進行監(jiān)控和診斷以及遠距離調整（甚至洲際）、可節(jié)省大量人力和降低成本.因此很多大型和簡潔的儀表都數(shù)字化并設有通信接口，可把數(shù)據送到相應分廠的計算機系統(tǒng)供監(jiān)控或數(shù)學模型使用。生產科和技術科也通過網絡直接下載這些數(shù)據或表格.（3）智能化除了傳統(tǒng)的使用電腦執(zhí)行各種運算（如自動校零、線性化、補償環(huán)境影響、量程切換、自診斷等）外,主要是人工智能的利用,例如利用人工神經元網絡的自適應、自學習、聯(lián)想記憶、反饋求精、黑箱映射、權值平衡、動態(tài)逼近和全息容錯防失等技術以及模糊規(guī)律、專家系統(tǒng)、遺傳算法、仿人智能、模式識別、混沌理論、物元可拓法、小波分析、分形系統(tǒng)等等使儀器儀表智能水平大大提高，從而提高精度和解決過去難以解決的問題。鋼鐵工業(yè)的例子有:利用規(guī)律樹或統(tǒng)計式模式識別、BＰ神經元網絡以及自學習功能好、調整時間短的概率法神經元網絡來識別冷軋板表面缺陷，基于Bｅckman理論的在線鋼板表面粗度測量儀，利用圖象處理技術顯示并定量測量燒結焦粒粒度及分布的儀表，為解決高合金鋼的板管探傷問題使用SSP法，即把頻譜分離并分別濾波,放大后再合成以提高信噪比,并利用超聲波傳播頻率特性與結晶晶粒有關的特點等，接受最優(yōu)頻率方法以提高探傷精度等等。（４）高精度化鋼鐵生產中，一臺１５0t轉爐裝入鐵水稱量誤差為1％時,出鋼溫度將差５℃,石灰稱量誤差5％時，出鋼溫度將差７℃；高爐煉鐵時,如要將鐵水溫度掌握在±１0℃以內，就要求高爐煤氣中N２的分析精度高于0。1%，因而要求檢測和掌握的精確度要高。在鋼鐵工業(yè)除了提高傳感器及儀表的測量精確度外，還注意安裝方法和環(huán)境條件，格外是周圍溫度超過允許范圍時會帶來誤差，因而先進的冷卻設備是很重要的一環(huán)。兩類冷卻裝置值得注意。其一是按流體力學和熱傳導理論制成的熱管，它比最良好的導熱物質-銅所制成的同樣尺寸的管子，其導熱要快幾倍,把成組的熱管裝在大型儀表箱子或晶閘管箱子外壁將大大提高其散熱性，它格外適用于要求密封防塵的場合.另一種冷卻設備是致冷旋渦管(CｏolＳureＶorｔexTｕbe),國外如美國的Trａｎsｏnix、ＥXAIＲ等公司均生產,是一種小型致冷器。它是依據Ranque－Ｈisｃh管原理制作的，把一般壓縮空氣引進一個小型旋渦管中，氣體在旋渦管中轉動前進并分離成兩股不同溫度的旋渦氣流分別輸出，一股比氣源溫度高１1～38。9℃,另一股則遠比氣源溫度低,甚至達－6１℃.這種小型致冷器只需壓縮空氣即可。這種致冷旋渦管在國外鋼鐵工業(yè)已廣泛應用，國內的引進工程和設備(如寶鋼,成都無縫鋼管廠的連鑄機)也在使用。格外適合于難以引進冷卻水的場合和使用水會引起平安問題的場合，前者如行走吊車的連續(xù)測量鐵水或鋼水重量的電子吊鉤秤(雖用擋板來隔熱,但最好有冷卻）,后者如監(jiān)視高爐鐵水溝出鐵狀態(tài)的工業(yè)電視（使用水冷，不僅水套笨大,且會結垢和漏水,水漏到鐵水中更會消滅爆炸事故，用風冷效果不佳）等冷卻問題。其他如測量連續(xù)鑄鋼的中間包液位所用的壓頭，測量連鑄坯表面溫度、測量熱軋鋼板帶溫度等所用的傳感器,跟蹤熱物料的熱金屬探測器等等都已使用這種致冷旋渦管.（5）機電一體化與在線化在鋼鐵工業(yè)中典型的機電一體化多功能化檢測儀表有：高爐軟融帶外形探測器，高爐水平探測器,高爐垂直探測器，高爐微波料面外形測量儀，爐外精煉，H２含量在線分析，鐵水含硅量在線分析,轉爐測溫定碳副槍,連鑄多功能輥縫測量儀、結晶器錐度測量儀，鋼板外形測量儀，冷熱軋鋼帶板形測量儀,鋼管質量多功能檢測儀，線材直徑及橢園度測量儀等等.(6)全球衛(wèi)星定位等高技術的應用近年來則用于測量移動物體的位置，其典型的例子是在鐵水調度過程中測量鐵水車的位置.如寶鋼鐵水運輸動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，由中心站（內設接收裝置即DGＰS基準接收機、無線通訊機、計算機以及16.5m２大屏幕顯示裝置)、車載設備（包括DGＰＳ接收機、無線通訊機、導航工控機、工位車號發(fā)送裝置等)和工位車號接收機組成。接收天空中可見的DGPS衛(wèi)星信號，車輛定位是將衛(wèi)星在基準點實測位置與預先精確測量的位置值進行比較,得出偏差并成為差重量,并通過數(shù)傳發(fā)送到各個車載的ＤGPS接收機，中心站的計算機將車輛定位信號經過處理（包括坐標變換)顯示在大屏幕上。３自動扮裝備的進步包括現(xiàn)代工業(yè)掌握裝備的進展，主要是ＰLＣ、DCS的進一步進展、ＦCS的消滅與IPC應用的擴展、現(xiàn)場總線的消滅與以太網應用的擴展。過去PLＣ主要是適宜于開關量和挨次掌握以及不是特大規(guī)模的回路掌握與數(shù)據采集.分散掌握系統(tǒng)DＣＳ是集通信、計算、掌握與顯示(ＣRT）4C技術于一體的掌握裝置。FCS(現(xiàn)場掌握系統(tǒng)）是由PLC和DCS進展而來的，它是全數(shù)字化、智能化和多功能的取代模擬式單功能儀表和掌握器的裝置，它本質上是信息處理現(xiàn)場化的裝置與系統(tǒng).其特點是比較廉價，適宜于中規(guī)模的回路掌握、數(shù)據采集以及量不大的開關量和挨次掌握。由于新型的ＰLC和DＣS都有向對方靠攏的趨勢，即PＬC加強了回路掌握的功能，ＤCＳ也有很強的挨次掌握功能。至于選哪一種系統(tǒng)還需看簡略情況而定，但由于便利連網、設備統(tǒng)一、削減備件,故鋼鐵工業(yè)EIＣ系統(tǒng)已由過去的回路掌握接受ＤＣS、挨次掌握接受ＰLC,而變?yōu)镮E一體化系統(tǒng),也有用全PLＣ系統(tǒng)(如上海寶鋼集團梅山冶金公司高爐、本鋼一鐵廠高爐等）的,由于價格緣由近來趨向于全PＬC系統(tǒng),如新建的小高爐、甚至大型高爐如天鐵2０0０m3高爐（2０03年投產)都是全PLＣ系統(tǒng)。隨著ＰC機的進展，主頻已超過了1GＢ，硬盤已超過２0GB，內存也可達256MB,且可以使用更通用的、價格較低廉的系統(tǒng)軟件，如Ｗinｄows－NＴ以及各種開發(fā)工具等，在工業(yè)掌握中越來越多接受。工業(yè)掌握計算機（ＩPＣ）就是加固的個人計算機(即ＰC機)硬件與掌握軟件的組合。（１）目前IPＣ的三個趨勢ｌIPC接受通用的I/Ｏ裝置（如接受西門子公司Ｓ７系列ＰＬC的Ｓ7-200、S7—30０、ＥT２00等Ｉ／Ｏ裝置）及監(jiān)視器,嵌入通用的、商品化的支持軟件(如掌握和數(shù)據處理軟件以及雙機熱備和冗余配置軟件、監(jiān)視軟件等)組成自動化系統(tǒng)，而且可連網組成大規(guī)模分布式系統(tǒng)、多級計算機系統(tǒng)等。有很多公司生產這種軟件，如美國的Entｉｖitｙ、Ｔhinｋ＆Ｄｏ、Steｅｐlechase等公司。PＣ-ｂaｓed的基礎自動化系統(tǒng)已在很多領域中應用.重慶鋼鐵公司這樣的大企業(yè)，幾乎全部大型加熱爐也拆除了原來的DCＳ或單回路數(shù)字式調節(jié)器，而改用PC－ｂａsed工控機來組成掌握系統(tǒng),并接受模糊掌握算法而獲得良好效果，節(jié)省了大量投資、便利了維護和取得了顯著經濟效益;－在增加牢靠性方面，ＩPＣ機也可借助于軟件(如美國的Eｎtivity公司的軟件）而作到CPU冗余配置，過去冗余配置只是ＣPＵ、網絡及其通信器，但很少有冗余配置I/Ｏ，而事實上ＣＰU更牢靠,I／Ｏ卻常常出毛病，目前不僅Ｉ/Ｏ可冗余，而且可使I／Ｏ部分即只是重要的某些點冗余,這就大大節(jié)省投資;—IPC機也作為過程計算機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的VAＸ型過程計算機或Alｐｈａ系列的小型機，甚至ＭES級的計算機。近來也已在鋼鐵工業(yè)接受，如寶鋼集團公司上海第一鋼鐵廠的2500m３高爐（過程自動化級接受IPC為核心的工作站）、上海寶鋼集團梅山冶金公司的１250ｍ３高爐（基礎自動化使用西門子Ｓ５-１５5Ｈ型ＰLＣ,過程自動化級接受兩臺工控機)、寶鋼集團公司上海第一鋼鐵廠新建不銹鋼生產線,接受德國SMＳ－DEＭＡＧ推舉系統(tǒng)包括超高功率電弧爐、AOＤ爐和VOＤ爐各一座,后配連鑄機。自動化由西門子承包的其過程自動化級包括４臺ＰC機，每臺設奔騰處理器,10GＢ硬盤,２５6ＭＢ內存，ＣD—ROＭ驅動器，內部鍵盤和鼠標,系統(tǒng)總線接口板，軟件為Wiｎdowｓ-NＴ，分別作為中央數(shù)據庫系統(tǒng)、ＥAＦ（電弧爐)/ＡOＤ爐/ＶOD爐的過程計算機、開發(fā)試驗計算機和供技術專家使用的開發(fā)計算機.其功能相當簡潔，包括電弧爐、AOD爐和ＶOＤ爐的簡潔數(shù)學模型及在線掌握.該系統(tǒng)的特點還有無論是操作員終端還是過程計算機、OＳ服務器都全部使用PＣ機，系統(tǒng)軟件也是通用的，因而造價低廉，但功能強大。4掌握策略與先進掌握的進步隨著工藝優(yōu)化，用戶要求高質量、多品種、小批量且價格合理的產品，要求開發(fā)更多高精度、適應性更強的系統(tǒng).經典自控理論難以適應多參數(shù)、非線性和高度不確定的對象。過去由于快速計算機、CＡD環(huán)境、數(shù)值計算法等不具備，使現(xiàn)代掌握理論構成的系統(tǒng)應用不多，８０年月后，上述問題相繼得到解決，使現(xiàn)代掌握理論得以有用化。（1）先進的掌握策略－復合或改進PＩＤ算法(這在鋼鐵工業(yè)使用較多，如連鑄結晶器鋼水液面掌握等等)；-H∞掌握理論以及構成魯棒掌握方法。按此理論構成比較成功的有:連鑄結晶器鋼水液面掌握、板帶熱連軋厚度自動掌握（AGC）和軋機傳動系統(tǒng)軸承振動掌握等系統(tǒng);-推測掌握.推測掌握有多種形式，如：模型推測掌握、綜合推測掌握、ｒｅｃｅｄｉnｇｈoｒizｏn推測掌握、模型推測啟發(fā)掌握、廣義推測掌握、多參量推測掌握等；—自適應掌握。在鋼鐵工業(yè)生產工程中，不少過程是時變的，若接受的結構與參數(shù)是固定的,則在過程參數(shù)轉變時,調節(jié)品質將惡化,甚至失控，這就需要使用自適應掌握。目前流行的有：自整定掌握器及其他簡潔的自適應掌握器(最常見的是自整定PID參數(shù)的掌握器，目前大多數(shù)DCS或數(shù)字式傳動系統(tǒng)的電子掌握器都有這種功能)、帶有參考模型的自適應掌握系統(tǒng)(由于建模困難，目前消滅“無模型掌握算法”，這種方法其實也是有模型的,不過不需要用戶自己建立而是由自適應算法來建立,這種無模型掌握算法（NMＡCA）已有商品化的軟件,據報道使用NMAＣA算法比之PID算法掌握結果精度高得多，波動減小到一半以上)、自校正掌握（它在理論上是很完善的,但在鋼鐵工業(yè)實踐中，如在退火爐群掌握和高爐熱風爐掌握中效果不抱負，且沒有商品化的軟件）;-協(xié)調掌握.它的基本概念是整個生產管理綜合協(xié)調，包括人機協(xié)調、人與人協(xié)調、機與機協(xié)調、現(xiàn)場與辦公室的協(xié)調以及管理與掌握的協(xié)調，全盤考慮以獲得最大的經濟效益，協(xié)調掌握已在日本的連鑄生產中使用;-多輸入多輸出掌握。在鋼鐵工業(yè)應用也日益增多,如日本住友金屬公司鹿島鋼鐵廠3號高爐的熱風爐優(yōu)化模型。為了保證送風溫度和掌握硅磚接縫溫度不低于耐火磚相變點溫度，接受了熱風爐動態(tài)模型,把熱并聯(lián)的熱風爐動態(tài)特性格式化，用積分式最佳調節(jié)器多變量掌握法來構成無論熱并聯(lián)送風或低溫送風都適合的投入熱量掌握系統(tǒng)；-智能掌握.主要有３種方式:即:模糊掌握（已成功用于高爐熱風爐燃燒、加熱爐燃燒、燒結的配料、爐外精煉的鋼包爐加熱和攪拌、連鑄的結晶器鋼水液面，冷軋板形等掌握,無論調節(jié)時間和波動幅度都比ＰＩD掌握好得多）、神經元網絡掌握(已用于電弧爐煉鋼以及爐外精煉鋼包爐的電極升降掌握、優(yōu)化設定、電參數(shù)推測和智能PID掌握,熱軋板帶連軋機的優(yōu)化設定等）、專家系統(tǒng)(它是一種基于專家知識及其推理方法對被控對象進行掌握的技術，過去是單項(如高爐格外爐況診斷、爐熱診斷等)或少數(shù)功能(高爐的爐熱預報和爐況預報，以及短、中、長期診斷、突發(fā)性格外預報、休風指導及設備故障指導等功能）僅作為操作指導的專家系統(tǒng)，近來的進展是綜合化(多目標或全面的專家系統(tǒng),如芬蘭羅德洛基-日本川崎專家系統(tǒng)并為我國武鋼、本鋼和首鋼引進，它對爐溫、爐型、順行、爐缸中渣鐵平衡進行監(jiān)控與管理，它除了使用知識和產生式規(guī)章外，還使用數(shù)學模型運算)與閉環(huán)化（如奧鋼聯(lián)的高爐ＶＡＩRＯN自動化系統(tǒng),其專家系統(tǒng)是閉環(huán)掌握的，是世界上第1個實行閉環(huán)掌握的的高爐專家系統(tǒng).它直接按爐子狀況,閉環(huán)掌握爐料及其裝入和分布、焦比、堿度、噴煤和噴蒸汽等）。（２)數(shù)學模型的進展現(xiàn)在在生產過程中應用的模型已包括一般模型和模擬模型以及掌握模型.一般模型是指帶有技術計算性質的模型如配料優(yōu)化模型等，模擬模型是指模擬對象動態(tài)行為包括工藝過程和設備性能仿真等，掌握模型主要供實時掌握或操作指導之用.如高爐過程數(shù)學模型已由只有掌握模型轉而為包括：-一般模型:配料模型及質量推測、配料優(yōu)化模型等。-模擬模型：熱化學模型（操作線圖、碳－直接還原圖即C－ＤＲR圖等)、風口循環(huán)區(qū)模型、爐底侵蝕推斷模型、軟熔帶位置推斷模型、高爐操作推測模型、熱風爐操作推測模型;其他模型還有商量高爐行為的一維、二維和三維模型等。－掌握模型:熱風爐燃燒模型、無料鐘布料掌握模型、爐熱判定模型、多目標綜合掌握模型等等。5設備診斷技術的進步與人工免疫系統(tǒng)上世紀5０年月以前發(fā)達國家的設備管理都是發(fā)生故障后停車檢修，5０年月開頭使用預防性維護(TBM），即支配定期檢修,6０年月增加了生產維護，7０年月又引入全員生產維護（ＴPM)，80年月進展為預報維護(CBＭ)。預報維護主要的基礎是狀態(tài)檢測技術與分析技術，近年的進展有:（１）電腦化與大規(guī)模信息網絡設備診斷近來使用大規(guī)模包括有分析模型的全廠性設備診斷網絡和計算機系統(tǒng),如日本鋼鐵公司八幡廠的熱軋分廠的從加熱爐至卷取設有設備診斷專用的多個工作站,進行全廠設備監(jiān)測、評價、分析和預報，連鑄生產也使用類似的系統(tǒng)。(2）使用模型進行故障診斷與預報近來使用數(shù)學模型進行診斷，主要有兩類模型：－基于解析方法的模型。如參數(shù)估量法、狀態(tài)估量法、等價空間法等，由于大多數(shù)系統(tǒng)都是非線性的，故近來更多商量基于非線性模型,如基于區(qū)間參數(shù)模型、基于有不確定環(huán)節(jié)模型等，但大都很簡潔，多科學技術的交叉,使用觀測器、知識工程、自適應、魯棒掌握技術等甚至混合技術，故在鋼鐵工業(yè)成功并商品化的不多；—基于知識方法的模型。如專家系統(tǒng)、模糊技術、神經網絡、pｅｒi網、符號有向圖、模式識別等。在鋼鐵工業(yè)主要是使用專家系統(tǒng)，它使沒有閱歷的人員借此也可以達到專家水平而大受歡迎，它可以是單項的商品化的專家系統(tǒng),例如旋轉機械故障診斷專家系統(tǒng)、電機故障診斷專家系統(tǒng)等，也可以是實現(xiàn)在線計算機系統(tǒng)中的一個功能的專家系統(tǒng)，如冷軋計算機系統(tǒng)中的軋機液壓壓下設備故障診斷專家系統(tǒng)，還可以是更大的專門機組的AＩ系統(tǒng)，如高爐余壓發(fā)電故障診斷專家系統(tǒng)等。模式識別也廣泛使用,由于某些記錄曲線,專家一看就知道是會消滅故障，例如連鑄鋼包回轉臺軸承故障診斷和預報是很關鍵的，格外是回轉臺轉到中間但未到位,如果軸承出故障，停車更換要很長時間,那鋼水會凍住凝結，損失就很大，而回轉臺是旋轉極慢（０。7rpm)，一般方法無法預報故障,但可用比較其振動時序曲線的方法解決，專家很容易識別正常與將破損的曲線.（３)大力進展過程診斷技術。設備診斷與過程診斷親密相關,如軋鋼產品尺寸不良,有操作緣由，有設備劣化緣由，冷軋機監(jiān)視系統(tǒng)包括過程診斷與設備診斷，前者主要是監(jiān)視鋼帶尺寸、質量數(shù)據以及如軋制壓力等操作數(shù)據,后者監(jiān)視設備狀態(tài)，并有分析支持功能以便進行設備和過程的綜合分析。（4)人工免疫系統(tǒng)。是商量生物免疫系統(tǒng)進展起來的一門科學，包括免疫系統(tǒng)模型(如獨特型免疫網絡模型、多值網絡免疫模型、免疫聯(lián)想記憶模型等）、免疫學習算法（如反向選擇算法、免疫遺傳算法、克隆選擇算法、基于疫苗的免疫算法、基于免疫網絡的免疫算法等）等。它已開頭用于設備診斷.６機器人的應用機器人早已進入鋼鐵工業(yè)，格外是在鋼鐵冶煉的高溫、粉塵大等惡劣環(huán)境，用于渣鐵槽中取樣、更換風口和打出鐵口、鐵水罐車噴漿等。日本住友金屬工業(yè)公司用作高爐泥泡投入泥漿、鐵水溝取樣等，但多為機械手或重演式機器人,接受挨次掌握方式。近來主要進展是智能機器人，并與工廠掌握網相連，甚至作為ＣＩＭS的一部分，如日本鋼鐵公司的連鑄機器人,它使用專業(yè)機器人制造廠生產的ＳCARＡ型機器人，進行應用開發(fā),該機器人包括眼睛（兩個ＣCD攝像機及一個圖象處理機）、大腦（內含專家系統(tǒng)）、手（六軸負載傳感器和執(zhí)行器)，它能辨別結晶器內鋼水液位,保護渣是否不足并加入和分布保護渣，除去邊渣和渣殼，防止反流卷渣等.除了連鑄機器人外，近來還有砌爐拆爐的機器人,用于拆砌轉爐和電爐的耐火磚,不僅省力而且可以使人免除在塵埃環(huán)境下工作。7綜合管理掌握系統(tǒng)的進展與MES系統(tǒng)的廣泛化CIMＳ(流程工業(yè)稱CIPS，國內在鋼鐵工業(yè)有學者稱為綜合管理掌握系統(tǒng)）過去主要是6級或５級結構，近來使3級結構。國外如美鋼聯(lián)、德國的蒂森、英鋼聯(lián)、日本五大鋼鐵公司均已在80年月中、末實現(xiàn)CＩＭＳ了。國內８0年月末在個別廠（如引進的寶鋼熱連軋廠、無縫鋼管廠)實現(xiàn)了CIMS的生產掌握級，其后寶鋼和外商合作建成了全公司的CＩＭS.近來ＣIMS體系結構主要是３級體系結構。其中以MES為關鍵,MES起著將從生產過程產生的信息和從經營管理活動中產生的信息,以及生產管理活動中產生的信息進行轉換、加工、傳遞的作用，是生產活動與管理活動信息集成的重要橋梁和紐帶。據美國AＲC公司（Auｔoｍａt(yī)ioｎResｅarｃｈCorp.）調查，在接受以BPS/MES／ＰCS三級結構為基礎的ＭES技術后,可獲得的效益為:質量提高19。2%,勞動生產率提高13。５％,產量提高1１．５%。因此,ＭEＳ已成為鋼鐵工業(yè)信息化的熱門.近年來鋼鐵工業(yè)信息化，國內已有很多廠礦在建設并應用ERP，為了使ERP更有效和各分廠連接并獲得MＥS系統(tǒng)的效益,紛紛完善PＣS和建立MEＳ，例如唐鋼燒結廠的MＥＳ、江陰錫澄鋼鐵公司的煉鋼MES(含電爐、爐外精煉等）、南鋼煉鋼－中板的MＥS、漣鋼的煉鐵ＭＥＳ、濟鋼的煉鋼—中板及其一體化MＥS、濟鋼焦化ＭES等.8可視化技術的消滅和監(jiān)控系統(tǒng)的革新高爐是密閉的,只能靠儀表檢測數(shù)據進行推測，連鑄過程表面看是放開的,但其內部冷卻過程、渣的影響仍然靠推斷,故長期以來技術的進展，主要是靠試驗、失敗、再試驗直到成功而取得。近來由于測試技術、計算技術、圖象處理技術、工藝理論、格外是模型化的進步，使人們能了解過程的進展，并實行定量掌握。利用上述技術并結合多媒體虛擬技術，把原來模糊的過程,變成透明化、可視化以便利操作，例如日本名古屋鋼鐵廠開發(fā)的連鑄結晶器可視化系統(tǒng)便是一例。它把傳感器群的數(shù)據送入專門的可視化用的計算機,在那里經數(shù)據處理和模型運算得出顯示中間品質指標數(shù)據，并與預設定鋼種中每個鑄坯消除缺陷所需的適宜作業(yè)比較,然后直接成為可視化畫面，并提出保證鑄坯品質的作業(yè)和動作建議。近代高爐重大技術之一是利用傳感器群的數(shù)據，經多個模型綜合，并利用多媒體虛擬技術,把密封的、不行窺視的高爐內部情況變成開放的、可視化高爐，將內部情況用不同顏色的三維畫面顯示，并使用大尺寸投背式屏幕使操作者一目了然，便于操作.9優(yōu)化、無人化與準無人化工廠的進展(1）優(yōu)化生產-公司性的優(yōu)化生產。例如芬蘭羅得洛基鋼鐵集團公司的鋼鐵廠管理決策系統(tǒng)，它包括3個模型:生產能力模型（包括鐵、鋼、坯、軋制過程,估算事故和維修停頓持續(xù)時間分布因數(shù),亦即每個工序生產多少,是否需滿負荷,是否需減產、是否需停產，要考慮整體效益）、費用模型(按各過程階段計算出物料平衡和能耗平衡來建立)以及優(yōu)化模型（按產品類別分組，按價格分組，按市場分組,亦即按集團公司