鋼鐵工業是國民經濟基礎產業，是衡量一個國家綜合國力和工業化程度的重要標志。同時，鋼鐵行業碳排放量占全國碳排放總量的15%左右，是“碳達峰”、“碳中和”目標實現的重要領域和責任主體行業。如何有效地結合工業智能化技術實現鋼(gang)鐵產業(ye)的綠色發展，成為(wei)產業(ye)當下關注的重點(dian)。

鋼鐵行業轉型的目標是構建以鋼鐵制造為核心的智能信息服務。它以數字化作為驅動，智能制造為核心，圍繞鋼鐵企業為中心，對(dui)內形成(cheng)(cheng)包含智(zhi)能(neng)制造(zao)、智(zhi)能(neng)裝備、智(zhi)慧(hui)能(neng)管和智(zhi)能(neng)決策在內的智(zhi)能(neng)鋼鐵應用服務;同時，因為有(you)了(le)信息化交互，對(dui)外又可以形成(cheng)(cheng)貫(guan)穿上游原物料、礦山到下游消費市場(chang)，面向(xiang)產業鏈的服務體系。

“鋼(gang)(gang)鐵智能(neng)化轉型的(de)關鍵是(shi)增強預(yu)(yu)測(ce)(ce)性。我們通(tong)過調研發現，一個鋼(gang)(gang)廠(chang)(chang)三年(nian)的(de)設備(bei)維(wei)護費用(yong)就高達(da)數億，設備(bei)運行安(an)全是(shi)重中之(zhi)重。傳(chuan)統(tong)的(de)被(bei)動維(wei)護已(yi)經不(bu)能(neng)滿(man)足智能(neng)設備(bei)管理的(de)發展趨勢(shi)，而是(shi)要轉向預(yu)(yu)測(ce)(ce)性維(wei)護;同(tong)時，鋼(gang)(gang)鐵是(shi)一個高能(neng)耗高污(wu)染的(de)行業，但德國的(de)鋼(gang)(gang)鐵廠(chang)(chang)可(ke)以建在萊茵河上，美國的(de)大河鋼(gang)(gang)廠(chang)(chang)則運用(yong)了很多AI分析技(ji)術提(ti)升生產(chan)運營效率。”天澤智云首席(xi)數據科(ke)學家晉文靜博士(shi)在接受科(ke)技(ji)日報記者(zhe)采訪(fang)時表示。

鋼鐵(tie)企業通(tong)過引入(ru)智(zhi)能化(hua)技術可優化(hua)能源管(guan)理，提升運營效(xiao)率

晉文靜認為，對于(yu)鋼(gang)鐵(tie)制(zhi)(zhi)造(zao)過程(cheng)，通過智能(neng)化(hua)手(shou)段輔助決策，可(ke)以體(ti)現在(zai)設(she)備(bei)、質(zhi)量、效(xiao)能(neng)這(zhe)三個方(fang)面。基(ji)于(yu)工業(ye)互(hu)聯(lian)網平臺(tai)，對鋼(gang)鐵(tie)制(zhi)(zhi)造(zao)過程(cheng)工藝設(she)備(bei)開展實時運行(xing)監(jian)測、故障診斷、能(neng)源調(diao)度管理(li);通過將經(jing)驗和(he)知識模(mo)(mo)塊化(hua)、軟件(jian)化(hua)為員工賦能(neng)，不(bu)斷探索基(ji)于(yu)平臺(tai)的(de)(de)按用戶需求的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)模(mo)(mo)式;把工業(ye)智能(neng)和(he)工業(ye)互(hu)聯(lian)網技術真(zhen)正用于(yu)鋼(gang)鐵(tie)制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)的(de)(de)提質(zhi)、降本、增效(xiao)、減(jian)耗，最終實現制(zhi)(zhi)造(zao)行(xing)業(ye)從以產品(pin)為核心(xin)到(dao)以服務為核心(xin)的(de)(de)價值(zhi)轉型。

通(tong)過工業智(zhi)能(neng)系(xi)(xi)統為(wei)能(neng)源(yuan)預測、平衡(heng)、優(you)化、診(zhen)斷提(ti)供技術(shu)支撐，對水(shui)、電、氣、汽集中(zhong)管(guan)(guan)理(li)，健(jian)全能(neng)源(yuan)生產管(guan)(guan)理(li)體(ti)系(xi)(xi)、能(neng)源(yuan)決策分(fen)析(xi)體(ti)系(xi)(xi)和能(neng)源(yuan)系(xi)(xi)統考核評價體(ti)系(xi)(xi)，真(zhen)正實(shi)現“數(shu)出一處，量出一門(men)”的(de)基于數(shu)據驅動的(de)能(neng)源(yuan)管(guan)(guan)理(li)模式。能(neng)源(yuan)管(guan)(guan)理(li)的(de)目標就(jiu)是(shi)從(cong)(cong)經驗型到(dao)(dao)分(fen)析(xi)型調度的(de)轉變(bian)，就(jiu)是(shi)從(cong)(cong)靠人(ren)管(guan)(guan)到(dao)(dao)靠系(xi)(xi)統管(guan)(guan)，系(xi)(xi)統提(ti)供準(zhun)確的(de)數(shu)據，結合人(ren)多年的(de)經驗，把這(zhe)些知識(shi)做成模型，固化在系(xi)(xi)統中(zhong)，從(cong)(cong)而變(bian)成有理(li)有據，更(geng)加合理(li)高效的(de)管(guan)(guan)理(li)模式。

鋼鐵行(xing)業(ye)里的(de)(de)(de)兩大能源介質，一(yi)個是(shi)電(dian)(dian)力(li)(li)，一(yi)個是(shi)煤氣(qi)(qi)。電(dian)(dian)力(li)(li)是(shi)鋼鐵企(qi)業(ye)的(de)(de)(de)重要能源物質，鋼鐵企(qi)業(ye)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)力(li)(li)負(fu)荷需量管理往往存在(zai)難(nan)預(yu)測、難(nan)降(jiang)本、難(nan)調控和異常(chang)難(nan)及時(shi)(shi)(shi)定(ding)(ding)位的(de)(de)(de)痛點。而與電(dian)(dian)力(li)(li)相(xiang)關的(de)(de)(de)就是(shi)煤氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)平(ping)衡調度，煤氣(qi)(qi)作(zuo)為(wei)高爐煉(lian)鐵過程(cheng)的(de)(de)(de)副產(chan)物，供應不(bu)(bu)足(zu)時(shi)(shi)(shi)，影響下游生產(chan);產(chan)大于消耗(hao)時(shi)(shi)(shi)，會(hui)壓力(li)(li)超高，導致(zhi)爆(bao)炸的(de)(de)(de)可能風(feng)險。壓力(li)(li)波動大，下游用戶不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)(ding)，閥門(men)開合頻率高，燃(ran)燒不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)(ding)，不(bu)(bu)僅影響產(chan)品質量，同時(shi)(shi)(shi)也會(hui)影響到發電(dian)(dian)量，電(dian)(dian)力(li)(li)煤氣(qi)(qi)二者相(xiang)互影響。

數據顯(xian)示：在(zai)某鋼鐵集(ji)團(tuan)落地實(shi)施了需(xu)量智能管(guan)理(li)系(xi)統(tong)，實(shi)現(xian)了精準預測(ce)電力需(xu)求，實(shi)時(shi)發生需(xu)量成(cheng)本節約3%，并實(shi)現(xian)谷(gu)時(shi)發電節省綜合(he)成(cheng)本大于(yu)500萬(wan)/年(nian);落地應用了高爐煤氣平衡系(xi)統(tong)，指導一線(xian)生產人員(yuan)進行標準化(hua)(hua)操作(zuo)，將操作(zuo)基于(yu)模糊經驗化(hua)(hua)轉變為科學(xue)化(hua)(hua)，提升決(jue)策(ce)敏捷性(xing)和精準性(xing)，系(xi)統(tong)自動預警產用氣異(yi)常，并對(dui)異(yi)常原因進行量化(hua)(hua)追蹤，輔助調度對(dui)煤氣管(guan)網(wang)進行精細化(hua)(hua)管(guan)理(li)，實(shi)現(xian)直接經濟(ji)價值2300萬(wan)元(yuan)/年(nian)。

這些成功的(de)實踐(jian)經(jing)驗(yan)以知識模型的(de)形式被沉淀到鋼鐵企(qi)業(ye)(ye)的(de)系統中，與生產(chan)制造過程實時交互迭代，既能(neng)為企(qi)業(ye)(ye)持續節(jie)省能(neng)源(yuan)成本，也為鋼鐵行業(ye)(ye)實現雙(shuang)碳目標輸入源(yuan)源(yuan)不斷的(de)科技動力(li)。

設備智能管(guan)(guan)理(li)(li)，以PHM為驅動的生產全(quan)生命周期(qi)管(guan)(guan)理(li)(li)

“基(ji)于設(she)備(bei)為驅動的(de)質量的(de)全(quan)生命周期(qi)管理(li)(li)的(de)核心理(li)(li)念是(shi)，管設(she)備(bei)不是(shi)目的(de)，管設(she)備(bei)最終是(shi)為了對產品(pin)質量負(fu)責，提升(sheng)良品(pin)率及產品(pin)競爭力(li)，也就是(shi)實(shi)現(xian)質量的(de)全(quan)生命周期(qi)管理(li)(li)，從而(er)實(shi)現(xian)零(ling)(ling)宕機、零(ling)(ling)次(ci)品(pin)、零(ling)(ling)浪費的(de)目標。”晉文(wen)靜介紹。

很多人將狀(zhuang)態(tai)監測(ce)與預測(ce)性維護與健康(kang)管理(PHM)混淆，雖然他們(men)都是以(yi)數(shu)據為基礎進行判斷，但其解決問題的原(yuan)理和目標是不(bu)同的。狀(zhuang)態(tai)監測(ce)以(yi)振動監測(ce)為主，定期(qi)采取人工(gong)診(zhen)斷的方式，利用專家(jia)經驗給出(chu)設備故障診(zhen)斷報告。

“健康管(guan)理(PHM)是在探索機理數據分(fen)析與(yu)行業知識相結合的(de)(de)手(shou)段，利用智能模型(xing)量(liang)化設備的(de)(de)故障嚴重程(cheng)度，乃至預(yu)測(ce)剩余使(shi)用壽命。進(jin)(jin)一步結合時(shi)間(jian)、人員、備品(pin)備件等客(ke)觀因素，給出最(zui)經濟(ji)、最(zui)恰當的(de)(de)‘確定性(xing)’的(de)(de)運維時(shi)機和(he)方式。”晉文靜進(jin)(jin)一步解釋，PHM可以從數據獲取，到(dao)(dao)轉化成信(xin)息，再到(dao)(dao)支持我們(men)的(de)(de)決策和(he)反(fan)饋控制(zhi)，形成完(wan)整的(de)(de)閉環。

晉(jin)文靜提到(dao)(dao)，不同(tong)等(deng)(deng)級的(de)設(she)(she)(she)(she)備(bei)需要(yao)不同(tong)的(de)維(wei)(wei)護(hu)(hu)方式，不是所有的(de)設(she)(she)(she)(she)備(bei)都需要(yao)遠(yuan)程監(jian)測(ce)。天(tian)澤智(zhi)云設(she)(she)(she)(she)備(bei)智(zhi)慧運維(wei)(wei)管理(li)系(xi)統(tong)分等(deng)(deng)級設(she)(she)(she)(she)計不同(tong)的(de)監(jian)測(ce)手段，綜合傳感器、運行數據等(deng)(deng)多源(yuan)數據信息，綜合評判，做到(dao)(dao)故(gu)障(zhang)判據客觀化、診斷流(liu)程自動化。并在(zai)“臨界點”給出(chu)及時(shi)的(de)維(wei)(wei)護(hu)(hu)維(wei)(wei)修建(jian)議，保(bao)障(zhang)設(she)(she)(she)(she)備(bei)最長時(shi)間的(de)在(zai)線運行。系(xi)統(tong)支持在(zai)線一鍵(jian)導出(chu)分析(xi)報(bao)告，便于設(she)(she)(she)(she)備(bei)維(wei)(wei)護(hu)(hu)人(ren)員綜合分析(xi)做出(chu)最為合理(li)的(de)維(wei)(wei)護(hu)(hu)措施。真正做到(dao)(dao)及時(shi)按(an)需維(wei)(wei)護(hu)(hu)，降低備(bei)件成本。

某鋼鐵(tie)廠在運行(xing)了(le)設備智慧運維管(guan)理(li)系(xi)統后，設備備件庫存成本降(jiang)低150萬元/年(nian)，設備OEE提升1%，新增產能(neng)5萬噸/年(nian)。

“現(xian)在國內很多鋼(gang)(gang)鐵企業(ye)已經在向數字化邁(mai)進，紛紛在做精益(yi)管理、能源可視(shi)化看板等，但是這些系(xi)統(tong)缺(que)乏預測性，智慧能管的(de)目標則是要建立一(yi)個具備預測和(he)協同優(you)化能力的(de)智能系(xi)統(tong)。鋼(gang)(gang)鐵企業(ye)通(tong)過智能化轉型(xing)，可以降低運(yun)營成本，提升效率，提高競(jing)爭力，還(huan)可以在此基礎上不斷地創新(xin)價值(zhi)鏈和(he)業(ye)務模(mo)型(xing)，創造新(xin)的(de)商業(ye)模(mo)式。”晉文(wen)靜表示。