基于大數(shù)據和云計算的智能化鋼鐵生產探討

1、林清軒&ZMENG基于大數(shù)據和云計算的智能化鋼鐵生產探討技術創(chuàng)新，變革未來1 、智能化鋼鐵生產的涵義2、智能化鋼鐵生產的發(fā)展與展望3、智能化冶金設備是鋼鐵智能化生產最重 要的保證4、智能化冶金設備的發(fā)展前景1 、智能化鋼鐵生產的涵義1. 1 定義智能化鋼鐵生產是指，按照人們對鋼鐵產品的需 求和性能要求設定的工藝路線，實施基于大數(shù)據和 云計算的計算機全自動、高精度控制協(xié)同管理、控 制生產全過程和全部設備的鋼鐵生產模式。1 . 2基本涵義從定義中可見，智能化鋼鐵生產包括了三個基本涵義：基于大數(shù)據和云計算的計算機全自動、高精度控制 管理是對產品和全工藝過程的協(xié)同控制管理是對生產全過程和全部生產設備的

2、協(xié)同控制管理1. 3基本目標智能化鋼鐵生產是現(xiàn)代鋼鐵發(fā)展的必然趨勢，它 可以實現(xiàn)以下基本目標：各生產環(huán)節(jié)（包括購銷、制造直至服務）的最優(yōu)化 銜接，保證最佳運行工藝和裝備生產效率最高，產品質量最佳物耗、能耗和污染物排放最低化的綠色生產生產成本的最低化2 、智能化鋼鐵生產的發(fā)展與展望2 .1我國智能化鋼鐵生產的發(fā)展歷程二十世紀六十年代開始的儀表檢測與控制二十世紀七十年代開始基礎級 ( DCS級PLC)控制（個別計算機過程控制）二十世紀八十年代至九十年代開始計算機過程控制（包括計算機生產調度管理）為主的三級控制新世紀以來進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)據和云計算的 產品、工藝優(yōu)化，

3、并以智能設備保證的智能化鋼鐵生 產2.2 鋼鐵智能化生產推進過程中幾個重要事例二十世紀六十年代中期首鋼、鞍鋼、上鋼、天鋼等 企業(yè)率先在轉爐、連鑄生產中實施以DDZ- 1、 DDZ- 11 型 智能儀表的Pl、PID 調 節(jié)控制二十世紀七十年代首鋼等企業(yè)初步試驗高爐、轉爐 生產的計算機靜態(tài)、動態(tài)控制二十世紀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，開始了我國鋼鐵生產全面研發(fā)與應用計算機控制生產的 新進程。二十世紀九十年代初國家計委推行以微電子技術改造傳統(tǒng) 產業(yè)的重大項目，鋼鐵行業(yè)積極參與并很快領先千其他行業(yè)冶金部制訂并頒布煉鐵、煉鋼、連鑄、連軋基本自動化控

4、制儀器儀表配置規(guī)范設立鋼鐵行業(yè)計算機制造執(zhí)行技術 ( CEM S)重大攻關專項全力推行計算機在鋼鐵生產中的應用，并在一大批國家級裝備與工藝技術攻關項目中設立計算機控制課題、專題。取 得了一大批計算機控制技術的科技成果。九十年代中后期開始計算機生產調度研究與應用。二十世紀九十年代是中國鋼鐵工業(yè)推進智能化生產奠定基 礎最重要的時期從二十世紀九十年代中期開始全數(shù)字化控制裝備與 技術研發(fā)與應用成為我國鋼鐵生產智能化發(fā)展的又 一重大特點本世紀初，在當時的國家經貿委支持下建立鋼鐵行 業(yè)自動化技術促進委員會，全力推進計算機過程控 制和管理乃至智能化生產的各項技術。多項主體流 程工藝、裝備、管理一體化協(xié)同智能

5、化運行項目獲 冶金科技獎和國家科技進步獎。2.3 智能化鋼鐵生產的發(fā)展展望五十年智能化鋼鐵生產推進過程的顯著特點由點到面到全過程的發(fā)展由簡單儀表到基礎級控制到計算機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、產品質量一體 化控制由過程控制到生產與經營一體化協(xié)同的工廠綜合 控制基于大數(shù)據和云計算的計算機全自動高精度智能 生產智能化鋼鐵生產的程度已成為衡量鋼鐵廠水平的重 要標志，并證明了它是現(xiàn)代化鋼廠穩(wěn)定、低成本生產各類優(yōu)質鋼材，實現(xiàn)物耗、能耗最低化；生產效 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、成為國家推進發(fā)展信息化和工業(yè) 化深度融合的制造業(yè)最佳切入點。智能化鋼鐵廠將 在工廠內部實現(xiàn)產品與工藝設計、制造的數(shù)字化集成平臺，并將通過能源、環(huán)境、產品文檔數(shù)字化管 理等措施與社會鏈接，更好地服務千社會。2.4實現(xiàn)智能化鋼鐵生產應充分關注信息化發(fā)展的新 動向最近國家領導人曾多次強調，信息化程度關乎國家 興衰和命運 上世紀一位美國著名科學家強調從50年代起微電 子研發(fā)與運用決定國家發(fā)展程度。關心并積極研發(fā)應用發(fā)達國家不關心、不積極研發(fā)應用發(fā)展中國家信息技術是在微電子技術基礎上的進一步跨越式發(fā) 展有專家指出，數(shù)據被賦予背景，就是信息；經系統(tǒng) 分析后成為生產要素和管理工具，數(shù)據就是資源；探賈”大數(shù)據

7、“為基礎的解決方案是管理、效率、 效益升級新的重要手段。還有專家指出信息化建設最重要的就是數(shù)據整合。 將各自為戰(zhàn)的各個信息系統(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。這些觀點為我們開拓智能化鋼廠實施途徑指明了 一個新的方向。“大數(shù)據“(big data)或稱巨量資料是大小超出 常規(guī)的數(shù)據庫，是獲取、存儲、管理和分析能力的 數(shù)據集。對流程工業(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、高增長率和多樣化的信 息資產。建立和應用“大數(shù)據“首先要對現(xiàn)有海量信息進行 梳理，歸類，并具有繼續(xù)積累數(shù)據的意識和方法， 每個裝備、工藝、產品

8、具有表征性特點的參數(shù)都要 積累。有新的方法對海量數(shù)據進行歸類、分析、挖掘、驗證云計算技術的應用將是一種必然趨勢，早在幾年前，冶金自動化的幾個專家就已提出要關注云計 算技術的發(fā)展及鋼鐵生產海量數(shù)據處理技術的應用問題。201 3年鋼鐵年會寶鋼集團徐樂江董事長在提到實現(xiàn)數(shù)字 化寶鋼目標時簡單講了一下寶鋼已注意將“云技術”在處 理寶鋼工藝優(yōu)化、品種開發(fā)的結合與應用問題。建立統(tǒng)一（或分區(qū)域）、與各企業(yè)緊密結合的云計算平臺 的任務或許應提到議事日程上來了。寶鋼“客戶驅動的冶金企業(yè)全流程協(xié)同制造系統(tǒng)開發(fā)與應 用” 成果獲201 5年“冶金科技獎” 一等獎。3、智能化冶金設備是鋼鐵智能化生產 最重要的保證3.

9、1智能化冶金設備是鋼鐵智能化生產最重要的保證現(xiàn)代鋼鐵生產中產品確定之后，工藝與裝備的設 計、選擇與應用就成為產品生產的重要前提智能化鋼鐵生產必定要以智能化冶金設備來保證3.2 智能化冶金設備應具備的基本條件設備結構設計合理，材質選擇能滿足穩(wěn)定、長壽 工作的要求（結構能進行調控、材質保證能穩(wěn) 定、連續(xù)在不同工藝工況條件下運行）具有較高的精度、靈敏度，能適應高精度、快速 工藝控制與保證高品質產品質量的各種要求具有良好的設備關鍵功能參數(shù)在線監(jiān)測與信息傳 輸功能，并可實現(xiàn)在線調整控制和離線快速維修具有各工位、工位之間、工序之間，全流程關鍵 裝備聯(lián)合調整與控制的功能具有完整的設備運行參數(shù)信息庫并與工藝、

10、質量 數(shù)據相耦合，成為數(shù)據挖掘技術應用的基礎條件可實現(xiàn)全數(shù)字化的準開環(huán)控制 201 1 - 2020年中國鋼鐵工業(yè)科學與技術發(fā)展指南”明確提出了冶金裝備自動化在設備控制、過程控制、 生產管理控制和企業(yè)信息化方面3 5項加快推廣的關 鍵技術和積極探索、研發(fā)、加快工程化的1 7項關鍵 技術。4 .1智能化冶金設備研發(fā)與應用的幾個重點全數(shù)字化控制功能將成為智能化冶金設備的標志性 特征（數(shù)字電動、數(shù)字液壓、數(shù)字化工藝調控軟硬組 合件）全數(shù)字控制功能冶金設備與模數(shù)模反（前）饋閉環(huán)偏差調節(jié)的系統(tǒng)相比，控制更直接、更靈敏、更精 確。應擺脫單一的機電設備先制造后配套的模式，直接 嵌入檢測控制系統(tǒng)，制造具有前述基本功能的本質智 能化設備在結構與材質優(yōu)化的基礎上進一步推進冶金設備輕4.2 智能化冶金設備的發(fā)展前景“德國工藝4.0、“中國制造2025都明確了智能 化生產的發(fā)展目標， 其核心則是數(shù)字化?？隙ㄊ且苯鹪O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)字控制的電動和液壓系列設備已在工程機械、礦 山