淺談鋼鐵生產流程智能化

隨著互聯網、移動通訊、物聯網、雲計算、大數據、智能機器人等技術的發展，現如今很大一部分工業生產都離不開工業智能化系統技術。鋼鐵工業作為典型的流程製造業，與智能化技術的發展息息相關。

近年來，美國提出了「工業互聯網」；德國提出了「工業4.0」；中國也提出了「中國製造2025」。智能製造已成為流程製造業轉型升級的主攻方向和目標。對於鋼鐵生產流程智能化，我們要高度重視，不能錯失良機，但也要從其「流程製造業」角度考慮，在（CPS）信息物理系統基礎上，合理架構智能化。

從物理角度看，鋼鐵流程製造業動態運行的本質是：物質流（鐵素流）在能量流（碳素流）的驅動和作用下，按照設定的程序（生產作業指令），沿著特定的「流程網路」（總平面圖）作動態—有序地進行，並實現多目標優化。

鋼鐵製造流程運行機製為：製造流程內異質—異構的工序/裝置通過「界面」連接技術的鏈接，形成流程靜態「網路結構」，進而通過動態驅動「程序」形成動態運行網路。

要想實現「智能化」必須解決「異質—異構」的子系統之間的相互辨識、相互感知、相互作用、相互協同的關係，促進全流程的協同優化。

目前我國鋼鐵工業自動化已經有了一定的進步。煉鐵、鍊鋼和軋鋼等工藝流程，都具有比較先進的單機智能化系統，同時也具有比較完善的管控一體化系統。正是由於這些系統使得鋼鐵進行智能化生產模式。但各個工藝流程工序間的「界面技術」研究較少。

靜態網路構建是智能化運行的基礎，也是智能化設計的重點之一，鋼鐵生產流程進行智能化建設的基礎條件應注意以下幾點：

（1）節點數量優化與節點功能選擇優化，即單元工序功能集的解析—優化，設備合理大型化、高效化。

（2）工序/裝置連接「界面」技術的選擇與優化，即工序之間關係集的協同—優化，連接簡捷化。

（3）節點—節點之間動態耦合技術，即工序間的動態銜接調控和路徑優化。

（4）全流程協同—連續技術，即流程工序集的重構優化。

現代鋼廠智能化是整個生產流程的智能化，應該實時地控制、協調整個企業活動，預測預報可能遇到的「前景」，並及時作出應有的對策。推進智能化必須的兩個途徑是：

（1）需要建立合理的「硬體體系」，構建起以合理的物質流及物質流網路、能量流及能量流網路為標誌的物理硬體系統（CPS）；

（2）基於信息物理系統，搭建「軟體體系」，實現對流程製造的自感知、自決策、自執行和自適應。

鋼廠智能化不只是CPS，必須高度重視物理系統的研究。信息物理系統強調的是物理系統的創新優化，與之相應、相關的信息系統的提升和融入是是實現鋼鐵生產流程智能化的關鍵性手段。必須打破各工序/裝置彼此封閉的信息化「孤島」，全面做到「信息深度感知、協調精準控制、智能優化決策、自主學習提升」。

關鍵技術有：數據平台建設、參數深度感知、設備故障診斷、質量監控優化等。最為迫切的是，解決諸多必要的感測器件、儀器儀錶、各類自動化控制技術和製造平台技術及其可視化技術等。

總而言之，鋼鐵生產流程智能化是指圍繞鋼鐵製造流程「產品製造、能源轉換、廢棄物消納處理」三個功能的價值提升，基於物質流網路、能量流網路、信息流網路的關聯和集成，將物聯網、大數據、雲計算等信息手段與鋼鐵製造流程的設計、運行、管理、服務等各個環節深度融合，實現信息深度自感知、自決策、自執行、自適應功能。

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