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AI算法接管90%以上操作，工人實現(xiàn)“一鍵煉鋼”,；“數(shù)字孿生”技術(shù)讓煉鋼“黑箱”透明化,，虛擬轉(zhuǎn)爐與真實爐體同步運轉(zhuǎn)；無人天車與智能倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)鋼卷裝卸“零差錯”……
在首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司,，上述場景已經(jīng)成為現(xiàn)實,。
該公司通過人工智能,、5G專網(wǎng)等技術(shù)，重構(gòu)傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程,，打造國內(nèi)領(lǐng)先的智能工廠標(biāo)桿,。基于數(shù)智引擎,，該公司于今年2月入選我國首批卓越級智能工廠名單,。
深化5G+AI應(yīng)用，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司正推動鋼鐵行業(yè)從“制造”向“智造”跨越,，為鋼鐵企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供樣本,。
2月8日拍攝的首鋼京唐鋼軋部MCCR（多模式全連續(xù)鑄軋）產(chǎn)線。 畢景志攝
智慧生產(chǎn)
從經(jīng)驗煉鋼到AI煉鋼
5月15日,，唐山市曹妃甸區(qū),，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司（以下簡稱“首鋼京唐”）鋼軋作業(yè)部煉鋼主控室內(nèi)，幾塊巨大的屏幕占據(jù)了整面墻壁,。
操作臺前,，鋼軋作業(yè)部煉鋼操作人員王東手握鼠標(biāo)，輕輕點擊“吹煉開始”按鈕,。幾秒后,，氧槍自動下降，物料精準(zhǔn)投入,，轉(zhuǎn)爐內(nèi)火光升騰,，而他的視線始終未離開屏幕。屏幕上,，一座虛擬的煉鋼轉(zhuǎn)爐正“沸騰”著,，翻滾的鋼水泛著熾熱的紅光，氧槍插入爐內(nèi)激起耀眼的白色光焰,。
這樣的場景,，得益于首鋼京唐自主研發(fā)的“轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)”帶來的顛覆性改變。過去,，煉鋼是經(jīng)驗活,，老師傅們要手持煉鋼鏡，頂著高溫靠近爐口觀察火焰顏色,，憑經(jīng)驗判斷氧槍高度,、加料時機等。如今,，AI接管了90%以上的操作,，工人只需“一鍵啟動”，系統(tǒng)便能自動完成吹煉,、出鋼,、濺渣,、出渣全流程,。
從現(xiàn)場操作的汗流浹背到空調(diào)房內(nèi)的自動煉鋼,，這種轉(zhuǎn)變背后，是首鋼京唐在智慧生產(chǎn)上進行的諸多探索,。
傳統(tǒng)鋼鐵冶煉一直是神秘的“黑箱”操作,。生產(chǎn)不可視、多環(huán)節(jié)難協(xié)同,，在封閉的“黑箱”里,，冶煉情況全憑經(jīng)驗和間接的數(shù)據(jù)來判斷，精準(zhǔn)度欠佳,。
如何讓“黑箱”透明化,？首鋼京唐的答案是“數(shù)字孿生”技術(shù)。用攝像頭,、傳感器等,，將煉鋼過程實時“復(fù)制”到虛擬世界。主控室的大屏上,，虛擬轉(zhuǎn)爐與真實爐體同步運轉(zhuǎn),，鋼水翻滾的細(xì)節(jié)、氧槍的位置,、渣流的軌跡一目了然,。
同時，煙氣分析儀,、聲吶探頭,、紅外測溫儀等設(shè)備組成“感知網(wǎng)”，每秒采集上千條數(shù)據(jù),，再通過AI模型轉(zhuǎn)化為操作指令,。過去煉鋼依靠老師傅腦子里的經(jīng)驗，如今依靠數(shù)據(jù)和AI算法,。
“這套智慧煉鋼系統(tǒng)攻克了轉(zhuǎn)爐智能化的多項業(yè)內(nèi)難題,。”王東介紹，轉(zhuǎn)爐冶煉涉及固,、液,、氣多相物質(zhì)的復(fù)雜高溫物理化學(xué)反應(yīng)，變量復(fù)雜多變,，任何一個細(xì)節(jié)失誤,，都可能讓整爐鋼水報廢。
為攻克這些難題,，首鋼京唐組建攻關(guān)團隊,，將深度學(xué)習(xí)模型與冶金機理模型結(jié)合,，探索人機合作模式的“最優(yōu)解”。2023年8月系統(tǒng)上線后,，吹煉噴濺率較此前大為下降,，終點鋼水磷含量穩(wěn)定在0.003%以下，達到國際先進水平,。
智慧煉鋼系統(tǒng)不但提高了煉鋼效率,，還“解放”了煉鋼工人。
爐前工曾是鋼鐵冶煉環(huán)節(jié)最辛苦的崗位之一,，每天要清理數(shù)噸爐渣,，穿梭在高溫與粉塵中。如今,，系統(tǒng)通過視覺識別控制渣罐車與轉(zhuǎn)爐同步運行,，渣流異常自動報警，爐下渣量日均減少2.1噸,。“過去清渣像打仗,，現(xiàn)在清理輕松多了。”王東表示,。
這些細(xì)節(jié)的累加,，讓生產(chǎn)指標(biāo)顯著提升。轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)投用后,，直出鋼比例提高26%,，冶煉周期縮短2分28秒，每噸鋼的原料消耗降低2.9公斤,。對年產(chǎn)千萬噸鋼材的首鋼京唐來說,，節(jié)約的總成本非常可觀,。
“更重要的是,，系統(tǒng)消除了人為操作的波動，我們的產(chǎn)品質(zhì)量更好,、更穩(wěn)定,、更有競爭力了。相信在不久的將來,，無人煉鋼不是夢,。”首鋼京唐鋼軋作業(yè)部黨委書記王國連表示。
5月15日,，貨輪在首鋼京唐碼頭進行裝卸作業(yè),。河北日報記者 趙 杰攝
智能儲運
廠內(nèi)物流整體效率提升15.2%
5月16日5時，天剛亮,，首鋼京唐廠區(qū)內(nèi)已是一派繁忙景象,。100多輛廠內(nèi)倒運車輛如同流動的血液,，順著數(shù)字平臺的指引奔向各自目的地。
同一時間,，在首鋼京唐運輸部智慧物流管控中心的電子大屏上,，代表廠內(nèi)倒運車輛的綠色光點規(guī)律跳動，實時顯示車輛的位置,、狀態(tài),、任務(wù)信息等,。
“綠色表示正在運輸?shù)能囕v,，黃色代表異常停車，藍色是待命空閑車,。”運輸部智能制造工程師羅林林輕點觸控屏,，一組數(shù)據(jù)瞬間彈出：當(dāng)日已完成運輸任務(wù)127單，車輛平均等待時間8分鐘,。
這樣高效,、有序的運輸場景，在3年前還難以想象,。
“我們的廠內(nèi)倒運車輛負(fù)責(zé)各部門原燃料,、原材料、固廢半成品的倒運任務(wù),，過去,，這些車輛被分散配置在12個作業(yè)部‘各自為戰(zhàn)’。”羅林林介紹,，這樣的分散管理模式,，帶來的直接問題是效率低下和運力配置不均。
變化始于智慧物流管控平臺的上線,。這個被首鋼京唐數(shù)智運營部部長郭亮稱為“物流大腦”的中樞系統(tǒng),，以廠區(qū)GIS地圖為基礎(chǔ)，綜合運用北斗定位,、5G通訊,、AI算法等尖端技術(shù)，將三維電子地圖精確至0.5米,，實時聯(lián)動物流需求,、車輛狀態(tài)與路徑規(guī)劃，讓廠內(nèi)運輸車化作聽令而動的“鋼鐵軍團”,。
在智慧物流管控中心,，筆者看到，系統(tǒng)根據(jù)排產(chǎn)量,、運輸需求,、到貨量,、到貨時間等信息，自動進行數(shù)據(jù)算法優(yōu)化,，計算出最優(yōu)的產(chǎn)品庫區(qū)和車輛配載安排,，從而實現(xiàn)智能調(diào)度，有效提升了車輛運輸效率,。
數(shù)據(jù)不會說謊,。在智慧物流管控平臺上線后，首鋼京唐運輸車輛減少了60臺,，單車日均作業(yè)時長從6小時增至9.2小時,，廠內(nèi)物流整體效率提升15.2%，錯運,、漏運等問題也得到徹底解決,。
和智慧物流匹配的，還有智能無人倉儲系統(tǒng),。
“冀B22910D,，請進入庫區(qū)1跨A通道。”5月16日7時,，隨著電子提示音響起,，一輛重型卡車緩緩駛?cè)胧卒摼┨七\輸部成品碼頭5號倉庫。
司機將車停穩(wěn)后,，走向車位旁的盤柜刷卡,。隨著屏幕上跳出任務(wù)信息，接到指令的無人天車開始快速移動并精準(zhǔn)定位,，巨大的鋼卷被機械臂穩(wěn)穩(wěn)抓起,，最終輕放在卡車貨板上。整個過程,，不見一名天車操作員的身影,。
這是5號倉庫的日常一幕。這座占地2.6萬平方米的巨型倉庫內(nèi),，6臺無人天車24小時穿梭于鋼卷垛位上方,。機械轟鳴聲中，鋼卷的吊裝,、定位,、運輸?shù)茸鳂I(yè)環(huán)節(jié)完全由系統(tǒng)自主完成。
“以前倉庫里人車交錯,，現(xiàn)在連腳步聲都很少聽到了,。”該倉庫負(fù)責(zé)人鄭坤說，傳統(tǒng)庫區(qū)內(nèi)，天車司機需在十幾米高空俯視作業(yè),，理貨員則穿行于鋼卷垛位間,，一個操作失誤就可能造成險情。
如今,，智能倉儲系統(tǒng)和智能物流運輸系統(tǒng)匹配融合,，實現(xiàn)了運輸智能化和倉儲調(diào)度無人化作業(yè)，最大程度消除了安全隱患,。
相比之前,，無人天車的操作準(zhǔn)確率也大幅提升。“冷軋產(chǎn)品多是高端汽車板,、家電板,，人工操作稍有不慎就會導(dǎo)致鋼卷劃傷，造成不必要的損失,。”鄭坤介紹,。
現(xiàn)在，無人天車可以通過垛位坐標(biāo)迅速找到存放鋼卷位置,，不會磕碰到鋼卷。天車在夾鉗下落時,，可以精準(zhǔn)測算出下降高度,，在距離地面1.5米時緩慢下降。自智能倉儲系統(tǒng)正式投運以來,，裝卸產(chǎn)品差錯率一直保持著“零”的紀(jì)錄,。
“作為鋼鐵行業(yè)第一家采用物流運輸模型算法的企業(yè)，首鋼京唐實現(xiàn)了物流大數(shù)據(jù)交互共享,，建立統(tǒng)一的運輸資源管理體系,，為鋼鐵物流數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了‘首鋼智慧’與‘京唐樣本’。”郭亮表示,。
5月15日拍攝的首鋼京唐公司廠區(qū),。河北日報記者趙杰攝
5G專網(wǎng)
讓智能化貫穿每個“神經(jīng)末梢”
“說到底，我們廠區(qū)的智能化,、數(shù)字化改造,，都離不開一項基礎(chǔ)工作——5G專網(wǎng)建設(shè)。”郭亮告訴筆者,。
5G專網(wǎng)為何如此重要,？
眾所周知，鋼鐵產(chǎn)業(yè)的長流程生產(chǎn)十分復(fù)雜,。在占地30平方公里的廠區(qū)里,，首鋼京唐布局了從礦石碼頭、燒結(jié)、焦化到煉鋼,、熱軋,、冷軋等整個生產(chǎn)流程，有將近50條生產(chǎn)線,。
此外,，鋼鐵廠屬于典型的流程生產(chǎn)行業(yè)，生產(chǎn)過程是連續(xù)不斷的,，在如此復(fù)雜的環(huán)境下實現(xiàn)大量信息及時傳遞,，原來使用的信息化系統(tǒng)遇到了挑戰(zhàn)。
“過去用工業(yè)Wi-Fi,，有時候數(shù)據(jù)傳輸量一大,，視頻就卡成‘連環(huán)畫’，控制指令延遲幾秒,，天車吊裝鋼卷時心都懸著,。”郭亮坦言。
和傳統(tǒng)手段相比,，5G網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬,、低時延、高可靠,、廣連接的特點,，能滿足工業(yè)環(huán)境下大多數(shù)應(yīng)用場景的需求，不僅可代替有線連接,，還比Wi-Fi更具安全性,、可靠性、移動性和抗干擾性等優(yōu)勢,，為鋼鐵企業(yè)構(gòu)建統(tǒng)一的無線網(wǎng)絡(luò)提供了可能,。
2020年，首鋼京唐開始建設(shè)5G專網(wǎng),。2023年,，首鋼京唐又進行了5G專網(wǎng)升級。
5G專網(wǎng)如同為這個鋼鐵巨人裝上了“超級神經(jīng)”：傳輸速率超1Gbps,，時延壓至20毫秒以下,，能同時連接數(shù)萬臺設(shè)備。
“信號‘飛’得快,，天車‘跑’得穩(wěn),。”郭亮說，“以煉鋼部52架無人天車為例,，算力基站讓控制指令‘一鍵直達’,，即便在溫度很高且鋼結(jié)構(gòu)密集的作業(yè)車間,，信息也能毫秒級響應(yīng)；雙頻基站則像雙保險,，一條信號波動,，另一條即刻頂上。”
5G專網(wǎng)改變的不僅是效率和速度,。之前,，在港口作業(yè)區(qū)，工人在40米高的卸船機司機室里作業(yè),，夏日駕駛室悶如蒸籠,，冬季寒風(fēng)從腳底灌入，稍有不慎還可能造成安全事故,。
與此同時,，港機設(shè)備作業(yè)需要根據(jù)船和貨物的位置不斷移動，這意味著采用固定光纜架設(shè)網(wǎng)絡(luò),，除了需要高昂的成本,，也需要卸船機一直拖著長長的“辮子”移動，既麻煩,，也會帶來新的安全隱患,。
首鋼京唐通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)卸船機的遠程控制后，不但完美解決了以上痛點,，部署成本還更低了,。
如今在首鋼京唐，5G已滲透到生產(chǎn),、物流、安全等五大核心場景：在酸洗原料庫,、中間庫,、鍍鋅成品庫，遍布車間的攝像頭將實時圖像清晰回傳到指揮中心屏幕,，如有問題,，控制人員第一時間就能及時處理；在無人倉庫,，“黑燈作業(yè)”已經(jīng)實現(xiàn),，鋼卷定位誤差不超過2厘米；在全球首創(chuàng)的MCCR（多模式全連續(xù)鑄軋）生產(chǎn)線,，從鋼水到鋼卷僅需25分鐘,，比傳統(tǒng)工藝節(jié)能40%……
目前，首鋼京唐正在推進5G專網(wǎng)的第二期改造,，重點深化5G的應(yīng)用場景,，進一步提升平臺的復(fù)用價值，并探索更多5G+AI應(yīng)用。
“未來,，首鋼京唐將依托5G專網(wǎng),，重點發(fā)展智慧園區(qū)等核心領(lǐng)域，探索無人駕駛等先進技術(shù),，致力于通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸與處理,，提升廠區(qū)安全、運維效率及能源管理,。”郭亮說,。（王思達 王育民 王 宇）
記者手記
以智能化破解轉(zhuǎn)型難題
曾幾何時，高爐轟鳴,、鋼花飛濺,、汗流浹背的工人與“傻大黑粗”的標(biāo)簽，共同構(gòu)成了人們對鋼鐵行業(yè)的刻板印象,。然而,，在唐山市曹妃甸區(qū)，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司用一場全方位的智能化改造,，將這一刻板印象徹底打破,。
在傳統(tǒng)鋼企生產(chǎn)車間里，老師傅的“火眼金睛”曾是核心競爭力,，但這種依賴個體經(jīng)驗的模式,，恰恰成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的桎梏,。首鋼京唐的轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng),，將老師傅數(shù)十年積累的“肌肉記憶”，轉(zhuǎn)化為可復(fù)制,、可迭代的AI算法,，讓人從高溫高危的操作者升級為生產(chǎn)流程的“指揮官”。
這不僅是技術(shù)的進步,，更是對傳統(tǒng)生產(chǎn)思維和管理思維的告別,。首鋼京唐的實踐證明，智能制造的本質(zhì)不是簡單的機器取代人,，而是重構(gòu)人與機器的關(guān)系,。
對企業(yè)來說，這也是一場“生存革命”,。在鋼鐵行業(yè)處于下行周期,、原材料成本高企等多重挑戰(zhàn)并存的當(dāng)下，企業(yè)的智能化已經(jīng)不只是錦上添花,，而是決定企業(yè)未來競爭力的關(guān)鍵因素,。
轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)投用后,，直出鋼比例提高26%，冶煉周期縮短2分28秒,，每噸鋼的原料消耗降低2.9公斤……這些直觀數(shù)據(jù)背后,，是企業(yè)對降本增效的不斷追求。首鋼京唐入選我國首批卓越級智能工廠名單,，正是對其智能化改造效果的最大肯定,。
更值得關(guān)注的是，智能化與綠色化在首鋼京唐實現(xiàn)了“雙螺旋”上升,。冶煉周期縮短帶來能耗降低,，無人化操作減少資源浪費，直出鋼比例提升直接削減碳排放,，每一項技術(shù)突破也同時給綠色發(fā)展,、節(jié)能減排帶來了更多可能。
當(dāng)某些企業(yè)還在環(huán)保與效益間艱難權(quán)衡時,，首鋼京唐用自己的實踐證明,，智能制造與綠色生產(chǎn)可以成為高質(zhì)量發(fā)展的“一體兩面”。
在采訪中,，記者深切體會到,，沒有夕陽產(chǎn)業(yè)，只有不愿意改革的企業(yè),。當(dāng)AI煉鋼,、“數(shù)字孿生”、5G專網(wǎng)從概念走入生產(chǎn)車間,，首鋼京唐不僅完成了自我蛻變,，更為傳統(tǒng)企業(yè)、傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了思路,、樹立了典范,。（河北日報記者 王思達）
