鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和工業(yè)化程度的重要標(biāo)志。同時(shí)，鋼鐵行業(yè)碳排放量占全國(guó)碳排放總量的15%左右，是“碳達(dá)峰”、“碳中和”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要領(lǐng)域和責(zé)任主體行業(yè)。如何有效地結(jié)合工業(yè)智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展，成為產(chǎn)業(yè)當(dāng)下關(guān)注的重點(diǎn)。

鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型的目標(biāo)是構(gòu)建以鋼鐵制造為核心的智能信息服務(wù)。它以數(shù)字化作為驅(qū)動(dòng)，智能制造為核心，圍繞鋼鐵企業(yè)為中心，對(duì)內(nèi)形成包含智能制造、智能裝備、智慧能管和智能決策在內(nèi)的智能鋼鐵應(yīng)用服務(wù);同時(shí)，因?yàn)橛辛诵畔⒒换ィ瑢?duì)外又可以形成貫穿上游原物料、礦山到下游消費(fèi)市場(chǎng)，面向產(chǎn)業(yè)鏈的服務(wù)體系。

“鋼鐵智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是增強(qiáng)預(yù)測(cè)性。我們通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一個(gè)鋼廠三年的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用就高達(dá)數(shù)億，設(shè)備運(yùn)行安全是重中之重。傳統(tǒng)的被動(dòng)維護(hù)已經(jīng)不能滿足智能設(shè)備管理的發(fā)展趨勢(shì)，而是要轉(zhuǎn)向預(yù)測(cè)性維護(hù);同時(shí)，鋼鐵是一個(gè)高能耗高污染的行業(yè)，但德國(guó)的鋼鐵廠可以建在萊茵河上，美國(guó)的大河鋼廠則運(yùn)用了很多AI分析技術(shù)提升生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率。”天澤智云首席數(shù)據(jù)科學(xué)家晉文靜博士在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示。

鋼鐵企業(yè)通過(guò)引入智能化技術(shù)可優(yōu)化能源管理，提升運(yùn)營(yíng)效率

晉文靜認(rèn)為，對(duì)于鋼鐵制造過(guò)程，通過(guò)智能化手段輔助決策，可以體現(xiàn)在設(shè)備、質(zhì)量、效能這三個(gè)方面。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)鋼鐵制造過(guò)程工藝設(shè)備開(kāi)展實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷、能源調(diào)度管理;通過(guò)將經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)模塊化、軟件化為員工賦能，不斷探索基于平臺(tái)的按用戶需求的制造模式;把工業(yè)智能和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)真正用于鋼鐵制造業(yè)的提質(zhì)、降本、增效、減耗，最終實(shí)現(xiàn)制造行業(yè)從以產(chǎn)品為核心到以服務(wù)為核心的價(jià)值轉(zhuǎn)型。

通過(guò)工業(yè)智能系統(tǒng)為能源預(yù)測(cè)、平衡、優(yōu)化、診斷提供技術(shù)支撐，對(duì)水、電、氣、汽集中管理，健全能源生產(chǎn)管理體系、能源決策分析體系和能源系統(tǒng)考核評(píng)價(jià)體系，真正實(shí)現(xiàn)“數(shù)出一處，量出一門”的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的能源管理模式。能源管理的目標(biāo)就是從經(jīng)驗(yàn)型到分析型調(diào)度的轉(zhuǎn)變，就是從靠人管到靠系統(tǒng)管，系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，結(jié)合人多年的經(jīng)驗(yàn)，把這些知識(shí)做成模型，固化在系統(tǒng)中，從而變成有理有據(jù)，更加合理高效的管理模式。

鋼鐵行業(yè)里的兩大能源介質(zhì)，一個(gè)是電力，一個(gè)是煤氣。電力是鋼鐵企業(yè)的重要能源物質(zhì)，鋼鐵企業(yè)的電力負(fù)荷需量管理往往存在難預(yù)測(cè)、難降本、難調(diào)控和異常難及時(shí)定位的痛點(diǎn)。而與電力相關(guān)的就是煤氣的平衡調(diào)度，煤氣作為高爐煉鐵過(guò)程的副產(chǎn)物，供應(yīng)不足時(shí)，影響下游生產(chǎn);產(chǎn)大于消耗時(shí)，會(huì)壓力超高，導(dǎo)致爆炸的可能風(fēng)險(xiǎn)。壓力波動(dòng)大，下游用戶不穩(wěn)定，閥門開(kāi)合頻率高，燃燒不穩(wěn)定，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)影響到發(fā)電量，電力煤氣二者相互影響。

數(shù)據(jù)顯示：在某鋼鐵集團(tuán)落地實(shí)施了需量智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)預(yù)測(cè)電力需求，實(shí)時(shí)發(fā)生需量成本節(jié)約3%，并實(shí)現(xiàn)谷時(shí)發(fā)電節(jié)省綜合成本大于500萬(wàn)/年;落地應(yīng)用了高爐煤氣平衡系統(tǒng)，指導(dǎo)一線生產(chǎn)人員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，將操作基于模糊經(jīng)驗(yàn)化轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)化，提升決策敏捷性和精準(zhǔn)性，系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警產(chǎn)用氣異常，并對(duì)異常原因進(jìn)行量化追蹤，輔助調(diào)度對(duì)煤氣管網(wǎng)進(jìn)行精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值2300萬(wàn)元/年。

這些成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以知識(shí)模型的形式被沉淀到鋼鐵企業(yè)的系統(tǒng)中，與生產(chǎn)制造過(guò)程實(shí)時(shí)交互迭代，既能為企業(yè)持續(xù)節(jié)省能源成本，也為鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)輸入源源不斷的科技動(dòng)力。

設(shè)備智能管理，以PHM為驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)全生命周期管理

“基于設(shè)備為驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量的全生命周期管理的核心理念是，管設(shè)備不是目的，管設(shè)備最終是為了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量負(fù)責(zé)，提升良品率及產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，也就是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的全生命周期管理，從而實(shí)現(xiàn)零宕機(jī)、零次品、零浪費(fèi)的目標(biāo)。”晉文靜介紹。

很多人將狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)性維護(hù)與健康管理(PHM)混淆，雖然他們都是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行判斷，但其解決問(wèn)題的原理和目標(biāo)是不同的。狀態(tài)監(jiān)測(cè)以振動(dòng)監(jiān)測(cè)為主，定期采取人工診斷的方式，利用專家經(jīng)驗(yàn)給出設(shè)備故障診斷報(bào)告。

“健康管理(PHM)是在探索機(jī)理數(shù)據(jù)分析與行業(yè)知識(shí)相結(jié)合的手段，利用智能模型量化設(shè)備的故障嚴(yán)重程度，乃至預(yù)測(cè)剩余使用壽命。進(jìn)一步結(jié)合時(shí)間、人員、備品備件等客觀因素，給出最經(jīng)濟(jì)、最恰當(dāng)?shù)摹_定性’的運(yùn)維時(shí)機(jī)和方式。”晉文靜進(jìn)一步解釋，PHM可以從數(shù)據(jù)獲取，到轉(zhuǎn)化成信息，再到支持我們的決策和反饋控制，形成完整的閉環(huán)。

晉文靜提到，不同等級(jí)的設(shè)備需要不同的維護(hù)方式，不是所有的設(shè)備都需要遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。天澤智云設(shè)備智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)分等級(jí)設(shè)計(jì)不同的監(jiān)測(cè)手段，綜合傳感器、運(yùn)行數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)信息，綜合評(píng)判，做到故障判據(jù)客觀化、診斷流程自動(dòng)化。并在“臨界點(diǎn)”給出及時(shí)的維護(hù)維修建議，保障設(shè)備最長(zhǎng)時(shí)間的在線運(yùn)行。系統(tǒng)支持在線一鍵導(dǎo)出分析報(bào)告，便于設(shè)備維護(hù)人員綜合分析做出最為合理的維護(hù)措施。真正做到及時(shí)按需維護(hù)，降低備件成本。

某鋼鐵廠在運(yùn)行了設(shè)備智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)后，設(shè)備備件庫(kù)存成本降低150萬(wàn)元/年，設(shè)備OEE提升1%，新增產(chǎn)能5萬(wàn)噸/年。

“現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多鋼鐵企業(yè)已經(jīng)在向數(shù)字化邁進(jìn)，紛紛在做精益管理、能源可視化看板等，但是這些系統(tǒng)缺乏預(yù)測(cè)性，智慧能管的目標(biāo)則是要建立一個(gè)具備預(yù)測(cè)和協(xié)同優(yōu)化能力的智能系統(tǒng)。鋼鐵企業(yè)通過(guò)智能化轉(zhuǎn)型，可以降低運(yùn)營(yíng)成本，提升效率，提高競(jìng)爭(zhēng)力，還可以在此基礎(chǔ)上不斷地創(chuàng)新價(jià)值鏈和業(yè)務(wù)模型，創(chuàng)造新的商業(yè)模式。”晉文靜表示。