方磊 何海熙

　　在工業(yè)制造領(lǐng)域，生產(chǎn)成本高、工序復(fù)雜、質(zhì)量管控難、安全事故風(fēng)險(xiǎn)高，是煉鐵行業(yè)亟待解決的問題，獲得2024年中國金屬學(xué)會(huì)冶金科學(xué)技術(shù)特等獎(jiǎng)、2024年度全國第四屆智能制造創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)的南鋼基于多模態(tài)感知的三位一體煉鐵解決方案解決了此項(xiàng)難題。

　　2019年，南鋼攜手中冶賽迪信息和金恒信息科技組建數(shù)智化團(tuán)隊(duì)，打造煉鐵智慧集控中心，搭建一體化管控平臺(tái)，將新一代信息技術(shù)與煉鐵工藝技術(shù)和南鋼60余年積累的煉鐵專家經(jīng)驗(yàn)深度融合，以多模態(tài)智能感知、跨工序協(xié)同優(yōu)化等技術(shù)手段，開發(fā)了智能應(yīng)用模型200余套，創(chuàng)造出“成本、質(zhì)量、安全”三位一體的數(shù)智化煉鐵新模式，并于2021年上線應(yīng)用，取得了顯著成效，實(shí)現(xiàn)年創(chuàng)綜合經(jīng)濟(jì)效益5.3億元、鐵水一級品率提升13%、年均減排二氧化碳54.6萬噸、零安全事故。

　　成本是體現(xiàn)企業(yè)競爭力的重要因素。南鋼團(tuán)隊(duì)從原料和操作兩個(gè)維度入手，深挖降本增效潛力，以保障高爐穩(wěn)定順行為中心，以“工藝機(jī)理分析—性能精準(zhǔn)預(yù)測—反饋循環(huán)優(yōu)化”為技術(shù)主線，研發(fā)了一體化配煤配礦和操作協(xié)同優(yōu)化模型集群，有效應(yīng)對了煉鐵原料（煤炭和鐵礦）物理化學(xué)性能復(fù)雜多變及市場價(jià)格波動(dòng)帶來的挑戰(zhàn)。

　　同時(shí)，南鋼依托一體化智能管控平臺(tái)，圍繞“原燃料質(zhì)量穩(wěn)定、高爐爐況順行、鐵水質(zhì)量穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高效低耗”四大目標(biāo)，開發(fā)了推焦計(jì)劃排程智能優(yōu)化、煉焦智能加熱、爐溫智能預(yù)測、操作爐型識(shí)別及優(yōu)化、爐況智能診斷等智能化應(yīng)用模型集群，不斷提升高爐操作管理和決策的科學(xué)性。該系統(tǒng)應(yīng)用后，一體化配煤模型降低成本2元/噸鐵，一體化配礦模型降低成本10元/噸鐵，操作協(xié)同智能優(yōu)化模型集群折合鐵水成本降低42元/噸，年均鐵水成本降低54元/噸，并且每年減少CO2排放約54.6萬噸，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的雙贏。

　　此外，南鋼煉鐵智慧中心的建設(shè)也推動(dòng)了生產(chǎn)管理模式的變革。該中心通過優(yōu)化科室和車間數(shù)量、縮減管理層級，將48個(gè)車間整合為35個(gè)，操作崗位從120個(gè)減少到69個(gè)，人員優(yōu)化比例達(dá)到41%。同時(shí)，在智慧中心的運(yùn)營中，該中心不斷完善和優(yōu)化生產(chǎn)流程，加強(qiáng)與供應(yīng)鏈、物流和環(huán)境保護(hù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和生產(chǎn)流程的優(yōu)化。

　　質(zhì)量是企業(yè)生存的根本。南鋼項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)搭建“原—焦—球—燒—高”大原料生產(chǎn)管理框架，優(yōu)化了原料流程的結(jié)構(gòu)與功能，并實(shí)現(xiàn)煉鐵全流程物料動(dòng)態(tài)跟蹤和預(yù)警，其行業(yè)首創(chuàng)的物料跟蹤系統(tǒng)和國內(nèi)首個(gè)料倉多料口在線預(yù)測模型，根據(jù)入爐成分、時(shí)間等信息進(jìn)行正向預(yù)警和反向關(guān)聯(lián)操作，實(shí)現(xiàn)異常原因快速追溯，有效破解了行業(yè)共性難題，確保了煉鐵全流程管控的精細(xì)化管理，為產(chǎn)品質(zhì)量提升提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)保障。在原料場的改造中，南鋼在行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)刮板機(jī)自動(dòng)平料、布料車自動(dòng)往復(fù)布料、焙燒機(jī)臺(tái)車自動(dòng)加油、造球智能整粒等大原料工序數(shù)智化應(yīng)用技術(shù)，打造出智慧料場、帶式球團(tuán)“黑燈工廠”產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)操作無人化、少人化，現(xiàn)場感知可視化，生產(chǎn)控制一鍵化和運(yùn)營決策智慧化，為全工序物料精細(xì)化管理奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　質(zhì)量過程管控領(lǐng)域系列智能模型應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)的智能分析診斷和精準(zhǔn)操控，將從原料至高爐的過程產(chǎn)品和鐵水質(zhì)量顯著提升，包括混勻料SiO2偏差由0.31%降至0.14%，燒結(jié)礦R2一級品率由81%提升至98%，F(xiàn)eO穩(wěn)定率由69%提升至95%，鐵水一級品率由83%提升至96%。

　　安全是員工福祉與企業(yè)持續(xù)繁榮的基石。南鋼團(tuán)隊(duì)融合設(shè)備智能監(jiān)測與運(yùn)維技術(shù)以及大規(guī)模遠(yuǎn)距離安全集中控制技術(shù)，構(gòu)建了一套涵蓋“操作—運(yùn)維—管理”的集中管理體系，為煉鐵生產(chǎn)筑起了一道堅(jiān)固的安全防線。

　　借助“機(jī)器視覺+知識(shí)嵌入+視頻聯(lián)動(dòng)”的創(chuàng)新組合，該系統(tǒng)對危險(xiǎn)區(qū)域和關(guān)鍵倉庫等敏感地帶實(shí)現(xiàn)視頻彈窗即時(shí)報(bào)警，為遠(yuǎn)程操作人員提供精準(zhǔn)輔助決策信息，顯著提升現(xiàn)場安全管理的效能。

　　通過整合機(jī)器視覺、機(jī)器人巡檢、光纖聽診、設(shè)備診斷等前沿技術(shù)，南鋼成功打造出一條具備多模態(tài)感知能力的皮帶智能管理示范線。同時(shí)，南鋼也搭建了設(shè)備智能維護(hù)系統(tǒng)，確保關(guān)鍵設(shè)備的異常狀態(tài)能夠被即時(shí)捕捉并迅速處理，有效保障了設(shè)備的平穩(wěn)與安全運(yùn)行。

　　基于機(jī)器視覺、三電綜合安全防護(hù)、融合通信等先進(jìn)技術(shù)，南鋼在鐵區(qū)全域?qū)嵤┝?300個(gè)視頻監(jiān)測點(diǎn)、144個(gè)防入侵監(jiān)測點(diǎn)、50臺(tái)火災(zāi)和氣體報(bào)警主機(jī)、1000路視覺協(xié)同系統(tǒng)，形成了跨工序、跨系統(tǒng)的大規(guī)模、遠(yuǎn)距離集控技術(shù)體系，對工控網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)實(shí)施全面統(tǒng)籌管理，極大地提高了消防與安全生產(chǎn)的感知、監(jiān)測、預(yù)警、處置和評估能力，實(shí)現(xiàn)了零安全事故。

　　南鋼通過深度整合多模態(tài)感知智能與協(xié)同優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了11項(xiàng)行業(yè)首創(chuàng)技術(shù)、20余項(xiàng)行業(yè)領(lǐng)先技術(shù)的突破，成功構(gòu)建了“成本、質(zhì)量、安全”三位一體的數(shù)智化煉鐵新模式。這一創(chuàng)新舉措極大地提升了企業(yè)的核心競爭力，確保了生產(chǎn)安全，提高了產(chǎn)品品質(zhì)，并有力地推動(dòng)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。這一實(shí)踐不僅為鋼鐵行業(yè)推進(jìn)智能制造提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，還在煉鐵行業(yè)樹立了新的標(biāo)桿，引領(lǐng)南鋼煉鐵向行業(yè)燈塔地位邁進(jìn)。

圖為南鋼鐵區(qū)智慧料場（南鋼供圖）

圖為南鋼煉鐵設(shè)備智維系統(tǒng)（南鋼供圖）

　　2024年，鋼鐵行業(yè)普遍存在“降本不穩(wěn)定、穩(wěn)定不降本”的現(xiàn)象，南鋼卻通過這套數(shù)智煉鐵新模式，交上了一份滿分答卷。其背后，是南鋼煉鐵人大規(guī)模應(yīng)用“AI（人工智能）+制造”技術(shù)、追求技術(shù)極致所帶來的效果。