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　　鋼鐵行業(yè)作為國內社會經濟發(fā)展的基礎產業(yè)，在產業(yè)競爭中面臨著碳中和、提質增效等挑戰(zhàn)。隨著工業(yè)互聯(lián)網、5G等一系列信息化科技的深入發(fā)展，鋼鐵行業(yè)積極擁抱新的自動化與信息化科技，為綠色發(fā)展、提升市場競爭力帶來新的思路與出路。于2021年底發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網與鋼鐵行業(yè)融合應用參考指南（2021）》正是基于鋼鐵“十四五”規(guī)劃而推進出的鋼鐵數(shù)字化轉型發(fā)展的實施步驟與目標；2022年2月，《關于促進鋼鐵工業(yè)高質量發(fā)展的指導意見》指出，要 “推進5G、工業(yè)互聯(lián)網、人工智能、數(shù)字孿生等技術在鋼鐵行業(yè)的應用”；2022年4月，《工業(yè)互聯(lián)網專項工作組2022年工作計劃》進一步提出，要“制定鋼鐵行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網應用標準”。在國家政策支持與市場競爭的推動下，以降本、提質、增效為核心價值點，鋼鐵企業(yè)積極采用“工業(yè)互聯(lián)網+鋼鐵”數(shù)字化轉型應用，在鋼鐵行業(yè)基礎自動化、過程控制、制造執(zhí)行、企業(yè)管理、決策支持等系統(tǒng)建設的數(shù)字化轉型成效初現(xiàn)，為下一步鋼鐵行業(yè)智能化質的飛躍孕育著強大的量的儲備。

　　一、工業(yè)互聯(lián)網在鋼鐵行業(yè)中的應用情況

　　鋼鐵制造是一個龐大的產業(yè)鏈體系，橫向涉及礦業(yè)采選、冶煉、軋鋼、壓延、加工、消費，縱向涉及采購、生產（能源、物流、質量、維護、勞力）、銷售、供應鏈等多個環(huán)節(jié)，具有對信息實時性要求高、生產流程變量多、采銷兩端要素雜等特點，長期受“孤島控制”“條線分割”“界面有縫”“銜接粗放”等難題困擾?；诰G色發(fā)展、提質增效的發(fā)展目標，近年來，鋼鐵產業(yè)積極采用工業(yè)互聯(lián)網、5G、大數(shù)據、云計算、人工智能等新一代信息技術邁向數(shù)字化轉型，不斷探索推進工業(yè)互聯(lián)網建設與創(chuàng)新實踐。

　　至2021年，共有13家鋼鐵企業(yè)應用案例入圍“2021年工業(yè)互聯(lián)網平臺創(chuàng)新領航應用案例”，8家企業(yè)入選 “2021年工業(yè)互聯(lián)網試點示范項目”，為鋼鐵企業(yè)如何走向綠色制造的數(shù)字化轉型提供了良好的范本，并涌現(xiàn)出了如寶鋼利用工業(yè)互聯(lián)網平臺實現(xiàn) “一總部多基地”管控、酒泉鋼鐵基于工業(yè)互聯(lián)網平臺的設備狀態(tài)監(jiān)測和工藝優(yōu)化方案、鞍鋼與中國移動合作開展了“基于5G的機器視覺帶鋼表面檢測平臺研發(fā)與應用”等行業(yè)應用，開啟了國內工業(yè)互聯(lián)網賦能鋼鐵產業(yè)提質、增效、降本的綠色發(fā)展新征程。

　　二、工業(yè)互聯(lián)網在鋼鐵行業(yè)中的典型應用

　?。?）寶鋼股份武鋼打造 “5G+鐵鋼界面智慧管控平臺”

　　2021年11月9日，由中冶賽迪承建的武鋼“5G+AI鐵鋼界面智慧管控系統(tǒng)”一次性成功上線，標志著國內業(yè)已建成的最大規(guī)模的5G企業(yè)內網上，無線“信息高鐵”正式全線貫通，寶鋼股份武鋼首次實現(xiàn)“鐵、運、鋼”5G扁平化管控及鐵水智能調度。

　　在武鋼5G+鐵鋼界面智慧管控平臺上，能夠看到六種應用場景：實時定位跟蹤、設備在線監(jiān)測、運輸作業(yè)管控、邊緣計算數(shù)據回傳、道口安全管控，未來還將實現(xiàn)鐵水運輸無人駕駛。這些場景的實現(xiàn)，得益于AI、5G及工業(yè)互聯(lián)網技術的加持。

　　鐵鋼界面智慧管控平臺以全流程智能跟蹤、全流程狀態(tài)管理為基礎，將智能模型及算法與鐵水運輸生產工藝深度結合，建立智慧鐵水調度系統(tǒng)，實現(xiàn)鐵水自動分配、路徑自動規(guī)劃、微機聯(lián)鎖自動控制、道口自動開閉、作業(yè)實績自動生成等核心功能，為鐵鋼界面構建“AI大腦”。特別是首創(chuàng)的容錯二維編碼技術，打破傳統(tǒng)二維碼識別模式，創(chuàng)新編解碼技術，將二維碼與深度學習相結合，從根本上解決了惡劣作業(yè)條件下物流跟蹤識別問題。

　　該項目完成廠區(qū)內5座高爐、4個煉鋼廠、20輛鐵水運輸機車、67臺魚雷罐車、100臺敞口鐵水罐車、12個道口的智能化升級改造，及400余條鐵水運輸線路的智能化管控。預期將使鐵鋼界面崗位作業(yè)人員優(yōu)化20%，鐵水運輸效率提升10%，鐵水溫降降低10℃，初步估算，僅運輸環(huán)節(jié)產生的直接經濟效益每年逾4000萬元，推動武鋼轉型升級和高質量發(fā)展。

　?。?）酒泉鋼鐵基于工業(yè)互聯(lián)網平臺實現(xiàn)設備狀態(tài)監(jiān)測與工藝優(yōu)化

　　酒泉鋼鐵集團是我國西北地區(qū)最大的碳鋼和不銹鋼生產基地，擁有從采礦、選礦、燒結、焦 化到煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋等完整生產工藝流程。一直以來，在生產過程中，由于煉鐵主反應器高爐具有巨大、高溫、高壓、密閉、連續(xù)生產的“黑箱”特性，存在復雜物理化學反應，給技術操作帶來巨大壓力。高爐類型多樣化，部分高爐冷卻壁損壞嚴重，存在安全生產隱患。對此，傳統(tǒng)解決方案是企業(yè)生產操作和工況分析以人工經驗和主觀判斷為主，“白頭發(fā)”和“盲人摸象”式操作在整個煉鐵行業(yè)普遍存在。

　　酒泉鋼鐵采用基于工業(yè)互聯(lián)網平臺進行設備狀態(tài)監(jiān)測與工藝優(yōu)化，其解決方案如下：

　　1. 基于高爐仿真與機理模型實現(xiàn)“黑箱”可視化： 通過高爐仿真建立高爐數(shù)字孿生，對爐料運動及受力方程進行建模計算，從傳熱學、煉鐵學等機理層面建立預警標準，實時顯示當前高爐“黑箱”布料情況，實現(xiàn)對高爐生產的虛擬-現(xiàn)實映射與智能監(jiān)控；

　　2. 對上部調劑進行操作指導，實現(xiàn)工藝優(yōu)化： 通過爐體煤氣流分布模擬仿真、上部調劑量化和可視化，建立上部調劑標準，有效幫助操作人員實現(xiàn)高爐更加合理、及時的操作，促使煤氣流的分布更適宜當前爐況。

　　該項目的成功實施， 有效提升鐵水質量穩(wěn)定性20%；單座高爐每年降低成本2400萬元，減少碳排放20000噸；冶煉效率 提升10%。

　?。?）鞍鋼與中國移動合作開展“基于5G的機器視覺帶鋼表面檢測平臺研發(fā)與應用”項目

　　鞍鋼與中國移動合作，在遼寧省開展了“基于5G的機器視覺帶鋼表面檢測平臺研發(fā)與應用”項目建設，實現(xiàn)了機器視覺質檢與生產現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用，并入選《“5G+工業(yè)互聯(lián)網”十個典型應用場景和五個重點行業(yè)實踐》中鋼鐵行業(yè)重點行業(yè)實踐。

　　在機器視覺質檢方面，通過部署工業(yè)相機拍攝高清圖片、采集質檢數(shù)據，利用5G網絡將采集到的冷軋現(xiàn)場4K/8K等高清圖像數(shù)據回傳至操作室平臺，通過平臺的視覺AI分析能力對圖像進行處理分析，完成帶鋼表面缺陷的實時檢測；同時，帶鋼軋制速度極高，通過帶鋼表面的反光斑馬條紋反饋帶鋼的平整度，用于帶鋼生產質量的實時檢測，為張力輥等調節(jié)提供依據。方案部署完成后，帶鋼常規(guī)缺陷檢出率達95%以上，在線綜合缺陷分類率超過90%，提高成材率的同時減少了帶鋼缺陷造成的斷帶和傷輥換輥停機時間。通過現(xiàn)場采集的圖片分析，檢測準確率達99.99%以上；同時對攝像頭進行單獨分析，判斷攝像頭是否存在大量粉塵覆蓋，及時進行鏡頭清理，每年可節(jié)省皮帶維修費約100萬元。

　　“基于5G的機器視覺帶鋼表面檢測平臺”項目在鞍鋼股份冷軋廠應用，不僅實現(xiàn)了分布式、長期、穩(wěn)定、在線識別及存儲帶鋼表面缺陷信息，而且實現(xiàn)了分系統(tǒng)數(shù)據共享，每套系統(tǒng)每年可為用戶帶來180余萬元的經濟效益。

　　另外，隨著工業(yè)互聯(lián)網在鋼鐵行業(yè)融合創(chuàng)新的不斷深入，工業(yè)互聯(lián)網將在鋼鐵行業(yè)數(shù)字化、網絡化、智能化轉型中發(fā)揮出越來越重要的作用，各鋼鐵企業(yè)在不同領域都有著良好的行業(yè)應用。如湛江鋼鐵與中國聯(lián)通合作，基于 “5G+工業(yè)互聯(lián)網”打造智慧鋼廠，利用5G超高可靠低時延特性，遠程控制端到端時延降低至10毫秒級，實現(xiàn)智能頭盔智能巡檢、在線監(jiān)測運維、設備遠程控制、AI行為分析等典型場景應用。AR巡檢故障排除率提升65%、在線監(jiān)測故障預警率提升90%、運維時效提升50%、作用效率增加30%。天津鋼鐵建設超低排放全生命周期信息化系統(tǒng)，通過智能裝備應用、精益現(xiàn)場管理、信息技術與集團業(yè)務的深度融合，提升了能源管控系統(tǒng)運行和協(xié)調效率，全年噸鋼綜合電耗、水耗同比降低14%和13%，回收轉爐煤氣同比增加2%。太鋼通過碳數(shù)據管理平臺，實現(xiàn)企業(yè)級碳數(shù)據管控和包含鐵礦石等10余個產品在內的全生命周期碳足跡實時計算。

　　三、鋼鐵產業(yè)數(shù)字化轉型仍然任重道遠

　　以數(shù)字化推動鋼鐵行業(yè)重新啟程，在目前來看，國內鋼鐵企業(yè)以工業(yè)互聯(lián)網平臺為主戰(zhàn)場的數(shù)字化實踐探索，取得了矚目的成績。但從整體行業(yè)的發(fā)展來看，我國鋼鐵行業(yè)智能化發(fā)展依然還有很多不足，例如科技自主創(chuàng)新能力不強，核心技術對外依存度較高；企業(yè)信息化、數(shù)字化建設沒有統(tǒng)一標準；工業(yè)大數(shù)據應用價值未充分挖掘；數(shù)字化領軍人才、專業(yè)人才缺乏；智能裝備制造相關的現(xiàn)代服務業(yè)發(fā)展滯后等。“十四五”鋼鐵工業(yè)數(shù)字化轉型的重點，是實現(xiàn)設備維護的高效化管理、生產過程中工藝模型和數(shù)據模型的優(yōu)化升級、滿足下游用戶的個性化需求以及國家對鋼鐵企業(yè)低碳節(jié)能降耗等環(huán)保要求，這些同樣也是難點，需要全行業(yè)共同努力推進。

　　在產業(yè)數(shù)字化時代，對于鋼鐵企業(yè)而言，數(shù)據將成為核心生產資料和最重要的資產。企業(yè)需要的，就是做好對技術與管理兩大維度變革的應對，要把握好技術推進的節(jié)奏，以價值創(chuàng)造為前提，技術的先進性則要適度。企業(yè)數(shù)字化轉型必須結合企業(yè)自身的特點，并與社會經濟的發(fā)展程度相適應。

　　“工業(yè)互聯(lián)網+鋼鐵”融合創(chuàng)新是一個長期、持續(xù)的過程，雖然在國家政策與行業(yè)支持方面，都從深度發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網給出了積極的推動措施，但這仍然是一個建設投入大、周期長，關乎國家長遠發(fā)展的未來大業(yè)，需要開展多方“團體賽”，不斷深化高校、科研院所、企業(yè)間的協(xié)同創(chuàng)新，加速推動OT、IT、CT、DT深度融合，為制造強國、網絡強國建設作出積極貢獻。