基于工业互联网的钢铁流程智能制造实践

基于工业互联网的钢铁流程智能制造实践

工业互联网是互联网与工业相融合的产物，能够在更深层面与连接能力、大数据、数字分析等技术相结合，发挥更全、更大、更高的效力。钢铁制造业应融合工业互联网特质技术，加强全流程协同制造，以数据驱动钢铁制造业智能化转型，提升产品质量和效率。

标签：工业互联网；智能制造；钢铁制造；架构设计

前言

2019年3月，2019年全国两会上，“工业互联网”成为“热词”并写入《2019年国务院政府工作报告》。报告提出，围绕推动制造业高质量发展，强化工业基础和技术创新能力，促进先进制造业和现代服务业融合发展，加快建设制造强国，打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型升级赋能。钢铁制造流程是典型的流程型制造业，实现钢铁制造流程的智能制造，是实现制造业智能制造的重要组成部分，基于工业互联网的钢铁制造架构设计是实现智能制造的一个重要环节。

1工业互联网

简单来说，工业互联网是新一代通信技术与工业领域深度融合的产物，也是现代工业智能化发展的必然要求。其本质和核心是通过工业互联网平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来。可以帮助制造业拉长产业链，形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，从而提高效率，推动整个制造服务体系智能化。还有利于推动制造业融通发展，实现制造业和服务业之间的跨越发展，使工业经济各种要素资源能够高效共享。

1.1工业互联网架构

工业互联网主要包括四大层级，分别是边缘层、IaaS层、工业PaaS层（平台层）和工业SaaS层（应用层）。工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系。

1.2工业互联网作用

工业互联网平台在边缘层获取数据并进行初步计算，在工业PaaS层（平台层）将工业技术、知识、经验、模型等工业原理封装成微服务功能模块，在工业SaaS层（应用层）提供面向特定行业、特定场景开发在线监测、运营优化和预测性维护等具体应用服务。边缘层是基础，对海量设备进行连接和管理，并利用协议转换实现海量工业数据的互联互通和互操作。同时，通过运用边缘计算技术，实现错误数据剔除、数据缓存等预处理以及边缘实时分析，降低网络传输负载和云端计算压力。

2钢铁流程智能制造

2.1钢铁制造流程

钢铁生产流程主要包括原料供应、焦化烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢、销售等流程。炼铁就是把烧结矿和块矿中的铁还原出来的过程，焦炭、烧结矿、块矿连同少量的石灰石、一起送入高炉中冶炼成液态生铁（铁水），然后送往炼钢厂作为炼钢的原料。炼钢是把原料（铁水和废钢等）里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入适量的合金成分，生产出成分一定的钢水，钢水送往连铸工序。连铸将钢水经中间包连续注入用水冷却的结晶器里，从结晶器以稳定的速度拉出，待全部凝固后，切成指定长度的连铸坯。轧钢是把连铸出来的连铸坯轧制成各类钢材成品，供销售客户。

2.2钢铁流程智能制造

钢铁智能制造的目标就是实现绿色、低碳、高效、低成本，在这些目标的基础上，采用新一代信息技术与传统工艺结合，解决生产中的瓶颈问题，提升降本增效能力和智能管理水平。

钢铁流程智能制造内涵应是围绕“产品制造、能源转换、上下协同”三个功能的价值提升，基于物质流网络、能量流网络、信息流网络的关联和协同集成，将工业互联网、大数据、云计算等信息手段与钢铁制造流程的设计、运行、管理、服务等各个环节深度融合，实现信息深度自感知、智能化自决策、精准控制自执行、自适应等功能，有效优化钢铁制造流程结构，提升全流程运行过程智能化控制和管理水平。

3实施途径

3.1功能网络架构

钢铁智能制造与工业互联网结合起来，统筹各项业务，以工业互联网平台为基础，构建钢铁智能制造网络架构。

3.2具体内容

钢铁制造流程智能制造是针对钢铁企业的整体解决方案，总的概况来说就是数据感知化、控制精准化、业务协同化、管理智能化。

钢铁制造生产过程中，把动态运行的的物质流、能量流和信息流，即动态变化的“三流”要通过智能化制造平台实现自感知、自决策、自执行和自适应，生产过程需采用先进传感器件、仪器仪表、各类自动化控制、制造平台、可视化等关键共性技术，达到数据感知化。

在钢铁制造的各个关键工艺点，借助各种机理模型和数据模型，实现成分、厚度、性能等各个参数的精准控制，保证产品的质量是按需生产，达到控制精准化。

在钢铁制造业务中，要做到“三流合一”就必须实施各业务之间的协同，不但是前后工序业务协同，全供應链也要协同，甚至企业内部管理上下也要协同，涉及物料采购、储存、运输、产品订单、发运、储存和销售的高效合理化，实现“一动俱动”的解决方案，真正达到业务协同化。

通过钢铁数字化转型，实时提供整个生产制造系统的决策数据，具备战略性的高层次综合判断、决策、执行能力，涉及经营战略目标、财务资金运筹和客户服务，并延伸到与经济、社会相适应等高层次目标的决策与执行，延伸产业链，促进低碳经济、循环经济发展，推动钢铁工业转型升级，达到管理智能化。

实施钢铁制造流程智能制造，应在深刻理解流程动态运行过程物理本质的基础上，综合各业务需求，融合工业互联网等新一代信息技术，构建出全流程网络化、层次化信息流模型，通过工序功能集合的解析优化、工序之间关系集合的协同优化和流程工序集合的重构优化，最终实现钢铁制造全流程高效运行。

4 结语

本文阐述了工业互联网在钢铁智能制造中的重要作用及实施途径，构建了基于工业互联网的钢铁智能制造生产管控平台，提高了生产控制精度和劳动生产率，提升了管理水平，实现了绿色低碳、智能、可持续发展的宏伟目标。