中國鋼研科技集團(tuán)冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng) 孫彥廣
鋼鐵業(yè)制造流程智能化是基于信息物理深度融合，通過橫向工序貫通、縱向管控協(xié)同，實(shí)現(xiàn)全流程動(dòng)態(tài)有序、協(xié)同連續(xù)運(yùn)行和多目標(biāo)整體優(yōu)化。近年來，我們深入學(xué)習(xí)了殷瑞鈺院士的冶金流程學(xué)，開展了跨工序動(dòng)態(tài)調(diào)度、能源生產(chǎn)協(xié)同優(yōu)化、全流程質(zhì)量管控等鋼鐵制造流程智能化技術(shù)的研究和應(yīng)用工作，在提高生產(chǎn)效率、降低能源成本、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等方面為企業(yè)帶來了效益。結(jié)合我們的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，談?wù)剬?duì)鋼鐵制造流程智能化的初步認(rèn)識(shí)。
從意義層面，我國鋼鐵業(yè)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展新階段，提出了規(guī)模化定制、提升產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)能減排降碳等需求，跨工序全流程視角的智能化十分必要。
首先，鋼鐵生產(chǎn)由高溫狀態(tài)緊密關(guān)聯(lián)的煉鐵、煉鋼、軋鋼多工序組成，目前流程連續(xù)化程度不高，規(guī)?；ㄖ频纳a(chǎn)模式實(shí)施難度大，需要通過制造流程智能化，實(shí)現(xiàn)一體化計(jì)劃調(diào)度、跨工序動(dòng)態(tài)協(xié)同、全流程有序運(yùn)行。
其次，鋼鐵生產(chǎn)能源耦合緊密，二次能源占比高，節(jié)能降碳?jí)毫Υ螅枰ㄟ^制造流程智能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)流、能量流協(xié)同以及能量實(shí)時(shí)、平衡、高效轉(zhuǎn)化。
最后，鋼材生產(chǎn)相變—形變復(fù)雜，成分—結(jié)構(gòu)—性能強(qiáng)關(guān)聯(lián)，上道工序質(zhì)量影響下道產(chǎn)品質(zhì)量，需要通過制造流程智能化，實(shí)現(xiàn)各工序質(zhì)量一貫制管控、全流程質(zhì)量追溯優(yōu)化，從而提高產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量。
從實(shí)踐體會(huì)層面，實(shí)施鋼鐵制造流程智能化以來，我總結(jié)了以下幾個(gè)要點(diǎn)。
一要重視鋼鐵制造物理流程的優(yōu)化。物質(zhì)流、能量流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是流程智能集成優(yōu)化的基礎(chǔ)。物質(zhì)流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括工序之間界面優(yōu)化、全流程物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等，能量流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括探索余熱余能高效轉(zhuǎn)化路徑、能源管網(wǎng)緩沖能力優(yōu)化、減少能量流網(wǎng)絡(luò)損耗等。在鋼鐵制造物理流程優(yōu)化基礎(chǔ)上開展智能化可取得事半功倍的效果。
二要重視管控流程的梳理和閉環(huán)。智能化是全局優(yōu)化，不僅要關(guān)注單一業(yè)務(wù)水平提升，更要加強(qiáng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的業(yè)務(wù)部門或功能活動(dòng)之間的管理協(xié)同、集成與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)銷產(chǎn)轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)計(jì)劃、動(dòng)態(tài)調(diào)度和過程控制縱向協(xié)同，質(zhì)量PDCA（策劃、實(shí)施、檢查、改進(jìn)）全面管理，能源生產(chǎn)、使用、轉(zhuǎn)化、緩沖閉環(huán)優(yōu)化。
三要重視機(jī)理知識(shí)、調(diào)控規(guī)則的數(shù)字化應(yīng)用。機(jī)理知識(shí)的理解和應(yīng)用可以透過隨機(jī)變化的數(shù)據(jù)表象，領(lǐng)會(huì)、挖掘鋼鐵流程內(nèi)在的因果關(guān)聯(lián)和機(jī)理特征，提高預(yù)測(cè)模型的精度和自適應(yīng)性；調(diào)控規(guī)則的理解和應(yīng)用，有助于確定邏輯一致的多目標(biāo)優(yōu)化協(xié)同變量，可大大縮小決策控制問題的優(yōu)化求解空間，得到有明確物理指導(dǎo)意義的決策控制指令。
四要重視人機(jī)融合、迭代優(yōu)化。流程集成優(yōu)化充滿了復(fù)雜性、不確定性，不是一兩個(gè)智能化優(yōu)化算法就能夠解決的。智能化不是取代人，而是突出了人的中心地位，人類智慧的潛能將得以極大釋放。因此，通過將人的作用或認(rèn)知模型引入到系統(tǒng)中，使人和機(jī)器相互理解，形成“人在回路”的混合增強(qiáng)智能，即人機(jī)深度融合將使人的智慧與機(jī)器的智能相互啟發(fā)性地增長(zhǎng)，迭代優(yōu)化。
五要重視信息技術(shù)的正確認(rèn)識(shí)和合理選擇。工業(yè)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，為智能化提供了各種信息處理手段，但這些技術(shù)不是萬能的，人工智能自身60年風(fēng)風(fēng)雨雨的發(fā)展歷程已經(jīng)說明了這一點(diǎn)。我贊同杜斌教授“機(jī)理>小數(shù)據(jù)>大數(shù)據(jù)”的觀點(diǎn)，我們需要理性認(rèn)識(shí)智能化技術(shù)的局限和優(yōu)勢(shì)，結(jié)合不同業(yè)務(wù)的感知、認(rèn)知、決策和控制等不同環(huán)節(jié)進(jìn)行合理選擇或組合，從而解決不同應(yīng)用場(chǎng)景的技術(shù)難點(diǎn)。
六要重視流程智能化KPI（關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)）導(dǎo)向和效益實(shí)現(xiàn)。實(shí)施流程智能化，需要針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景制定合理的KPI指標(biāo)，比如計(jì)劃調(diào)度的流程連續(xù)化程度、質(zhì)量管控的過程控制能力、能源優(yōu)化的供需平衡度等，并以此為導(dǎo)向，確定跨工序協(xié)同的決策控制變量，提出針對(duì)性的智能化方案，從而提升企業(yè)精益管控的能力，取得實(shí)實(shí)在在的效益。
目前，關(guān)于鋼鐵制造流程智能化的研究，國內(nèi)外處于同一起跑線上，在國際上也沒有成功的案例可循。為此，我們希望通過行業(yè)跨專業(yè)深度融合和聯(lián)合持續(xù)攻關(guān)，形成具有中國特色的鋼鐵制造流程智能化技術(shù)，留下中國人的技術(shù)痕跡。
