AI算法接管90%以上操作，工人實(shí)現(xiàn)“一鍵煉鋼”；“數(shù)字孿生”技術(shù)讓煉鋼“黑箱”透明化，虛擬轉(zhuǎn)爐與真實(shí)爐體同步運(yùn)轉(zhuǎn)；無(wú)人天車(chē)與智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鋼卷裝卸“零差錯(cuò)”……

在首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，上述場(chǎng)景已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

該公司通過(guò)人工智能、5G專(zhuān)網(wǎng)等技術(shù)，重構(gòu)傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程，打造國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的智能工廠(chǎng)標(biāo)桿。基于數(shù)智引擎，該公司于今年2月入選我國(guó)首批卓越級(jí)智能工廠(chǎng)名單。

深化5G+AI應(yīng)用，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司正推動(dòng)鋼鐵行業(yè)從“制造”向“智造”跨越，為鋼鐵企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供樣本。

5月15日，貨輪在首鋼京唐碼頭進(jìn)行裝卸作業(yè)

智慧生產(chǎn):從經(jīng)驗(yàn)煉鋼到AI煉鋼

5月15日，唐山市曹妃甸區(qū)，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“首鋼京唐”）鋼軋作業(yè)部煉鋼主控室內(nèi)，幾塊巨大的屏幕占據(jù)了整面墻壁。

操作臺(tái)前，鋼軋作業(yè)部煉鋼操作人員王東手握鼠標(biāo)，輕輕點(diǎn)擊“吹煉開(kāi)始”按鈕。幾秒后，氧槍自動(dòng)下降，物料精準(zhǔn)投入，轉(zhuǎn)爐內(nèi)火光升騰，而他的視線(xiàn)始終未離開(kāi)屏幕。屏幕上，一座虛擬的煉鋼轉(zhuǎn)爐正“沸騰”著，翻滾的鋼水泛著熾熱的紅光，氧槍插入爐內(nèi)激起耀眼的白色光焰。

這樣的場(chǎng)景，得益于首鋼京唐自主研發(fā)的“轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)”帶來(lái)的顛覆性改變。過(guò)去，煉鋼是經(jīng)驗(yàn)活，老師傅們要手持煉鋼鏡，頂著高溫靠近爐口觀(guān)察火焰顏色，憑經(jīng)驗(yàn)判斷氧槍高度、加料時(shí)機(jī)等。如今，AI接管了90%以上的操作，工人只需“一鍵啟動(dòng)”，系統(tǒng)便能自動(dòng)完成吹煉、出鋼、濺渣、出渣全流程。

從現(xiàn)場(chǎng)操作的汗流浹背到空調(diào)房?jī)?nèi)的自動(dòng)煉鋼，這種轉(zhuǎn)變背后，是首鋼京唐在智慧生產(chǎn)上進(jìn)行的諸多探索。

傳統(tǒng)鋼鐵冶煉一直是神秘的“黑箱”操作。生產(chǎn)不可視、多環(huán)節(jié)難協(xié)同，在封閉的“黑箱”里，冶煉情況全憑經(jīng)驗(yàn)和間接的數(shù)據(jù)來(lái)判斷，精準(zhǔn)度欠佳。

如何讓“黑箱”透明化？首鋼京唐的答案是“數(shù)字孿生”技術(shù)。用攝像頭、傳感器等，將煉鋼過(guò)程實(shí)時(shí)“復(fù)制”到虛擬世界。主控室的大屏上，虛擬轉(zhuǎn)爐與真實(shí)爐體同步運(yùn)轉(zhuǎn)，鋼水翻滾的細(xì)節(jié)、氧槍的位置、渣流的軌跡一目了然。

同時(shí)，煙氣分析儀、聲吶探頭、紅外測(cè)溫儀等設(shè)備組成“感知網(wǎng)”，每秒采集上千條數(shù)據(jù)，再通過(guò)AI模型轉(zhuǎn)化為操作指令。過(guò)去煉鋼依靠老師傅腦子里的經(jīng)驗(yàn)，如今依靠數(shù)據(jù)和AI算法。

“這套智慧煉鋼系統(tǒng)攻克了轉(zhuǎn)爐智能化的多項(xiàng)業(yè)內(nèi)難題?！蓖鯑|介紹，轉(zhuǎn)爐冶煉涉及固、液、氣多相物質(zhì)的復(fù)雜高溫物理化學(xué)反應(yīng)，變量復(fù)雜多變，任何一個(gè)細(xì)節(jié)失誤，都可能讓整爐鋼水報(bào)廢。

為攻克這些難題，首鋼京唐組建攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，將深度學(xué)習(xí)模型與冶金機(jī)理模型結(jié)合，探索人機(jī)合作模式的“最優(yōu)解”。2023年8月系統(tǒng)上線(xiàn)后，吹煉噴濺率較此前大為下降，終點(diǎn)鋼水磷含量穩(wěn)定在0.003%以下，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

智慧煉鋼系統(tǒng)不但提高了煉鋼效率，還“解放”了煉鋼工人。

爐前工曾是鋼鐵冶煉環(huán)節(jié)最辛苦的崗位之一，每天要清理數(shù)噸爐渣，穿梭在高溫與粉塵中。如今，系統(tǒng)通過(guò)視覺(jué)識(shí)別控制渣罐車(chē)與轉(zhuǎn)爐同步運(yùn)行，渣流異常自動(dòng)報(bào)警，爐下渣量日均減少2.1噸?！斑^(guò)去清渣像打仗，現(xiàn)在清理輕松多了?！蓖鯑|表示。

這些細(xì)節(jié)的累加，讓生產(chǎn)指標(biāo)顯著提升。轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)投用后，直出鋼比例提高26%，冶煉周期縮短2分28秒，每噸鋼的原料消耗降低2.9公斤。對(duì)年產(chǎn)千萬(wàn)噸鋼材的首鋼京唐來(lái)說(shuō)，節(jié)約的總成本非常可觀(guān)。

“更重要的是，系統(tǒng)消除了人為操作的波動(dòng)，我們的產(chǎn)品質(zhì)量更好、更穩(wěn)定、更有競(jìng)爭(zhēng)力了。相信在不久的將來(lái)，無(wú)人煉鋼不是夢(mèng)?！笔卒摼┨其撥堊鳂I(yè)部黨委書(shū)記王國(guó)連表示。

智能儲(chǔ)運(yùn):廠(chǎng)內(nèi)物流整體效率提升15.2%

5月16日5時(shí)，天剛亮，首鋼京唐廠(chǎng)區(qū)內(nèi)已是一派繁忙景象。100多輛廠(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)車(chē)輛如同流動(dòng)的血液，順著數(shù)字平臺(tái)的指引奔向各自目的地。

同一時(shí)間，在首鋼京唐運(yùn)輸部智慧物流管控中心的電子大屏上，代表廠(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)車(chē)輛的綠色光點(diǎn)規(guī)律跳動(dòng)，實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛的位置、狀態(tài)、任務(wù)信息等。

“綠色表示正在運(yùn)輸?shù)能?chē)輛，黃色代表異常停車(chē)，藍(lán)色是待命空閑車(chē)?！边\(yùn)輸部智能制造工程師羅林林輕點(diǎn)觸控屏，一組數(shù)據(jù)瞬間彈出：當(dāng)日已完成運(yùn)輸任務(wù)127單，車(chē)輛平均等待時(shí)間8分鐘。

這樣高效、有序的運(yùn)輸場(chǎng)景，在3年前還難以想象。

“我們的廠(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)車(chē)輛負(fù)責(zé)各部門(mén)原燃料、原材料、固廢半成品的倒運(yùn)任務(wù)，過(guò)去，這些車(chē)輛被分散配置在12個(gè)作業(yè)部‘各自為戰(zhàn)’?！绷_林林介紹，這樣的分散管理模式，帶來(lái)的直接問(wèn)題是效率低下和運(yùn)力配置不均。

變化始于智慧物流管控平臺(tái)的上線(xiàn)。這個(gè)被首鋼京唐數(shù)智運(yùn)營(yíng)部部長(zhǎng)郭亮稱(chēng)為“物流大腦”的中樞系統(tǒng)，以廠(chǎng)區(qū)GIS地圖為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用北斗定位、5G通訊、AI算法等尖端技術(shù)，將三維電子地圖精確至0.5米，實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)物流需求、車(chē)輛狀態(tài)與路徑規(guī)劃，讓廠(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸車(chē)化作聽(tīng)令而動(dòng)的“鋼鐵軍團(tuán)”。

在智慧物流管控中心，筆者看到，系統(tǒng)根據(jù)排產(chǎn)量、運(yùn)輸需求、到貨量、到貨時(shí)間等信息，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)算法優(yōu)化，計(jì)算出最優(yōu)的產(chǎn)品庫(kù)區(qū)和車(chē)輛配載安排，從而實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度，有效提升了車(chē)輛運(yùn)輸效率。

數(shù)據(jù)不會(huì)說(shuō)謊。在智慧物流管控平臺(tái)上線(xiàn)后，首鋼京唐運(yùn)輸車(chē)輛減少了60臺(tái)，單車(chē)日均作業(yè)時(shí)長(zhǎng)從6小時(shí)增至9.2小時(shí)，廠(chǎng)內(nèi)物流整體效率提升15.2%，錯(cuò)運(yùn)、漏運(yùn)等問(wèn)題也得到徹底解決。

和智慧物流匹配的，還有智能無(wú)人倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。

“冀B22910D，請(qǐng)進(jìn)入庫(kù)區(qū)1跨A通道?！?月16日7時(shí)，隨著電子提示音響起，一輛重型卡車(chē)緩緩駛?cè)胧卒摼┨七\(yùn)輸部成品碼頭5號(hào)倉(cāng)庫(kù)。

司機(jī)將車(chē)停穩(wěn)后，走向車(chē)位旁的盤(pán)柜刷卡。隨著屏幕上跳出任務(wù)信息，接到指令的無(wú)人天車(chē)開(kāi)始快速移動(dòng)并精準(zhǔn)定位，巨大的鋼卷被機(jī)械臂穩(wěn)穩(wěn)抓起，最終輕放在卡車(chē)貨板上。整個(gè)過(guò)程，不見(jiàn)一名天車(chē)操作員的身影。

這是5號(hào)倉(cāng)庫(kù)的日常一幕。這座占地2.6萬(wàn)平方米的巨型倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，6臺(tái)無(wú)人天車(chē)24小時(shí)穿梭于鋼卷垛位上方。機(jī)械轟鳴聲中，鋼卷的吊裝、定位、運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)環(huán)節(jié)完全由系統(tǒng)自主完成。

“以前倉(cāng)庫(kù)里人車(chē)交錯(cuò)，現(xiàn)在連腳步聲都很少聽(tīng)到了?！痹搨}(cāng)庫(kù)負(fù)責(zé)人鄭坤說(shuō)，傳統(tǒng)庫(kù)區(qū)內(nèi)，天車(chē)司機(jī)需在十幾米高空俯視作業(yè)，理貨員則穿行于鋼卷垛位間，一個(gè)操作失誤就可能造成險(xiǎn)情。

如今，智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和智能物流運(yùn)輸系統(tǒng)匹配融合，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸智能化和倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度無(wú)人化作業(yè)，最大程度消除了安全隱患。

相比之前，無(wú)人天車(chē)的操作準(zhǔn)確率也大幅提升?！袄滠埉a(chǎn)品多是高端汽車(chē)板、家電板，人工操作稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致鋼卷劃傷，造成不必要的損失。”鄭坤介紹。

現(xiàn)在，無(wú)人天車(chē)可以通過(guò)垛位坐標(biāo)迅速找到存放鋼卷位置，不會(huì)磕碰到鋼卷。天車(chē)在夾鉗下落時(shí)，可以精準(zhǔn)測(cè)算出下降高度，在距離地面1.5米時(shí)緩慢下降。自智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)正式投運(yùn)以來(lái)，裝卸產(chǎn)品差錯(cuò)率一直保持著“零”的紀(jì)錄。

“作為鋼鐵行業(yè)第一家采用物流運(yùn)輸模型算法的企業(yè)，首鋼京唐實(shí)現(xiàn)了物流大數(shù)據(jù)交互共享，建立統(tǒng)一的運(yùn)輸資源管理體系，為鋼鐵物流數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了‘首鋼智慧’與‘京唐樣本’?！惫帘硎?。

5G專(zhuān)網(wǎng):讓智能化貫穿每個(gè)“神經(jīng)末梢”

“說(shuō)到底，我們廠(chǎng)區(qū)的智能化、數(shù)字化改造，都離不開(kāi)一項(xiàng)基礎(chǔ)工作——5G專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)?！惫粮嬖V筆者。

5G專(zhuān)網(wǎng)為何如此重要？

眾所周知，鋼鐵產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)流程生產(chǎn)十分復(fù)雜。在占地30平方公里的廠(chǎng)區(qū)里，首鋼京唐布局了從礦石碼頭、燒結(jié)、焦化到煉鋼、熱軋、冷軋等整個(gè)生產(chǎn)流程，有將近50條生產(chǎn)線(xiàn)。

此外，鋼鐵廠(chǎng)屬于典型的流程生產(chǎn)行業(yè)，生產(chǎn)過(guò)程是連續(xù)不斷的，在如此復(fù)雜的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)大量信息及時(shí)傳遞，原來(lái)使用的信息化系統(tǒng)遇到了挑戰(zhàn)。

“過(guò)去用工業(yè)Wi-Fi，有時(shí)候數(shù)據(jù)傳輸量一大，視頻就卡成‘連環(huán)畫(huà)’，控制指令延遲幾秒，天車(chē)吊裝鋼卷時(shí)心都懸著?！惫撂寡?。

和傳統(tǒng)手段相比，5G網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬、低時(shí)延、高可靠、廣連接的特點(diǎn)，能滿(mǎn)足工業(yè)環(huán)境下大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求，不僅可代替有線(xiàn)連接，還比Wi-Fi更具安全性、可靠性、移動(dòng)性和抗干擾性等優(yōu)勢(shì)，為鋼鐵企業(yè)構(gòu)建統(tǒng)一的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)提供了可能。

2020年，首鋼京唐開(kāi)始建設(shè)5G專(zhuān)網(wǎng)。2023年，首鋼京唐又進(jìn)行了5G專(zhuān)網(wǎng)升級(jí)。

5G專(zhuān)網(wǎng)如同為這個(gè)鋼鐵巨人裝上了“超級(jí)神經(jīng)”：傳輸速率超1Gbps，時(shí)延壓至20毫秒以下，能同時(shí)連接數(shù)萬(wàn)臺(tái)設(shè)備。

“信號(hào)‘飛’得快，天車(chē)‘跑’得穩(wěn)?！惫琳f(shuō)，“以煉鋼部52架無(wú)人天車(chē)為例，算力基站讓控制指令‘一鍵直達(dá)’，即便在溫度很高且鋼結(jié)構(gòu)密集的作業(yè)車(chē)間，信息也能毫秒級(jí)響應(yīng)；雙頻基站則像雙保險(xiǎn)，一條信號(hào)波動(dòng)，另一條即刻頂上。”

5G專(zhuān)網(wǎng)改變的不僅是效率和速度。之前，在港口作業(yè)區(qū)，工人在40米高的卸船機(jī)司機(jī)室里作業(yè)，夏日駕駛室悶如蒸籠，冬季寒風(fēng)從腳底灌入，稍有不慎還可能造成安全事故。

與此同時(shí)，港機(jī)設(shè)備作業(yè)需要根據(jù)船和貨物的位置不斷移動(dòng)，這意味著采用固定光纜架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，除了需要高昂的成本，也需要卸船機(jī)一直拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的“辮子”移動(dòng)，既麻煩，也會(huì)帶來(lái)新的安全隱患。

首鋼京唐通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)卸船機(jī)的遠(yuǎn)程控制后，不但完美解決了以上痛點(diǎn)，部署成本還更低了。

如今在首鋼京唐，5G已滲透到生產(chǎn)、物流、安全等五大核心場(chǎng)景：在酸洗原料庫(kù)、中間庫(kù)、鍍鋅成品庫(kù)，遍布車(chē)間的攝像頭將實(shí)時(shí)圖像清晰回傳到指揮中心屏幕，如有問(wèn)題，控制人員第一時(shí)間就能及時(shí)處理；在無(wú)人倉(cāng)庫(kù)，“黑燈作業(yè)”已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，鋼卷定位誤差不超過(guò)2厘米；在全球首創(chuàng)的MCCR（多模式全連續(xù)鑄軋）生產(chǎn)線(xiàn)，從鋼水到鋼卷僅需25分鐘，比傳統(tǒng)工藝節(jié)能40%……

目前，首鋼京唐正在推進(jìn)5G專(zhuān)網(wǎng)的第二期改造，重點(diǎn)深化5G的應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)一步提升平臺(tái)的復(fù)用價(jià)值，并探索更多5G+AI應(yīng)用。

“未來(lái)，首鋼京唐將依托5G專(zhuān)網(wǎng)，重點(diǎn)發(fā)展智慧園區(qū)等核心領(lǐng)域，探索無(wú)人駕駛等先進(jìn)技術(shù)，致力于通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸與處理，提升廠(chǎng)區(qū)安全、運(yùn)維效率及能源管理?！惫琳f(shuō)。

以智能化破解轉(zhuǎn)型難題

曾幾何時(shí)，高爐轟鳴、鋼花飛濺、汗流浹背的工人與“傻大黑粗”的標(biāo)簽，共同構(gòu)成了人們對(duì)鋼鐵行業(yè)的刻板印象。然而，在唐山市曹妃甸區(qū)，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司用一場(chǎng)全方位的智能化改造，將這一刻板印象徹底打破。

在傳統(tǒng)鋼企生產(chǎn)車(chē)間里，老師傅的“火眼金睛”曾是核心競(jìng)爭(zhēng)力，但這種依賴(lài)個(gè)體經(jīng)驗(yàn)的模式，恰恰成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的桎梏。首鋼京唐的轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)，將老師傅數(shù)十年積累的“肌肉記憶”，轉(zhuǎn)化為可復(fù)制、可迭代的AI算法，讓人從高溫高危的操作者升級(jí)為生產(chǎn)流程的“指揮官”。

這不僅是技術(shù)的進(jìn)步，更是對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)思維和管理思維的告別。首鋼京唐的實(shí)踐證明，智能制造的本質(zhì)不是簡(jiǎn)單的機(jī)器取代人，而是重構(gòu)人與機(jī)器的關(guān)系。

對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，這也是一場(chǎng)“生存革命”。在鋼鐵行業(yè)處于下行周期、原材料成本高企等多重挑戰(zhàn)并存的當(dāng)下，企業(yè)的智能化已經(jīng)不只是錦上添花，而是決定企業(yè)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。

轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)投用后，直出鋼比例提高26%，冶煉周期縮短2分28秒，每噸鋼的原料消耗降低2.9公斤……這些直觀(guān)數(shù)據(jù)背后，是企業(yè)對(duì)降本增效的不斷追求。首鋼京唐入選我國(guó)首批卓越級(jí)智能工廠(chǎng)名單，正是對(duì)其智能化改造效果的最大肯定。

更值得關(guān)注的是，智能化與綠色化在首鋼京唐實(shí)現(xiàn)了“雙螺旋”上升。冶煉周期縮短帶來(lái)能耗降低，無(wú)人化操作減少資源浪費(fèi)，直出鋼比例提升直接削減碳排放，每一項(xiàng)技術(shù)突破也同時(shí)給綠色發(fā)展、節(jié)能減排帶來(lái)了更多可能。

當(dāng)某些企業(yè)還在環(huán)保與效益間艱難權(quán)衡時(shí)，首鋼京唐用自己的實(shí)踐證明，智能制造與綠色生產(chǎn)可以成為高質(zhì)量發(fā)展的“一體兩面”。

在采訪(fǎng)中，記者深切體會(huì)到，沒(méi)有夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，只有不愿意改革的企業(yè)。當(dāng)AI煉鋼、“數(shù)字孿生”、5G專(zhuān)網(wǎng)從概念走入生產(chǎn)車(chē)間，首鋼京唐不僅完成了自我蛻變，更為傳統(tǒng)企業(yè)、傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了思路、樹(shù)立了典范。