閱讀提示

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),；無人天車與智能倉儲(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,，上述場景已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

該公司通過人工智能,、5G專網(wǎng)等技術(shù),，重構(gòu)傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程，打造國內(nèi)領(lǐng)先的智能工廠標(biāo)桿?；跀?shù)智引擎,，該公司于今年2月入選我國首批卓越級(jí)智能工廠名單。

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。

2月8日拍攝的首鋼京唐鋼軋部MCCR（多模式全連續(xù)鑄軋）產(chǎn)線,。 畢景志攝

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（以下簡稱“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，而他的視線始終未離開屏幕,。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)”帶來的顛覆性改變,。過去,，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)場操作的汗流浹背到空調(diào)房內(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AI模型轉(zhuǎn)化為操作指令,。過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,。”王東介紹，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)通過視覺識(shí)別控制渣罐車與轉(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,。“過去清渣像打仗，現(xiàn)在清理輕松多了,。”王東表示,。

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)千萬噸鋼材的首鋼京唐來說，節(jié)約的總成本非?？捎^,。

“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、更有競爭力了,。相信在不久的將來,，無人煉鋼不是夢。”首鋼京唐鋼軋作業(yè)部黨委書記王國連表示,。

5月15日,，貨輪在首鋼京唐碼頭進(jìn)行裝卸作業(yè)。河北日?qǐng)?bào)記者 趙 杰攝

智能儲(chǔ)運(yùn)

廠內(nèi)物流整體效率提升15.2%

5月16日5時(shí),，天剛亮,，首鋼京唐廠區(qū)內(nèi)已是一派繁忙景象。100多輛廠內(nèi)倒運(yùn)車輛如同流動(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，代表廠內(nèi)倒運(yùn)車輛的綠色光點(diǎn)規(guī)律跳動(dòng),，實(shí)時(shí)顯示車輛的位置,、狀態(tài)、任務(wù)信息等,。

“綠色表示正在運(yùn)輸?shù)能囕v,，黃色代表異常停車，藍(lán)色是待命空閑車,。”運(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，車輛平均等待時(shí)間8分鐘,。

這樣高效,、有序的運(yùn)輸場景，在3年前還難以想象,。

“我們的廠內(nèi)倒運(yùn)車輛負(fù)責(zé)各部門原燃料,、原材料、固廢半成品的倒運(yùn)任務(wù),，過去,，這些車輛被分散配置在12個(gè)作業(yè)部‘各自為戰(zhàn)’。”羅林林介紹,，這樣的分散管理模式,，帶來的直接問題是效率低下和運(yùn)力配置不均。

變化始于智慧物流管控平臺(tái)的上線,。這個(gè)被首鋼京唐數(shù)智運(yùn)營部部長郭亮稱為“物流大腦”的中樞系統(tǒng),，以廠區(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,、車輛狀態(tài)與路徑規(guī)劃，讓廠內(nèi)運(yùn)輸車化作聽令而動(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)品庫區(qū)和車輛配載安排,，從而實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度,，有效提升了車輛運(yùn)輸效率,。

數(shù)據(jù)不會(huì)說謊。在智慧物流管控平臺(tái)上線后,，首鋼京唐運(yùn)輸車輛減少了60臺(tái),，單車日均作業(yè)時(shí)長從6小時(shí)增至9.2小時(shí)，廠內(nèi)物流整體效率提升15.2%,，錯(cuò)運(yùn),、漏運(yùn)等問題也得到徹底解決。

和智慧物流匹配的,，還有智能無人倉儲(chǔ)系統(tǒng),。

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

司機(jī)將車停穩(wěn)后,，走向車位旁的盤柜刷卡。隨著屏幕上跳出任務(wù)信息,，接到指令的無人天車開始快速移動(dòng)并精準(zhǔn)定位,，巨大的鋼卷被機(jī)械臂穩(wěn)穩(wěn)抓起，最終輕放在卡車貨板上,。整個(gè)過程,，不見一名天車操作員的身影。

這是5號(hào)倉庫的日常一幕,。這座占地2.6萬平方米的巨型倉庫內(nèi),，6臺(tái)無人天車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,。

“以前倉庫里人車交錯(cuò),，現(xiàn)在連腳步聲都很少聽到了。”該倉庫負(fù)責(zé)人鄭坤說,，傳統(tǒng)庫區(qū)內(nèi),，天車司機(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)輸智能化和倉儲(chǔ)調(diào)度無人化作業(yè),，最大程度消除了安全隱患,。

相比之前，無人天車的操作準(zhǔn)確率也大幅提升,。“冷軋產(chǎn)品多是高端汽車板,、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,，無人天車可以通過垛位坐標(biāo)迅速找到存放鋼卷位置,，不會(huì)磕碰到鋼卷。天車在夾鉗下落時(shí),，可以精準(zhǔn)測算出下降高度,，在距離地面1.5米時(shí)緩慢下降。自智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)正式投運(yùn)以來,，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’。”郭亮表示,。

5月15日拍攝的首鋼京唐公司廠區(qū),。河北日?qǐng)?bào)記者趙杰攝

5G專網(wǎng)

讓智能化貫穿每個(gè)“神經(jīng)末梢”

“說到底，我們廠區(qū)的智能化,、數(shù)字化改造,，都離不開一項(xiàng)基礎(chǔ)工作——5G專網(wǎng)建設(shè)。”郭亮告訴筆者,。

5G專網(wǎng)為何如此重要,？

眾所周知，鋼鐵產(chǎn)業(yè)的長流程生產(chǎn)十分復(fù)雜,。在占地30平方公里的廠區(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,。

此外,，鋼鐵廠屬于典型的流程生產(chǎn)行業(yè)，生產(chǎn)過程是連續(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,，原來使用的信息化系統(tǒng)遇到了挑戰(zhàn)。

“過去用工業(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’，控制指令延遲幾秒,，天車吊裝鋼卷時(shí)心都懸著。”郭亮坦言,。

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)，能滿足工業(yè)環(huán)境下大多數(shù)應(yīng)用場景的需求,，不僅可代替有線連接,，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,，為鋼鐵企業(yè)構(gòu)建統(tǒng)一的無線網(wǎng)絡(luò)提供了可能。

2020年,，首鋼京唐開始建設(shè)5G專網(wǎng),。2023年，首鋼京唐又進(jìn)行了5G專網(wǎng)升級(jí),。

5G專網(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)萬臺(tái)設(shè)備,。

“信號(hào)‘飛’得快,，天車‘跑’得穩(wěn)。”郭亮說,，“以煉鋼部52架無人天車為例,，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)一直拖著長長的“辮子”移動(dòng),，既麻煩,，也會(huì)帶來新的安全隱患。

首鋼京唐通過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、安全等五大核心場景：在酸洗原料庫,、中間庫,、鍍鋅成品庫，遍布車間的攝像頭將實(shí)時(shí)圖像清晰回傳到指揮中心屏幕,，如有問題,，控制人員第一時(shí)間就能及時(shí)處理；在無人倉庫,，“黑燈作業(yè)”已經(jīng)實(shí)現(xiàn),，鋼卷定位誤差不超過2厘米；在全球首創(chuàng)的MCCR（多模式全連續(xù)鑄軋）生產(chǎn)線,，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專網(wǎng)的第二期改造,，重點(diǎn)深化5G的應(yīng)用場景,，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,，首鋼京唐將依托5G專網(wǎng)，重點(diǎn)發(fā)展智慧園區(qū)等核心領(lǐng)域，探索無人駕駛等先進(jìn)技術(shù),，致力于通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸與處理,，提升廠區(qū)安全、運(yùn)維效率及能源管理,。”郭亮說,。（王思達(dá) 王育民 王 宇）

記者手記

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)車間里，老師傅的“火眼金睛”曾是核心競爭力,，但這種依賴個(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)來說,，這也是一場“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)未來競爭力的關(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,。首鋼京唐入選我國首批卓越級(jí)智能工廠名單,，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,。冶煉周期縮短帶來能耗降低，無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”,。

在采訪中,，記者深切體會(huì)到，沒有夕陽產(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專網(wǎng)從概念走入生產(chǎn)車間,，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,、樹立了典范。（河北日?qǐng)?bào)記者 王思達(dá)）