作者段躍初黃湘紅

在現(xiàn)代社會，鋼鐵在能源化工、水電、橋梁等眾多與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的領(lǐng)域都發(fā)揮著不可或缺的重要作用。它作為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，更是工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵主戰(zhàn)場。隨著數(shù)字時(shí)代的來臨，傳統(tǒng)的鋼鐵產(chǎn)業(yè)與新興數(shù)字技術(shù)相互交融，這種碰撞正在為鋼鐵的生產(chǎn)帶來前所未有的變革。讓我們走進(jìn)南京鋼鐵集團(tuán)有限公司，深入探尋在數(shù)字時(shí)代，鋼鐵究竟是如何“煉”成的。

一、從“單機(jī)”到“智享”：數(shù)字工人與“一鍵煉鋼”的新時(shí)代

在南鋼JIT C2M智能工廠，一個(gè)在世界鋼鐵加工領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位的智能工廠，這里專門加工高等級耐磨鋼和高強(qiáng)鋼配件，展現(xiàn)出了數(shù)字鋼鐵令人驚嘆的智慧生產(chǎn)力。走進(jìn)這個(gè)工廠，就仿佛置身于一個(gè)充滿科技感的鋼鐵制造世界，六軸機(jī)器人、桁架機(jī)器人以及AGV小車忙碌地穿梭在生產(chǎn)線之間，宛如一群不知疲倦的鋼鐵精靈。與此同時(shí)，成千上萬個(gè)傳感器如同隱藏在生產(chǎn)線深處的“智能神經(jīng)元”，它們精密地監(jiān)控和測算著每一項(xiàng)工作，不放過任何一個(gè)細(xì)微之處。

這里的“JIT C2M”模式蘊(yùn)含著獨(dú)特的生產(chǎn)理念。“JIT”即just in time準(zhǔn)時(shí)制交付，這一理念旨在確保生產(chǎn)與交付的及時(shí)性，避免庫存積壓和生產(chǎn)延誤，從而提高生產(chǎn)效率和客戶滿意度。“C2M”則代表customer to maker從終端消費(fèi)者到生產(chǎn)者的暢通模式，這種模式打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)中消費(fèi)者與生產(chǎn)者之間的隔閡，讓客戶能夠直接參與到產(chǎn)品、服務(wù)的設(shè)計(jì)和制造過程中。南鋼金潤JIT C2M智能工廠管理室主任李小亮介紹說：“我們現(xiàn)在可以像生產(chǎn)消費(fèi)品一樣生產(chǎn)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品。”這一創(chuàng)新模式的成果是顯著的，目前，該產(chǎn)線已經(jīng)擁有多達(dá)2400多種的生產(chǎn)圖紙，并且產(chǎn)線具備快速換型的能力，實(shí)現(xiàn)了柔性生產(chǎn)。這種柔性生產(chǎn)能力是數(shù)字技術(shù)賦予鋼鐵生產(chǎn)的一大優(yōu)勢，它使得鋼鐵生產(chǎn)能夠根據(jù)不同的客戶需求，快速調(diào)整生產(chǎn)方案，生產(chǎn)出各種規(guī)格和性能要求的鋼鐵產(chǎn)品。

在這個(gè)智能工廠里，數(shù)字化系統(tǒng)對每個(gè)工件進(jìn)行了細(xì)致的數(shù)字建模。通過這種方式，工件的工藝路徑、生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)成本都能夠被標(biāo)準(zhǔn)化制定。這一標(biāo)準(zhǔn)化過程就像是給每個(gè)工件制定了一份詳細(xì)的“生產(chǎn)指南”，從原材料到成品的每一個(gè)步驟都清晰明確。智能工廠的訂單、生產(chǎn)計(jì)劃和板材生產(chǎn)線直接串聯(lián)，形成數(shù)據(jù)包傳輸給系統(tǒng)。這種數(shù)據(jù)的高效傳輸和整合，使得鋼鐵的智能化生產(chǎn)在交付方面實(shí)現(xiàn)了敏捷化、準(zhǔn)時(shí)化和便捷化。例如，當(dāng)一個(gè)客戶下達(dá)了特殊規(guī)格的鋼鐵產(chǎn)品訂單時(shí)，系統(tǒng)能夠迅速根據(jù)訂單要求制定生產(chǎn)計(jì)劃，調(diào)整生產(chǎn)線參數(shù)，確保產(chǎn)品按時(shí)、高質(zhì)量地交付。這一過程不再像傳統(tǒng)生產(chǎn)那樣需要繁瑣的人工協(xié)調(diào)和漫長的調(diào)整時(shí)間，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的精準(zhǔn)度。

二、從“鋼鐵森林”到“3D立體”：現(xiàn)實(shí)與虛擬的融合，打造“數(shù)字工廠”

在南鋼智慧運(yùn)營中心，一塊巨大的數(shù)字大屏吸引著人們的目光。在這個(gè)大屏上，一塊小礦石逐漸成長為鋼筋鐵骨的全流程清晰可見，就像在觀看一部鋼鐵誕生的紀(jì)錄片。這里的每一座實(shí)體工廠，都在虛擬世界里被演化成了一個(gè)個(gè)“數(shù)字工廠”。南鋼常務(wù)副總裁徐曉春介紹說：“通過智慧中心項(xiàng)目的建設(shè)，南鋼以智慧運(yùn)營中心、鐵區(qū)一體化智慧中心、鋼軋一體化智慧中心和能源管控一體中心，形成了‘一腦三中心’的布局。”這種布局的意義重大，它實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模集控、無邊界協(xié)同、大數(shù)據(jù)決策、智能化運(yùn)營的變革。

以鐵區(qū)集控中心為例，這里采用了3D建模、虛擬仿真、人工智能和大數(shù)據(jù)分析等一系列先進(jìn)技術(shù)。通過這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，南鋼成功地實(shí)現(xiàn)了煉鐵生產(chǎn)從“無人化料場 - 燒結(jié) - 球團(tuán) - 焦化 - 高爐”的全流程優(yōu)化重組和技術(shù)創(chuàng)新。在這個(gè)過程中，現(xiàn)實(shí)中的“鋼鐵森林”被搬到了屏幕上，呈現(xiàn)在操作人員眼前的是一個(gè)三維立體、直觀可視的生產(chǎn)場景。工人只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)，就能遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對煉鐵生產(chǎn)的可控、可視、可判的智能化操作。這不僅提高了生產(chǎn)效率，還大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作風(fēng)險(xiǎn)。例如，在傳統(tǒng)的煉鐵生產(chǎn)中，工人需要在高溫、高粉塵的惡劣環(huán)境下頻繁地巡檢設(shè)備、調(diào)整參數(shù)，而現(xiàn)在，通過數(shù)字技術(shù)的遠(yuǎn)程操作，工人可以在舒適、安全的操作室里完成這些工作。

這種現(xiàn)實(shí)與虛擬融合的“數(shù)字工廠”模式，還為企業(yè)的管理和決策提供了強(qiáng)大的支持。通過對虛擬工廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析，企業(yè)管理者可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的問題，提前做出決策，調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。例如，如果在虛擬工廠中發(fā)現(xiàn)某個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗異常升高，管理者可以迅速定位問題所在，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化，從而降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益。

三、從“黑箱操作”到“百景千模”：構(gòu)建適合大型鋼鐵企業(yè)的數(shù)據(jù)體系

在鋼鐵生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式中，爐內(nèi)冶煉一直是一個(gè)看不見的“黑箱操作”。這就像是在一個(gè)封閉的黑盒子里進(jìn)行生產(chǎn)，工人和技術(shù)人員很難確切知道爐內(nèi)的具體反應(yīng)情況和生產(chǎn)狀態(tài)。然而，南鋼通過自身的技術(shù)研發(fā)，開發(fā)了138個(gè)智能應(yīng)用模型、456張自動(dòng)報(bào)表和1467幅畫面。這些智能應(yīng)用模型就像是一把把打開“黑箱”的鑰匙，讓鐵區(qū)生產(chǎn)變得直觀可見。

南鋼開展的“人工智能百景千模”工程更是在這一基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索大語言模型和AI圖像識別技術(shù)在不同業(yè)務(wù)場景中的應(yīng)用，旨在實(shí)現(xiàn)高層次的智能化和數(shù)字化運(yùn)營。在冶煉過程中，高爐爐溫預(yù)測模型發(fā)揮著重要作用。這個(gè)模型可以預(yù)測未來2小時(shí)鐵水中硅含量和趨勢，高爐工長通過這個(gè)預(yù)測結(jié)果，能夠提前發(fā)現(xiàn)冶煉過程中的潛在問題，如爐溫異常、成分偏差等，并及時(shí)采取改進(jìn)措施。這對于保證高爐煉鐵生產(chǎn)的長周期穩(wěn)定順行，以及實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)低耗的生產(chǎn)目標(biāo)具有至關(guān)重要的意義。

在產(chǎn)品研發(fā)方面，鋼鐵企業(yè)傳統(tǒng)的研發(fā)方式主要依賴技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，這種方式通常需要開展多輪次的實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)。這不僅導(dǎo)致研發(fā)成本居高不下，而且研發(fā)周期漫長。而如今，數(shù)字研發(fā)為鋼鐵產(chǎn)品研發(fā)帶來了全新的模式。通過仿真模擬、大數(shù)據(jù)模型、AI算法、知識圖譜等先進(jìn)技術(shù)，研發(fā)人員可以及時(shí)快速地掌握產(chǎn)品性能的影響規(guī)律，從而快速提高新材料成分及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。這種從傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)到快速的“數(shù)字試錯(cuò)”的轉(zhuǎn)變，大大縮短了研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。例如，在開發(fā)一種新型高強(qiáng)度耐磨鋼時(shí)，傳統(tǒng)研發(fā)可能需要進(jìn)行數(shù)十次甚至上百次的物理實(shí)驗(yàn)，而現(xiàn)在通過數(shù)字研發(fā)，只需要在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，然后再進(jìn)行少量的物理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，就能夠得到理想的產(chǎn)品成分和工藝參數(shù)。

鋼鐵行業(yè)一直以來都是重工業(yè)的典型代表，其生產(chǎn)過程往往伴隨著大規(guī)模的設(shè)備、復(fù)雜的工藝流程和大量的人力投入。然而，在數(shù)字時(shí)代，南京鋼鐵集團(tuán)通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，成功地解決了生產(chǎn)不可視、多環(huán)節(jié)難協(xié)同這兩個(gè)困擾傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)的痛點(diǎn)。如今的鋼鐵生產(chǎn)正在悄然向“輕”生產(chǎn)蛻變，這里的“輕”并不是指重量的減輕，而是指生產(chǎn)過程更加智能、高效、靈活，生產(chǎn)管理更加精細(xì)、精準(zhǔn)、可視化。這種數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅為南京鋼鐵集團(tuán)帶來了競爭優(yōu)勢，也為整個(gè)鋼鐵行業(yè)的未來發(fā)展提供了一個(gè)可借鑒的范例。

在數(shù)字時(shí)代的浪潮下，南京鋼鐵集團(tuán)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之旅展示了鋼鐵產(chǎn)業(yè)在新興數(shù)字技術(shù)推動(dòng)下的無限可能。從生產(chǎn)模式的創(chuàng)新到管理決策的優(yōu)化，從生產(chǎn)過程的可視化到研發(fā)效率的提升，數(shù)字技術(shù)正在全方位地重塑鋼鐵產(chǎn)業(yè)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信，鋼鐵產(chǎn)業(yè)將在數(shù)字時(shí)代煥發(fā)出更加耀眼的光芒，繼續(xù)為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的支撐。

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