代賢德 徐銓
特鋼之所以“特”，在于其高強(qiáng)度、高純凈度、高精度、高穩(wěn)定性4個(gè)方面極致的質(zhì)量要求。面對(duì)客戶(hù)定制化、快速響應(yīng)的需求，特鋼企業(yè)也存在敏捷研發(fā)協(xié)同難、工藝協(xié)同生產(chǎn)管控難、檢驗(yàn)與交付協(xié)同難的問(wèn)題。
為此，興澄特鋼始終秉承“特鋼是科技煉成的”技術(shù)理念，制訂了“數(shù)據(jù)鑄魂 AI革新特殊鋼工藝協(xié)同管理和創(chuàng)新”的整體方案。該方案于2024年底榮獲“第四屆智能制造創(chuàng)新大賽——原材料（鋼鐵）賽道”二等獎(jiǎng)，還被評(píng)為江蘇省數(shù)據(jù)要素X二等獎(jiǎng)、中信集團(tuán)第二屆“綻放杯”數(shù)字化應(yīng)用大賽“數(shù)據(jù)要素X”專(zhuān)題賽銀獎(jiǎng)。該方案目前已在興澄特鋼落地應(yīng)用。
據(jù)了解，該項(xiàng)目運(yùn)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、AI（人工智能）、5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)治理與安全體系，打造特鋼行業(yè)首個(gè)數(shù)智管控中心；自主研發(fā)100多個(gè)融合行業(yè)數(shù)據(jù)與工業(yè)機(jī)理的領(lǐng)域垂直模型，覆蓋全部核心生產(chǎn)工序；深度應(yīng)用數(shù)據(jù)要素與AI，打造“鐵、鋼、軋、能、環(huán)、研”六位一體智能制造體系，完成敏捷研發(fā)協(xié)同體系、工藝協(xié)同管理、質(zhì)量精準(zhǔn)追溯等場(chǎng)景應(yīng)用，共同推進(jìn)特殊鋼工藝協(xié)同管理和創(chuàng)新。
應(yīng)用場(chǎng)景一：基于AI賦能的敏捷研發(fā)。為滿(mǎn)足定制化、快速響應(yīng)的需求，興澄特鋼構(gòu)建了基于人工智能驅(qū)動(dòng)的敏捷研發(fā)協(xié)同體系；基于30年110萬(wàn)條特鋼產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)形成高質(zhì)量數(shù)據(jù)集，通過(guò)AI+建模分析與預(yù)測(cè)，整合形成產(chǎn)品知識(shí)庫(kù)，以關(guān)鍵指標(biāo)搜索，智能推薦設(shè)計(jì)方案，滿(mǎn)足客戶(hù)定制化個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)將新品研發(fā)周期縮短56.6%。
應(yīng)用場(chǎng)景二：基于數(shù)字孿生的全周期、全工藝、全業(yè)務(wù)多部門(mén)協(xié)同管控。興澄特鋼通過(guò)全面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建研發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)治理體系，融合全工序生產(chǎn)數(shù)據(jù)，貫通全業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建工廠(chǎng)、工序、設(shè)備、產(chǎn)品4級(jí)數(shù)字孿生體系，實(shí)現(xiàn)煉軋車(chē)間10余個(gè)部門(mén)的工藝協(xié)同管控與一體化調(diào)度。
應(yīng)用場(chǎng)景三：基于AI賦能的特鋼生產(chǎn)全面應(yīng)用。依托工藝流程及工藝標(biāo)準(zhǔn)，興澄特鋼將機(jī)理模型、數(shù)據(jù)模型和視覺(jué)模型進(jìn)行全面融合，實(shí)現(xiàn)全流程、全要素智能建模和多維度訓(xùn)練優(yōu)化，并在全工序進(jìn)行了模型應(yīng)用。
合金智能投料模型。特鋼之所以“特”，在于煉鋼過(guò)程中加入了合金成分，如何精確控制合金成分和成本是關(guān)鍵。為此，興澄特鋼自主研發(fā)“合金智能投料模型”，利用冶煉鋼液、合金成分等867條數(shù)據(jù)項(xiàng)，在4000多個(gè)鋼種中選取計(jì)算規(guī)則，實(shí)現(xiàn)配料加料一鍵完成，鋼液成分不合格率降低34.4%，累計(jì)年降本總量超4400萬(wàn)元。
鋼包吹氬模型。在煉鋼中，精準(zhǔn)的鋼包吹氬過(guò)程決定了特種鋼的純凈度。興澄特鋼自主研發(fā)鋼包吹氬模型，建立10多個(gè)工藝機(jī)理模型，采用AI視覺(jué)識(shí)別技術(shù)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)分析吹氬效果，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)響應(yīng)、調(diào)整吹氬參數(shù)，使鋼液純凈度提升0.2%。
連鑄全要素仿真分析模型。在連鑄過(guò)程中，興澄特鋼自主研發(fā)了基于工藝數(shù)字孿生的連鑄全要素仿真分析模型，模擬鋼水從液態(tài)凝固成固態(tài)的整個(gè)過(guò)程，使凝固點(diǎn)精準(zhǔn)定位，同時(shí)可以不斷調(diào)整拉速、壓下量、水冷流量，使鋼坯均勻成型、內(nèi)部無(wú)疏松，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的合格率。
特鋼產(chǎn)品關(guān)鍵性能實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。興澄特鋼整合產(chǎn)銷(xiāo)、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、工控系統(tǒng)等數(shù)據(jù)，融合匯聚形成工藝知識(shí)庫(kù)；建立特鋼研發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量；結(jié)合客戶(hù)指標(biāo)需求和產(chǎn)品特性，從上千個(gè)變量因子中鎖定145個(gè)過(guò)程變量因子，識(shí)別出21個(gè)關(guān)鍵因子；建立30多個(gè)性能預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)特性與生產(chǎn)工藝的雙向匹配、雙向預(yù)測(cè)。借助這一系統(tǒng)的有力支撐，興澄特鋼生產(chǎn)出超純凈軸承鋼，疲勞壽命達(dá)到7500萬(wàn)次，提升幅度達(dá)到241%。
特鋼產(chǎn)品質(zhì)量精準(zhǔn)管控。興澄特鋼建立質(zhì)量大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)與鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程融合，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理理念，構(gòu)建鋼軋一體化質(zhì)量跨工序管控系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)了廢品率降低47.3%，質(zhì)量分析時(shí)間縮短至秒級(jí)。
【新知】
提效益需有全流程思維
戚建國(guó)
該項(xiàng)目通過(guò)建立以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、以AI賦能的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，融合數(shù)據(jù)中臺(tái)、AI中臺(tái)、技術(shù)中臺(tái)、低代碼開(kāi)發(fā)、大模型應(yīng)用等技術(shù)，構(gòu)建鋼鐵行業(yè)全流程智能化解決方案，實(shí)現(xiàn)全要素?cái)?shù)據(jù)采集與融合、敏捷研發(fā)體系建設(shè)、大數(shù)據(jù)質(zhì)量精準(zhǔn)分析、能效平衡及優(yōu)化、全工藝數(shù)字孿生和大模型知識(shí)體系建設(shè)等應(yīng)用，形成全流程數(shù)字化轉(zhuǎn)型一體化解決方案。2024年，興澄特鋼實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提升14.4%，利潤(rùn)提升22.2%，交貨周期縮短20.3%，質(zhì)量損失減少46.7%。
該項(xiàng)目最大的亮點(diǎn)是構(gòu)建了“鐵、鋼、軋、能、環(huán)、研”六位一體智能制造體系，大規(guī)模部署超過(guò)100個(gè)先進(jìn)人工智能應(yīng)用模型，成功攻克了鐵鋼軋流程長(zhǎng)、黑箱制造環(huán)節(jié)多、復(fù)雜物理化學(xué)變化多、高保真數(shù)據(jù)難、模型開(kāi)發(fā)驗(yàn)證難等五大行業(yè)核心難題，實(shí)現(xiàn)了“高定制、高品質(zhì)、高效率、綠色低碳、低成本”的智慧運(yùn)營(yíng)模式，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其中，定制化訂單數(shù)量增長(zhǎng)35.3%，產(chǎn)品檢驗(yàn)不合格率降低47.3%，噸鋼能耗降低10.46%，充分展現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和AI革新在推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的重要作用。
《中國(guó)冶金報(bào)》（2025年02月27日 02版二版）
