代賢德 徐銓
特鋼之所以“特”，在于其高強度、高純凈度、高精度、高穩(wěn)定性4個方面極致的質(zhì)量要求。面對客戶定制化、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、檢驗與交付協(xié)同難的問題。
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，還被評為江蘇省數(shù)據(jù)要素X二等獎、中信集團第二屆“綻放杯”數(shù)字化應(yīng)用大賽“數(shù)據(jù)要素X”專題賽銀獎。該方案目前已在興澄特鋼落地應(yīng)用。
據(jù)了解，該項目運用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、AI（人工智能）、5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等先進技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)治理與安全體系，打造特鋼行業(yè)首個數(shù)智管控中心；自主研發(fā)100多個融合行業(yè)數(shù)據(jù)與工業(yè)機理的領(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)追溯等場景應(yīng)用，共同推進特殊鋼工藝協(xié)同管理和創(chuàng)新。
應(yīng)用場景一：基于AI賦能的敏捷研發(fā)。為滿足定制化、快速響應(yīng)的需求，興澄特鋼構(gòu)建了基于人工智能驅(qū)動的敏捷研發(fā)協(xié)同體系；基于30年110萬條特鋼產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)形成高質(zhì)量數(shù)據(jù)集，通過AI+建模分析與預(yù)測，整合形成產(chǎn)品知識庫，以關(guān)鍵指標(biāo)搜索，智能推薦設(shè)計方案，滿足客戶定制化個性化需求，實現(xiàn)將新品研發(fā)周期縮短56.6%。
應(yīng)用場景二：基于數(shù)字孿生的全周期、全工藝、全業(yè)務(wù)多部門協(xié)同管控。興澄特鋼通過全面進行數(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、工序、設(shè)備、產(chǎn)品4級數(shù)字孿生體系，實現(xiàn)煉軋車間10余個部門的工藝協(xié)同管控與一體化調(diào)度。
應(yīng)用場景三：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)，興澄特鋼將機理模型、數(shù)據(jù)模型和視覺模型進行全面融合，實現(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，在4000多個鋼種中選取計算規(guī)則，實現(xiàn)配料加料一鍵完成，鋼液成分不合格率降低34.4%，累計年降本總量超4400萬元。
鋼包吹氬模型。在煉鋼中，精準(zhǔn)的鋼包吹氬過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多個工藝機理模型，采用AI視覺識別技術(shù)實時精準(zhǔn)分析吹氬效果，實現(xiàn)秒級響應(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)的整個過程，使凝固點精準(zhǔn)定位，同時可以不斷調(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)鍵性能實時預(yù)測。興澄特鋼整合產(chǎn)銷、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庫；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)合客戶指標(biāo)需求和產(chǎn)品特性，從上千個變量因子中鎖定145個過程變量因子，識別出21個關(guān)鍵因子；建立30多個性能預(yù)測模型，實現(xiàn)指標(biāo)特性與生產(chǎn)工藝的雙向匹配、雙向預(yù)測。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，疲勞壽命達到7500萬次，提升幅度達到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，將大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)與鋼鐵生產(chǎn)過程融合，結(jié)合現(xiàn)場質(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)；實現(xiàn)了廢品率降低47.3%，質(zhì)量分析時間縮短至秒級。
【新知】
提效益需有全流程思維
戚建國
該項目通過建立以數(shù)據(jù)驅(qū)動、以AI賦能的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，融合數(shù)據(jù)中臺、AI中臺、技術(shù)中臺、低代碼開發(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，實現(xiàn)全要素數(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，興澄特鋼實現(xiàn)產(chǎn)量提升14.4%，利潤提升22.2%，交貨周期縮短20.3%，質(zhì)量損失減少46.7%。
該項目最大的亮點是構(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100個先進人工智能應(yīng)用模型，成功攻克了鐵鋼軋流程長、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、模型開發(fā)驗證難等五大行業(yè)核心難題，實現(xiàn)了“高定制、高品質(zhì)、高效率、綠色低碳、低成本”的智慧運營模式，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。其中，定制化訂單數(shù)量增長35.3%，產(chǎn)品檢驗不合格率降低47.3%，噸鋼能耗降低10.46%，充分展現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動和AI革新在推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的重要作用。
《中國冶金報》（2025年02月27日 02版二版）
