山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂投产于1984年，具备年产850万吨钢的能力。近年来，该厂紧盯智能制造前沿技术，加快智能化升级步伐，取得显著成效，为推动企业高质量发展提供了有力保障。其中，120吨转炉智能出钢、基于激光烟气分析的智能炼钢等技术达到世界先进水平，智能精炼填补国内空白，为国内钢铁企业推进智能制造提供了有益借鉴。

顶层设计系统化

该厂清晰地认识到，大力发展智能制造，建设智能工厂是大势所趋。该厂先后制定了《智能制造五年规划》、《智能制造示范产线实施方案》，稳步推进智能工厂建设，见图1。

炼钢厂智能化建设推进历程

在整体推进过程中，该厂也发现了几个比较突出的问题：一是工序间基础智能水平参差不齐，数据信息可靠度低，信息孤岛现象严重，未形成全链条一体化管控；二是受炼钢工序工艺流程复杂、工序间参数变化大以及数据信息多源异构等因素影响，贯穿于全流程的智能制造实施难度大；三是“平台化、生态化”能力建设不足，大数据分析、智能决策等与智能制造还有较大差距。为此，该厂在各个工序择点突破的基础上，着力推进“炼钢-精炼-连铸”智能制造示范产线建设，该项目也被纳入山东省智能制造示范项目。

自2020年以来，该厂在集合众智、集采众长的基础上，制定了《“智慧炼钢”创建纲要》，主要是通过“三路并进”打造智慧钢厂。一是坚持以人为本的文化体系，就是把智慧理念融入到企业文化，最终形成以先进的企业文化促进全员思维转变，推动智慧车间、智慧工序、智慧钢厂全面发展；二是坚持集约智能的生产体系，就是在所有生产环节中，综合运用5G、工业机器人等前沿技术，对日常生产经营的所有活动和需求，进行智慧感知、互联、处理和协调；三是坚持科学高效的管理体系，就是将管理实际需求与先进技术充分结合，确保业务流程更加规范、便捷、高效，逐步实现管理业务自决策自执行。

过程控制智能化

该厂致力于推进新旧动能转换，推进信息化、人工智能、大数据、物联网等先进技术在钢铁制造现场的融合落地，形成“智能+协同”生产制造模式，切实将“人、机、料、法、环”多维度连接起来，使上下道工序生产均衡高效、外部订单与内部生产无缝衔接。

智能精炼方面，该厂设计了“钢包全程吹氩自动对接、钢包自动加盖、数据自动测量”等工艺技术，为精炼工序创造条件。构建了精炼智能化冶金控制模型，包括温度预报模型、合金加料模型、成分预报模型、造渣模型、底吹氩模型等，全程吹氩测温取样机器人自动作业，确保了精炼工序的成分、温度合格率达到99%以上。

在智能连铸方面，该厂通过基础自动化应用、过程智能化控制管理，在各环节进行密集的集成与整合。开发了一系列关键技术，包括结晶器专家预报系统、倒角结晶器、三次冷却、角部钝化、智能机器人应用等技术。目前，正在推进无人连铸平台项目，目的是实现钢包水口液压缸拆装、中间包测温、取样、定氢、烧氧、覆盖剂投放、结晶器保护渣投放等操作的自动化控制。

管理协同智慧化

为了实现管理协同智慧化，该厂自主开发了“炼钢厂精益运营管控系统”，为生产调度、质量管理、设备及能源管理提供统一的数字化服务。在原来各专业模块化管理的基础上，重点对各工序的数据源进行了规范与统一，保持数据的唯一性和规范性，最终形成企业标准数据资源、单一数据资源，保证互联互通。然后根据专业需求进行能力层与应用层的开发，对数据深度分析、综合利用，科学决策，支撑各项业务不断持续优化。

一是建立智慧办公系统。它融合了数据中心、报表管理、公文审批、物流管理等多方面功能，具有集成化、个性化、流程化的特征。

二是建立安全管控信息系统。它涵盖了“基础管理、安全教育、隐患排查、应急管理、风险管控、职业卫生、现场5S”等专业管理模块，做到了客观评估并预警安全风险、隐患排查在线统计分析等。

三是建立智能排产管理系统。通过对实际生产数据进行分析，开发基于“规则+算法”的智能排产系统，实现生产作业计划的自动编制，优化了分钢种最佳工艺路径，促进炼钢产能释放，降低过程能源损失。

四是建立内部市场化信息管控系统。先后建立“价格、预算、计量、核算、考核”五大体系，将市场交易的竞争和风险机制引入内部管理。形成了厂级、车间级、班组级、个人四级市场主体，每个市场主体根据标准成本，核算出每炉次的成本盈亏情况，最后根据作业人员的不同角色，进行利润提取，利润每班叠加，纳入考核系统，实现了指标货币化管理、薪酬自动计算与分配。打造出一套具有炼钢特色的“一键式”绩效管理系统，实现薪酬的自动计算与分配。

五是建立质量跟踪专家判定系统，对生产过程中影响钢水、铸坯质量的参数和异常事件进行跟踪，确定各种异常对铸坯的影响程度和相应的处置办法，形成动态决策，提高质量管理追溯性和规范性。

六是建立设备运行综合管理系统，对设备点检、润滑、检修、故障、备件等五大模块进行融合，实现设备状态的预知、预控、预测、预评，达到设备管理的有效性、经济性和科学性。

七是建立能源信息管理系统，它包括高精度能源计量、能耗监测预警及分析、历史数据查询等功能，形成能源生态内外感知、精准控制，确保了能源的有效利用。

智能化产线建设降低了职工劳动强度，也促进了各项指标实现新突破。转炉碳温双命中率＞90%，智能炼钢比例＞96%，智能出钢成功率＞85%。其他指标如转炉石灰消耗、工序能耗等也有明显改善。

经过十余年的智能化产线建设，该厂也深刻认识到：

一是必须夯实基础：原料条件稳定性、设备计量精度、数据准确性是生产过程智能化的基础，必须做到精料供应、精准计量、精确数据；

二是必须做到强化管理：智能工厂建设不仅是技术层面的开发，更多的是管理能力的延伸，要通过持续的精益管理，保证整个系统的性能最优；

三是必须做到内外结合：完全依赖外部资源进行整体嫁接，难以实现自身的良好运用，建设过程需要以自身特点开展自我创新及合作实践；

四是逐步推动人机互动：繁重、重复且需要及时反馈的工作交由机器完成，而人可以集中精力进行更具创新的工作；

五是做到兼容并进：智能制造并非对原信息系统的完全否定，而是通过数据标准的整合与统一，做到系统的完善和兼容，实现数据的互联和共享；

六是追求共享协同：智能制造不是单一工序的建设目标，铁钢轧共同发力、一体运行才能发挥更大作用；

七是笃行久久为功：智能工厂不可一蹴而就，领导者的定力和毅力是关键。

本文摘选自《世界金属导报》2021年第8期B06

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