河钢集团唐钢公司( 以下简称“唐钢”) 属于城市钢厂，产城融合压力大，面临较大的环保压力。随着《河北省钢铁产业结构调整方案及有关事项的批复》的下发和钢铁产业转型升级的深入推进，为唐钢实施由内陆向沿海的产业转移和重组升级带来了重要的发展契机，唐钢积极推进企业产业的沿海布局，并将其内化为重塑企业综合竞争力的历史性机遇，并大力推动企业进行智能化技术的深度应用，从而提高少人化、无人化的智能制造水平。深入贯彻落实习近平总书记关于“坚决去、主动调、加快转”重要指示精神和河北省钢铁产业结构调整的具体实践，唐钢坚持新发展理念推动河钢转型升级高质量发展的重点示范项目，以产品结构的提档升级和客户结构的调整优化，构建了集智能装备和智能互联于一体的智能制造体系。
一、智能制造架构基础条件
唐钢集成冶金行业近年来最新技术研发成果，在原料、焦化、烧结、球团、高炉、转炉、轧钢、环保和公辅等全工序全流程中，采用 130 多项钢铁绿色制造技术和 230 余项前沿新工艺，建设大型化、现代化、智能化装备。包括智能化料场、4 × 7 m 焦炉、2 × 360 m2 烧结机、2 × 760 m2 带式球团焙烧机、3 座2 922 m3 高炉、2 座 200 t 转炉、3 座 100 t 转炉、1 条 2 050 mm 热轧带钢生产线、2 条精品棒材生产线、2 条高速线材生产线、1 条型钢生产线，冷轧配备了 2 030 mm 宽幅酸连轧、连退、涂镀、厚规格酸洗等产线。同时唐钢具备完善的信息自动化系统，产线基础自动化覆盖率 100% ，过程控制系统覆盖了炼铁、炼钢、热轧和冷轧等主要产线，企业园区网络和工业网络采用一体化设计，具备互联互通的链路条件。从主机安全、网络应用安全、终端安全等多方面考虑，为智能化体系构建了一个全面的网络安全保障基础环境。目前，唐钢全工序全流程具备数字化、智能化深度应用的数据底座和技术支撑。
二、总体实施架构
以物联网、云计算、大数据等新一代信息技术与先进制造技术的深度融合为基本路径，提高企业制造过程、全供应链管控、分析决策过程的智能化水平，构建集智能装备、智能工厂、智能互联于一体的智能制造体系，形成设备级、单元级、车间级、工厂级、企业级等协同体系，实现设计、生产、质量、能源、物流、销售、服务等功能块的智能制造管控模式，造就协同联动的五级智能制造一体化系统。系统在纵向上打通了从基础生产数据收集到生产经营决策整个生产业务链路，同时横向上从多场景、多维度的角度扩展了系统整体业务宽度，加强了生产管控力度。通过多业务流、多数据流实现功能环岛划分、业务场景链接与整体结构重组，形成多个数据生态圈并行存在、有序结合的智能制造架构。唐钢智能制造一体化架构如图 1 所示。数字化转型网www.szhzxw.cn
图 1 唐钢智能制造一体化架构
三、智能制造架构集成情况
1、铁－钢生产界面动态协同
铁钢区系统深度集成是唐钢在铁钢生产工序界面优化的一项尝试，以铁钢动态调度系统为核心，采用多目标寻优智能算法进行系统建模，实现整个铁钢调度执行过程的数字化、智能化。
铁钢区调度系统与炼铁 MES 交互高炉铁水生产计划、出铁实绩及质量信息，供铁钢区调度系统进行合理的铁水分配及炉次订单匹配。铁运采用机车位置跟踪、微机联锁等技术完成包架、机组运输动态管理，执行铁钢区调度系统的分铁计划，为铁包运输计算最优路径，提高铁包周转效率。根据铁钢区调度系统的浇次计划，炼钢 MES 计算出钢区各工序的生产计划，并与钢区二级共同完成生产情况跟踪。铁钢包管理主要功能包括铁包、钢包的识别及定位，钢包热成像监测，钢包内衬状态的检测等。基于定位和验证传感设备，进行钢包的识别以及天车和钢包车的实时跟踪; 通过红外摄像和 AI图像识别技术的应用，对生产状态的钢包进行 360°检测，实时掌握钢包内衬侵蚀状态，进行维修预警，防止漏钢事故。同时，提升钢包智能选用和保障生产安全性; 通过对铁、钢包使用履历的管理，向铁钢区调度系统提供铁包、钢包的可用列表情况与使用状态信息; 自动化天车系统主要完成铁包和钢包的吊运管理，应用天车吊包的挂钩识别辅助技术及天车导航系统，确保作业安全可控，保障工序间生产衔接的高效协同。数字化转型网www.szhzxw.cn
2、产销管理深度集成
产销系统一体化覆盖公司所有的钢轧产线，融合业务流程、工艺技术、质量管理等相关专业知识体系，规范生产要素、优化生产流程、提高订单执行效率。以钢轧 MES 为核心，内部集成 OD、计划、铁钢调度模块，外部集成 ERP、铁前 MES、铁运、物流、各产线工序二级系统、各库区天车系统，以客户订单为输入项在系统中完成订单设计展开、产线计划排程、铁钢需求衔接、钢区生产执行、轧区生产执行、过程质量管理、最终产品判定、库存管理、发运组织、质保书打印等，实现自销售订单下发后，钢后计划生产组织全覆盖，全面支撑定制化的生产组织模式，提升全流程按单生产的数字化、智能化水平。产销管理通过向上承接 ERP 的客户销售订单，从中获取产品大类、钢种、执行标准、最终用户、最终用途、规格、客户特殊需求等多个参数，进行产销内部生产订单转换，完成订单设计展开，生成铁水预处理、转炉、精炼、连铸、热轧等产品制造流程中各工序的产品参数、计划参数和工艺控制参数。根据产线生产能力、品种质量要求，为生产订单推荐最佳工艺路径，平衡产线设备负荷。通过与各生产二级控制系统集成，下发基于订单设计展开的工艺控制要求，确保全流程各工序产出品的质量满足订单要求。
通过与连铸及加热炉二级深度集成，结合订单设计展开工艺质量要求，协调钢轧上下游产线生产步调，提高订单板坯直装率，进而提升生产效率。通过与钢区、轧区天车系统的深度集成，对中间库、成品库资源进行合理利用，按照不同产出品的去向及订单属性进行库位分配及跺位码放，提高中间过程物流衔接和物流发运效率。质保书环节实现客户自助打印、随车打印、集中打印等多种交付方式，延伸服务链条，提升客户服务水平。数字化转型网www.szhzxw.cn
3、仓储－物流智慧运输集成
仓储 － 物流管理作为冶金制造流程的贯通环节，唐钢充分考虑了从原料采购进场到成品发货整个业务流程中的资金结算、运期排程、仓库存量预测、发货捡配等多场景业务需求，通过多系统配合的业务衔接模式完成整个仓储物流管控体系。采购进料业务的协同对接以 ERP 系统建立的采购计划、采购订单为业务切入点，建立了完整的原材料主数据管理体系。通过门禁系统、无人计量系统、废钢管理系统、物流系统、铁前 MES、热轧/长材产销系统的功能组成，形成完整的采购数据生态圈，在完成信息同步的同时，通过一体化采购计划的贯通，实现运输路线规划、原料质量管理、采购控制、库存预警、同步备料、降低库存资金占率。销售发货业务以 ERP 系统下达的交货单为业务起始，配合成品库无人天车、产销系统、物流系统、智能计量系统、门禁系统、质保书系统形成柔性的业务衔接。在实现智能无人捡配、提前配货、运输路线规划、无人计量、自动调差、出厂差异报警、外库物流管理系统、自动票据打印等业务需求的同时，对整个发货过程进行过程存录，形成完整的执行、监管和统计业务环路，提高转载、运输执行效率，加强物料配送管理，减少周转过程，降低物料因多次装卸产生的费用。数字化转型网www.szhzxw.cn
4、质量设计 － 生产一贯制应用集成
唐钢的质量管控以满足用户需求为前提，搭建全覆盖、闭环的质量管理流程，实现质量从事后检测向事中控制和事前设计逐步前移的机制，形成了完整的质量价值链体系，用以全面解决用户在订货中提出的各类特殊要求，并整体性地实现产品在制造过程中按宏观最终用途、细分最终用途及使用环境要求来组织生产，真正实现用户定制化、个性化和规模化的组织生产。整个质量管控过程根据 EＲP 系统下达的订单产品信息，通过产销系统 OD 模块进行产品质量设计和工序质量设计，将质量要求下达到生产过程相关工序的 L2。各个工序的 L2 按照质量要求进行生产，并将采集到的实际质量工艺参数传送到质量管理体系进行质量评估与判定。如果已完成工序的实际质量与所要求的质量存在偏差，可通过动态质量设计对后续工序的质量控制进行动态调整，从而尽可能弥补前工序的质量偏差，真正实现自主检查和机动观察相结合的质量监督管理模式。
5、能源－环保工厂智能管控
唐钢以“绿色制造”为导向，建立了一套完善的智能能源环保体系，本着“绿色生产，持续发展”的战略方针，以能源系统配合基础设备仪表、PLC 等自动化基础设备，建立了一套完整的能源收集、分析、监管平台。从成本、环保、生产监控等多个角度，对能源消耗进行全方位、无死角的统计与监控，并配合环保系统，对厂区内的能源关键放散点进行实时检测和管理 从能源技术、能源质量、能源设备和环保监测多个角度出发，掌握能源生产体系的状态，对能源生产运营体系进行专业调控。数字化转型网www.szhzxw.cn
四、结语
唐钢作为我国钢铁行业第一个全流程智能化试点单位，依托“中国制造 2025”指导方向，构建了一种强化流程协同、多目标优化和各层级互联互通的五级智能制造一体化系统功能架构。这一示范工厂的成功实践为国内钢铁行业智能制造积累了丰富的经验，进而推动整个钢铁行业智能制造的发展。
本文由数字化转型网（www.szhzxw.cn）转载而成，原文刊载于《河北冶金》2023年8月 作者：唐山钢铁集团有限责任公司 李晓刚 王映红 张雪松；编辑/翻译：数字化转型网默然。
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