我國冶金自動化發(fā)展?fàn)顩r
�。ǎ保┗A(chǔ)自動化和過程控制系統(tǒng)
在基礎(chǔ)控制方面，以PLC、DCS、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為代表的計(jì)算機(jī)控制取代了常規(guī)模擬控制，在冶金企業(yè)全面普及。近年發(fā)展起來的現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)逐步在冶金自動化系統(tǒng)中應(yīng)用，分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)替代集中控制成為主流。
在控制算法上，重要回路控制普遍采用PID算法，智能控制、先進(jìn)控制在電爐電極升降控制、連鑄結(jié)晶器液位控制、加熱爐燃燒控制、軋機(jī)軋制力控制等方面有了初步應(yīng)用，取得了一定成果。
在檢測方面，與回路控制、安全生產(chǎn)、能源計(jì)量等相關(guān)的流量、壓力、溫度、重量等信號的檢測儀表的配備比較齊全；高爐的軟熔帶形狀與位置、高爐爐缸渣鐵液位、煉鋼過程的熔池鋼水含碳量和溫度、連續(xù)鑄鋼過程的結(jié)晶器鋼坯拉漏預(yù)報(bào)、鋼材質(zhì)量和機(jī)械性能預(yù)報(bào)等軟測量技術(shù)取得了初步成果。
在電氣傳動方面，用于節(jié)能的交流變頻技術(shù)普遍采用；國產(chǎn)大功率交、直流傳動裝置在軋線上得到成功應(yīng)用。
在過程控制方面，計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)普及率有較大幅度提高，根據(jù)最近中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的調(diào)查結(jié)果，按冶金工序劃分，57.54%的高爐、56.39%的轉(zhuǎn)爐、58.56%的電爐、 60.08%的連鑄、 74.5%的軋機(jī)采用計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)。把工藝知識、數(shù)學(xué)模型、專家經(jīng)驗(yàn)和智能技術(shù)結(jié)合起來，在煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等典型工位的過程模型和過程優(yōu)化方面取得了一定的成果，如高爐煉鐵過程優(yōu)化與智能控制系統(tǒng)、有副槍轉(zhuǎn)爐動態(tài)數(shù)學(xué)模型、電爐供電曲線優(yōu)化、智能鋼包精煉爐控制系統(tǒng)、連鑄二冷水優(yōu)化設(shè)定、軋機(jī)智能過程參數(shù)設(shè)定等等。
（２）信息化
根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的調(diào)查結(jié)果，10%左右的煉鐵工序、25%左右的煉鋼工序、50%左右的軋鋼工序采用了生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。冶金企業(yè)逐步認(rèn)識到MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）的重要性，在綜合應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)、專家系統(tǒng)和流程仿真等技術(shù)，協(xié)調(diào)生產(chǎn)線各工序作業(yè)，進(jìn)行全線物流跟蹤、質(zhì)量跟蹤控制、成本在線控制、設(shè)備預(yù)測維護(hù)等方面取得了初步成果。
隨著企業(yè)管理水平的不斷提高，“信息化帶動工業(yè)化”在冶金企業(yè)成為共識，企業(yè)信息化方興未艾，受到企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)高度重視，各企業(yè)紛紛開始信息化規(guī)劃和建設(shè)，很多企業(yè)已經(jīng)構(gòu)造了企業(yè)信息網(wǎng)，為企業(yè)信息化奠定了良好的基礎(chǔ)。根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會報(bào)告，“我國鋼年產(chǎn)量500萬噸以上的8家企業(yè)100%上了信息化的項(xiàng)目，鋼年產(chǎn)量50萬噸以上的58家企業(yè)中有45家上了企業(yè)信息化的項(xiàng)目，占77.6%”。
寶鋼股份、武鋼、寶鋼集團(tuán)不銹鋼分公司等企業(yè)建成了主要產(chǎn)線的MES和產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)。寶鋼集團(tuán)不銹鋼分公司在鋼鐵企業(yè)率先建成了企業(yè)生產(chǎn)指揮駕駛艙。鋼鐵企業(yè)信息化已經(jīng)從信息的整合深入到知識的挖掘。寶鋼在建立生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)倉庫和知識獲取方面走在了國內(nèi)同行的前列，開發(fā)了綜合數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)、基于數(shù)據(jù)挖掘的質(zhì)量分析技術(shù)、基于數(shù)據(jù)倉庫的客戶服務(wù)知識庫，創(chuàng)建了智能質(zhì)量設(shè)計(jì)知識庫，取得了顯著的成果。
冶金自動化技術(shù)在信息化、自動化技術(shù)的推動和冶金行業(yè)可持續(xù)發(fā)展需求的拉動雙重機(jī)制作用下，必將取得更大進(jìn)展，主要發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下方面：
1）基礎(chǔ)自動化和過程控制系統(tǒng)
冶金流程在線連續(xù)檢測和監(jiān)控系統(tǒng)。采用新型傳感器技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、軟測量技術(shù)、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)處理技術(shù)、冶金環(huán)境下可靠性技術(shù)，以關(guān)鍵工藝參數(shù)閉環(huán)控制、物流跟蹤、能源平衡控制、環(huán)境排放實(shí)時(shí)控制和產(chǎn)品質(zhì)量全面過程控制為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)冶金流程在線檢測和監(jiān)控系統(tǒng)，包括鐵水、鋼水及熔渣成分和溫度檢測和預(yù)報(bào)，鋼水純凈度檢測和預(yù)報(bào)，鋼坯和鋼材溫度、尺寸、組織、缺陷等參數(shù)檢測和判斷，全線廢氣和煙塵的監(jiān)測等。
冶金過程關(guān)鍵變量的高性能閉環(huán)控制�；跈C(jī)理模型、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)測控制、專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、支撐矢量機(jī)（SVM）等技術(shù)，以過程穩(wěn)定、提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為目標(biāo)，在上述關(guān)鍵工藝參數(shù)在線連續(xù)檢測基礎(chǔ)上，建立綜合模型，采用自適應(yīng)智能控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)冶金過程關(guān)鍵變量的高性能閉環(huán)控制。包括高爐順行閉環(huán)專家系統(tǒng)、鋼水成分和溫度閉環(huán)控制、鑄坯和鋼材尺寸和組織性能閉環(huán)控制等。
大功率高性能電氣傳動。采用新型電力電子元件，大功率高性能的交直交變頻傳動、高中壓變頻傳動和超大功率交交變頻傳動。
2）企業(yè)信息化
冶金流程的全息集成。實(shí)現(xiàn)鐵-鋼-軋橫向數(shù)據(jù)集成和相互傳遞，實(shí)現(xiàn)管理-計(jì)劃-生產(chǎn)-控制縱向信息集成，同時(shí)，整合生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)倉庫，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提供生產(chǎn)管理控制的決策支持。
計(jì)算機(jī)全流程模擬，實(shí)現(xiàn)以科學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和制造。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和計(jì)算力學(xué)技術(shù)，基于各種冶金模型，進(jìn)行流程離線仿真和在線集成模擬，生成一個(gè)分布式、網(wǎng)絡(luò)化、集成的“虛擬工廠”軟件系統(tǒng)環(huán)境，通過人機(jī)交互和協(xié)同計(jì)算，模擬鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程。支持生產(chǎn)組織優(yōu)化、生產(chǎn)流程優(yōu)化、新生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品開發(fā)優(yōu)化。
提升鋼鐵生產(chǎn)制造智能。在生產(chǎn)組織管理方面，基于事例推理、專家知識的生產(chǎn)計(jì)劃與運(yùn)籌學(xué)中網(wǎng)絡(luò)規(guī)則技術(shù)，提供快速調(diào)整作業(yè)計(jì)劃的手段和能力，以提高生產(chǎn)組織的柔性和敏捷化程度；根據(jù)各工序參數(shù)，自動計(jì)算各工序的生產(chǎn)順序計(jì)劃及各工序的生產(chǎn)時(shí)間和等待時(shí)間，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的全線跟蹤和控制，并能根據(jù)現(xiàn)場要求和專家知識，進(jìn)行靈活的調(diào)整；異常情況下的重組調(diào)度技術(shù)以及在多種工藝路線情況下，人機(jī)協(xié)同動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度。在質(zhì)量管理方面，基于數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)計(jì)算與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行預(yù)報(bào)、跟蹤和分析；根據(jù)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)，判定在生產(chǎn)中發(fā)生的品質(zhì)異常。在設(shè)備管理方面，采用生產(chǎn)設(shè)備的故障診斷與預(yù)報(bào)技術(shù)，建立設(shè)備故障、壽命預(yù)報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)預(yù)測維護(hù)。在成本控制方面，采用數(shù)據(jù)挖掘與預(yù)報(bào)技術(shù)，建立動態(tài)成本模型預(yù)測生產(chǎn)成本；利用動態(tài)跟蹤控制技術(shù)，優(yōu)化原材料的配比、能源介質(zhì)的供應(yīng)、產(chǎn)線定修制度、生產(chǎn)的調(diào)度管理，動態(tài)核算成本，以降低生產(chǎn)成本。
能源管理和優(yōu)化系統(tǒng)。針對新一代可循環(huán)鋼鐵制造流程， 采用能源介質(zhì)和主要能效設(shè)備在線監(jiān)測、能源負(fù)荷預(yù)測和能源供需平衡分析、能源結(jié)構(gòu)和調(diào)度優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，形成能源在線監(jiān)測裝置、能效分析工具和企業(yè)級能源優(yōu)化系統(tǒng)。
企業(yè)信息集成到行業(yè)信息集成。信息化的目的之一是實(shí)現(xiàn)信息共享，在有效競爭前提下趨利避害，在企業(yè)信息化編碼體系標(biāo)準(zhǔn)化、企業(yè)異構(gòu)數(shù)據(jù)/信息集成基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)協(xié)作制造企業(yè)信息集成，全行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及宏觀調(diào)控信息系統(tǒng)，直至全球行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及宏觀調(diào)控信息系統(tǒng)。
管控一體化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能管理（Real Performance Management）。協(xié)調(diào)供產(chǎn)銷流程，實(shí)現(xiàn)從訂貨合同到生產(chǎn)計(jì)劃、制造作業(yè)指令、到產(chǎn)品入庫出廠發(fā)運(yùn)的信息化。生產(chǎn)與銷售連成一個(gè)整體，計(jì)劃調(diào)度和生產(chǎn)控制有機(jī)銜接；質(zhì)量設(shè)計(jì)進(jìn)入制造，質(zhì)量控制跟蹤全程，完善PDCA質(zhì)量循環(huán)體系；成本管理在線覆蓋生產(chǎn)流程，資金控制實(shí)時(shí)貫穿企業(yè)全部業(yè)務(wù)活動，通過預(yù)算、預(yù)警、預(yù)測等手段，達(dá)到事前和事中的控制。
知識管理和商業(yè)智能。利用企業(yè)信息化積累的海量數(shù)據(jù)和信息，按照各種不同類型的決策主題分別構(gòu)造數(shù)據(jù)倉庫，通過在線分析和數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)有關(guān)市場、成本、質(zhì)量等方面數(shù)據(jù)—信息—知識的遞階演化，并將企業(yè)常年管理經(jīng)驗(yàn)和集體智慧形式化、知識化，為企業(yè)持續(xù)發(fā)展和生產(chǎn)、技術(shù)、經(jīng)營管理各方面創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的核心知識和規(guī)律性的認(rèn)識基礎(chǔ)。 |
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