鋼鐵、重機、信息行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新 共同推進鋼鐵裝備的數(shù)字化轉型
我們現(xiàn)在所處的時代是數(shù)字時代，數(shù)據(jù)是當今時代的核心資源。就像農(nóng)業(yè)時代的土地、工業(yè)時代的能源一樣，數(shù)據(jù)已成為數(shù)據(jù)時代全球新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點、改變國際競爭格局的新變量。隨著數(shù)字時代的來臨，人們認識客觀世界的方法論也發(fā)生了重大改變。由過去的“理論推理”“實驗驗證（試錯法）”“模擬擇優(yōu)”發(fā)展為數(shù)字時代的“海量數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)分析”的新方法。在這一階段，人們依賴于海量數(shù)據(jù)的獲得，計算、存儲資源的低成本和高效利用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅動價值創(chuàng)造，高效率、低成本地解決了各領域、各行業(yè)的難題，實現(xiàn)了人類認識領域的巨大跨越。
鋼鐵行業(yè)的發(fā)展依靠重型裝備制造業(yè)、信息行業(yè)提供的裝備與技術的支撐。在共同面臨數(shù)字化轉型宏偉任務的今天，三個行業(yè)必須協(xié)同創(chuàng)新、融合發(fā)展，將數(shù)字技術與鋼鐵行業(yè)與裝備制造業(yè)深度融合，充分發(fā)揮鋼鐵工業(yè)海量數(shù)據(jù)和豐富應用場景優(yōu)勢以及數(shù)據(jù)分析的放大、倍增、疊加作用，賦能鋼鐵行業(yè)和裝備制造業(yè)轉型升級，共同打造出鋼鐵行業(yè)、重型裝備制造業(yè)的數(shù)字化新天地。
面對這種形勢，國內(nèi)外冶金裝備制造廠家和鋼鐵行業(yè)的設計部門，已經(jīng)提出了全面貫通“數(shù)字化設計—數(shù)字化制造—數(shù)字化交付—數(shù)字化運維—全生命周期數(shù)字化管理”的冶金裝備數(shù)字化轉型的思想。在設計階段，他們通過建立“冶金裝備+被加工物料”的數(shù)字孿生，模擬冶金加工生產(chǎn)過程，設計、建造數(shù)字化冶金與加工裝備，并在用戶廠進行安裝、調(diào)試及投產(chǎn)。
這些設備以及安裝于設備上的傳感器與執(zhí)行機構，在生產(chǎn)廠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構下投產(chǎn)運行，并在服役的全生命周期內(nèi)進行數(shù)字化、智能化的生產(chǎn)活動。為了生產(chǎn)最優(yōu)產(chǎn)品，還需對設備進行嚴格的管理，實現(xiàn)智能化的預測性的診斷、檢查、維護、保養(yǎng)和維修，防患于未然，保證設備無故障地安全運轉。因此，設備上配備包括多維感知的傳感系統(tǒng)在內(nèi)的感知系統(tǒng)。
這些傳感器分為兩類，一類傳感器用于采集設備生產(chǎn)過程中的大數(shù)據(jù)，并將這些信息傳送到設備邊緣處的數(shù)字孿生分析系統(tǒng)，經(jīng)過數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、精準決策，再反饋到生產(chǎn)過程中去，形成閉環(huán)賦能，驅動基礎自動化系統(tǒng)的執(zhí)行機構完成相關的控制任務。另一類傳感器用于測量設備的服役信息，提供給設備的運維系統(tǒng)，進行設備可靠性分析、設備狀況預測與故障診斷以及必要的預維修等工作，使設備始終處于健康、正常的狀態(tài)，精準、安全地完成生產(chǎn)任務。這樣一來，鋼鐵生產(chǎn)過程將由響應制造向預測制造轉變，由事后處置向事前預防預判轉變，由自動化向數(shù)字化、智能化轉變。
這些裝備在冶金廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大平臺的管理下，建立起更高效的企業(yè)運營與管理模式。位于邊緣處的數(shù)字孿生發(fā)揮其自學習、自適應的能力，不斷依據(jù)實時大數(shù)據(jù)所反映出的客觀條件變化對自身進行修正。數(shù)字孿生與生產(chǎn)線上的物理裝備相互映射，反饋循環(huán)，指揮基礎自動化系統(tǒng)的執(zhí)行機構進行各種高保真度的控制操作，精準地實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的各種功能，賦能鋼鐵生產(chǎn)過程。
但是，上述基礎自動化操作指令的執(zhí)行需要生產(chǎn)、設備、能源、物流、安防等方面高效率的綜合調(diào)度、管理作為支撐和保證。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大平臺在云中設置了資源配置與管理平臺，完成機械裝備在內(nèi)的各類資源的調(diào)度分配。
這個機械裝備的資源配置與管理平臺“拉得動”“轉得穩(wěn)”“打得準”，可以始終如一，一絲不茍地精準工作，滿足基礎自動化系統(tǒng)的需求，及時、準確、保質、保量地完成規(guī)定的生產(chǎn)操作任務。
同時，這個機械裝備的資源配置和管理平臺利用大數(shù)據(jù)和“冶金裝備+被加工物料”的數(shù)字孿生，對冶金和加工裝備進行各種負荷狀態(tài)、變形與力學參數(shù)、溫度條件、損傷和腐蝕磨損情況進行強度、疲勞、損傷等方面分析和可靠性驗證，保證設備的安全、穩(wěn)定、可靠運行；對重要的變化趨勢，能夠進行分析、診斷，確定原因，進行相應的操作指導，必要時發(fā)出預警，或安排預維修。
對于各類產(chǎn)品出現(xiàn)的損傷缺陷，若分析認為涉及設備方面的問題，也要及時警告，及時處理。應用這套系統(tǒng)的AR、VR等虛擬化技術可以進行產(chǎn)線的虛擬操作、設備虛擬裝配、智能點檢，浸入式培訓、應急事件演練等培訓工作，將增強生產(chǎn)廠員工對智能化、數(shù)字化的理解和應用能力，強化設備的數(shù)字化管理，提高可靠、精準運維的水平。
由于需求的倒逼和牽引，冶金裝備的數(shù)字化轉型目前在冶金企業(yè)已經(jīng)引起了足夠的重視和關切。工業(yè)和信息化部發(fā)布的《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》文件中，針對鋼鐵行業(yè)的重點和難點，明確指出：“鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉型重點是聚焦設備維護低效化、生產(chǎn)過程黑箱化、下游需求碎片化、環(huán)保壓力加劇化等痛點，以工藝優(yōu)化為切入點，加速向設備運維智能化、生產(chǎn)工藝透明化、供應鏈協(xié)同全局化、環(huán)保管理清潔化等方向數(shù)字化轉型?！?/p>
許多企業(yè)正在建設工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺和設備管理與運維系統(tǒng)，他們明確提出“建設鋼鐵工業(yè)智慧大腦”。與冶金相關的設計、研究單位和高校也開展了不同程度的研究工作，已經(jīng)在一些方面取得進展，甚至突破。
當前一項重要的工作是按照工信部的文件，“開展兩化融合度、兩化融合管理體系、數(shù)字化轉型、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)（CPS）、數(shù)字孿生、數(shù)字化供應鏈、設備上云、數(shù)據(jù)字典、制造業(yè)數(shù)字化仿真、工業(yè)信息安全等重點領域國家標準、行業(yè)標準和團體標準制修訂工作?！蓖ㄟ^標準的制訂、修訂以及廣泛的學習和理解，進一步明確數(shù)字化轉型的方向、目標、路徑、任務、驗收標準，匯聚各方力量，打造集約高效、經(jīng)濟適用、智能綠色、安全可靠的現(xiàn)代化創(chuàng)新基礎設施體系，推動鋼鐵行業(yè)高質量發(fā)展。這應當是目前最緊迫的問題。
冶金裝備制造業(yè)也正在進行數(shù)字化轉型的工作。他們針對冶金裝備的“數(shù)字化設計—數(shù)字化制造—數(shù)字化交付—數(shù)字化運維—全生命周期數(shù)字化管理”，加強裝備制造業(yè)的信息化、數(shù)字化技術隊伍的建設，并與鋼鐵行業(yè)、信息行業(yè)合作，努力提高冶金裝備數(shù)字化、自動化水平，實現(xiàn)行業(yè)的數(shù)字化轉型。
有志于鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉型的信息行業(yè)人員，要深入到鋼鐵企業(yè)和裝備制造企業(yè)中，與企業(yè)里這些領域的專家結合，不斷學習掌握鋼鐵領域的專業(yè)知識，將掌握的數(shù)字技術與實體經(jīng)濟結合，推動鋼鐵與裝備制造兩個行業(yè)的快速發(fā)展。
鋼鐵、重機、信息行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，共同推進鋼鐵裝備的數(shù)字化轉型，是我們?nèi)齻€行業(yè)的共同奮斗目標。只要我們遵照國家技術創(chuàng)新體系的要求，堅持“企業(yè)為主體，市場為導向，產(chǎn)學研深度融合”，大力實行學科交叉、行業(yè)協(xié)同、工藝—裝備—產(chǎn)品—服務一體化創(chuàng)新，鋼鐵、重機、信息行業(yè)一定會協(xié)同發(fā)展，共享共榮，共創(chuàng)我們國家的美好未來！
