科技日報記者 金鳳
走進(jìn)南京鋼鐵集團(tuán)有限公司（以下簡稱“南鋼”）智慧運(yùn)營中心，像翻開了一張鋼鐵世界的數(shù)字地圖：點擊“原料集群”選項，可以看到裝載鐵礦石的船舶在碼頭附近?？康臄?shù)量，以及煤、焦、礦三大原料通過皮帶系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)輸?shù)膶崟r情況；打開“煉鋼管理”頁面，就能實時看到每座轉(zhuǎn)爐的冶煉周期、冶煉時間、冶煉的鋼種等信息……
工欲善其事必先利其器。在南鋼，人工智能、5G、數(shù)字孿生等先進(jìn)數(shù)字技術(shù)與鋼鐵制造的深度融合，正在顛覆傳統(tǒng)的大規(guī)模鋼鐵生產(chǎn)與服務(wù)方式，重構(gòu)鋼鐵數(shù)字系統(tǒng)與生態(tài)。
近日，南鋼旗下的南京鋼鐵股份有限公司成功入選國家首批卓越級智能工廠。
數(shù)智化生產(chǎn)撬動南鋼效率變革的同時，科技創(chuàng)新的持續(xù)投入助力南鋼解決關(guān)鍵技術(shù)難題，聯(lián)袂產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，促進(jìn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合。目前，南鋼擁有有效專利3600件以上，為300多個大國重器和國家重大工程提供關(guān)鍵鋼材料。
“我們按照‘生產(chǎn)一代、儲備一代、研發(fā)一代’的戰(zhàn)略，營造創(chuàng)新文化，建立創(chuàng)新機(jī)制，激發(fā)創(chuàng)新活力。”南鋼黨委副書記王芳說。
數(shù)字孿生支撐鋼鐵工業(yè)大腦，定制化讓鋼產(chǎn)品染上“個性味”
行走在如今的南鋼，數(shù)字化建模、工業(yè)機(jī)器人、黑燈工廠已經(jīng)成為鋼鐵生產(chǎn)全流程的標(biāo)配。
進(jìn)入特鋼事業(yè)部第二煉鋼廠的數(shù)字工廠，車間頂部的10臺“天車”以及轉(zhuǎn)爐、連鑄機(jī)等關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備與車間現(xiàn)場實時同步，不僅能夠監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)備的實時狀態(tài)，還能夠追蹤鋼水的實時動向，如果發(fā)現(xiàn)有異常，系統(tǒng)會及時報警。
虛擬與現(xiàn)實的“一屏之隔”，是數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化技術(shù)串聯(lián)起的生產(chǎn)場景。
“我們匯聚了26條產(chǎn)線、210套系統(tǒng)、百萬個數(shù)據(jù)點位、上千個業(yè)務(wù)模型的數(shù)據(jù)，將虛擬和現(xiàn)實一一對應(yīng)，實現(xiàn)了從原料進(jìn)廠到成品出庫的全流程管控和產(chǎn)供銷、購儲運(yùn)的數(shù)字化、一體化管控?！蹦箱摂?shù)字應(yīng)用研究院技術(shù)專家榮慰介紹，這套智慧管理系統(tǒng)是行業(yè)首個跨空間、跨邊界、跨組織的“鋼鐵工業(yè)大腦”。
“十二五”以來，南鋼全面推進(jìn)智改數(shù)轉(zhuǎn)網(wǎng)聯(lián)工作，已累計投資超40億元。通過智能生產(chǎn)、智慧運(yùn)營、智慧互聯(lián)和數(shù)字服務(wù)等領(lǐng)域建設(shè)，初步實現(xiàn)一切業(yè)務(wù)數(shù)字化，以及關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備和工序數(shù)字化。過去五年，南鋼噸鋼質(zhì)量成本下降10%、研發(fā)成本降低20%，高端品種成材率提升5%，同時通過產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化協(xié)同，產(chǎn)業(yè)鏈整體成本下降3%。
數(shù)字化生產(chǎn)提質(zhì)增效的同時，也讓個性化定制成為可能。王芳介紹，南鋼整合國內(nèi)42家智能裝備廠商，自主設(shè)計建成了世界首座專業(yè)加工高等級耐磨鋼配件的“JIT（準(zhǔn)時制生產(chǎn)方式）+C2M（用戶驅(qū)動制造）”智能工廠，實現(xiàn)了像生產(chǎn)消費品一樣生產(chǎn)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品。
“在智能工廠中，客戶將部件的生產(chǎn)圖紙發(fā)給我們，我們能在線設(shè)計部件的規(guī)格、尺寸、開洞孔徑等參數(shù)，然后借助產(chǎn)線上的機(jī)器人，生產(chǎn)部件?！睒s慰解釋。
人工智能重塑生產(chǎn)流程，“百景千?！贬尫艛?shù)據(jù)活力
鋼材在正式出廠前，需要經(jīng)過質(zhì)量檢測。在南鋼的智能金相實驗室，一臺工業(yè)機(jī)器人正夾著一塊切好的鋼片，準(zhǔn)確地放到顯微鏡下，屏幕上很快出現(xiàn)鋼片的各種參數(shù)。
“金相智能識別技術(shù)將機(jī)器視覺技術(shù)與機(jī)器人系統(tǒng)相結(jié)合，在分析過程中，機(jī)器人按照預(yù)設(shè)程序自動完成樣品的制備、腐蝕、拍照等操作，然后利用算法分析和識別金相圖像，自動判斷金相組織的類型、等級等參數(shù)?！睒s慰介紹，與傳統(tǒng)人工金相檢測相比，該技術(shù)的檢驗效率能夠提升 50%。
作為行業(yè)內(nèi)最早開展人工智能應(yīng)用探索的企業(yè)之一，近年來，南鋼開展冶金行業(yè)全場景人工智能應(yīng)用探索，研發(fā)了鋼鐵數(shù)字研發(fā)與設(shè)計、質(zhì)量性能預(yù)報、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)等行業(yè)領(lǐng)先的人工智能應(yīng)用：利用工業(yè)視覺技術(shù)，系統(tǒng)過對鋼板邊部的無盲區(qū)檢測和鋼板厚度檢測，從而精準(zhǔn)定位、定量找出缺陷所在；利用時序預(yù)測技術(shù)，系統(tǒng)可以預(yù)測未來2小時鐵水含硅的數(shù)量和趨勢，趨勢命中率達(dá)96%，預(yù)報成功率達(dá)91%，數(shù)值命中率達(dá)79%；利用運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)，系統(tǒng)可以綜合分析余坯余材的性能、規(guī)格等多種要素，目前該系統(tǒng)可提高90%以上的工作效率。
“當(dāng)前南鋼的‘智改數(shù)轉(zhuǎn)網(wǎng)聯(lián)’已邁入第二階段，人工智能和數(shù)據(jù)資產(chǎn)化是南鋼未來幾年兩大著力點和主攻方向?！蓖醴冀榻B，南鋼正著重挖掘并放大“數(shù)據(jù)要素×”的倍增效應(yīng)，深入落實國家“人工智能+”行動。2024年初，南鋼啟動了“人工智能百景千?！比晷袆佑媱潱Ｍ磥砟軌?qū)⒋竽Ｐ妥鳛椤爸歉臄?shù)轉(zhuǎn)網(wǎng)聯(lián)”的新底座和數(shù)字交互新入口，通過自建算力平臺+公共智算中心的模式，支撐“百景千?！眻鼍奥涞亍?/p>
提高鋼鐵森林“含科量”，為大國重器鍛造鋼筋鐵骨
從世界第二大水電站“白鶴灘水電站”、我國第三代核電示范工程“華龍一號”，到免涂裝耐候鋼橋——川藏鐵路藏木雅魯藏布江特大橋、中國首艘豪華郵輪“愛達(dá)·魔都”號，到全球首個海上二氧化碳封存項目“挪威北極光項目”，它們有一個共同的特點，便是采用了南鋼的鋼材。
“目前南鋼每年研發(fā)投入保持3%以上，建立了國際級、國家級等高端研發(fā)平臺45個，與全球12個國家、82個科研院所開展產(chǎn)學(xué)研項目500余項，承擔(dān)國家重大項目等40余項。”南鋼科技質(zhì)量部聯(lián)席部長李翔介紹，南鋼著眼于鋼材領(lǐng)域的核心工藝、共性技術(shù)、前沿數(shù)字技術(shù)跟蹤與應(yīng)用探索等問題，已成立了新材料研究院、數(shù)字應(yīng)用研究院、人工智能研究院、產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院等機(jī)構(gòu)。
南鋼的創(chuàng)新文化和鼓勵創(chuàng)新的體制機(jī)制是企業(yè)保持創(chuàng)新活力的源泉。李翔表示，南鋼每年會支出3000萬元用于獎勵各項科技創(chuàng)新成果，同時推出“技術(shù)合伙人”制度，對于具有顛覆性創(chuàng)新、符合國家戰(zhàn)略的創(chuàng)新項目，給予至少5年的項目效益分成，激勵團(tuán)隊持續(xù)創(chuàng)新、優(yōu)化工藝、挖掘用戶潛在需求。
人才是創(chuàng)新的第一資源。南鋼也為科技人才開辟多元化成長通道，王芳介紹，“集團(tuán)內(nèi)設(shè)立了‘訪問工程師’項目，用于資助科研人員赴國外科研院所和高校開展3個月至半年的研究。同時，南鋼也鼓勵基層員工進(jìn)行微創(chuàng)新，每年還會對優(yōu)秀成果進(jìn)行評獎。”
作為行業(yè)龍頭企業(yè)，南鋼也帶動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，共同解決制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)難題。南鋼新材料研究院院長陳林恒介紹，“我們一邊密切關(guān)注市場需求，一邊聚焦國家重大發(fā)展需求和行業(yè)發(fā)展趨勢。隨著‘雙碳’目標(biāo)的提出，我們也在聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)和高校院所，探索在水電，核電，風(fēng)電，儲氫，碳捕集、利用與封存等領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的可行性?！?/p>
聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，激發(fā)全員創(chuàng)新動力，涵養(yǎng)創(chuàng)新生態(tài)，正讓南鋼在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)煥新中迸發(fā)勃勃生機(jī)。
