丰富信息化内涵，全面支撑钢铁制造流程优化

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1、丰富信息化内涵，全面支撑钢铁制造流程优化冶金自动化研究设计院一、对钢铁工业信息化内涵的理解钢铁工业是典型的流程制造业。钢铁制造流程是影响钢铁企业资源、能源消耗和环境负荷的关键因素之一。具有工序多、流程复杂、资源/能源密集、制造链伴随大量的物质/能量排放以及环境界面复杂等特点。各工序、装备、技术环节的衔接、匹配决定了物质流、能量流和信息流的行程、速度和时间，直接影响生产流程的连续化、紧凑化和高效化程度，同时，进一步影响资（能）源的使用效率和环境负荷。通过信息化与工业化融合，可以全面支撑钢铁制造流程优化。有关信息化内涵应包括两方面内容，一是支撑钢铁制造生产线高效运行的信息

2、化系统，如企业资源计划系统、制造执行系统和能源管理系统，目前钢铁企业已普遍应用；二是支撑钢铁制造流程动态分析和系统优化的信息化系统，如奥钢联技术公司的LORA(LogisticOptimizationandRoutingAlgorithm)，用于钢厂生产过程和物流调控的分析，该系统可对多种类型的钢厂模式进行模拟和优化；德国西门子公司的综合仿真系统HYBREX(Hybridexpertsystemforoptimizedplantdesignandprocessoperation),对钢铁流程进行评估和优化，通过这些信息化系统支持生产线精准设计及运行后的评估分析和改进。

3、二、信息化支撑钢铁制造流程动态分析和系统优化由于采用流程仿真模拟、动态分析和系统优化等技术手段，发达国家在钢厂设计、工艺流程布置、工序间的衔接匹配方面要远远优于我们。同样的产品结构，生产效率比我国大约高20%以上。我国钢厂的设计和技术改造只能通过对不同工序装备的能力进行静态估算，加上工序之间的简单联接，形成一种粗放的生产流程。由于缺乏对整个钢铁流程全面、动态的分析、评估、验证的信息化系统，用这种设计方法构建出来的钢厂生产流程和工艺装备，在实际运行过程中往往出现前后工序的能力不匹配、功能不协调、信息难于顺畅，其运行效率、产品质量、投资效率很难优化。同时，在生产过程中，对

4、各工序生产路径的选择、各工序生产节奏的匹配、生产过程中设备故障影响和异常情况的处理，没有系统科学的决策支持手段，即使先进的工艺装备链接成的钢铁流程也很难产生应有的效益。在长期的研究、开发和生产实践中，人们越来越注意到由于钢厂生产流程的复杂性、多工序性等特点，钢厂生产流程的连续化，不能急于求成的追求把每种间歇操作的设备都改为连续化作业，也不能简单地追求直流贯通形式的条件下，通过工序功能优化和工序间（短程或长程）互相衔接和匹配关系的紧凑化、节律化、协同化等手段（即开发工序间的“界面技术”）来实现生产过程的连续化/准连续化，应该从高炉炼铁、连续铸钢、连续轧钢等关键工序开始，

5、逐步在整个生产流程扩展，形成准连续化/连续化的流程系统。当今国际钢铁工业新一轮钢厂结构优化认识到流程优化的根本重要性，钢铁工业的流程优化和市场竞争发展呈现以下趋势：从追求单体工艺装备的改造、改进的竞争力发展到研究流程综合集成的核心竞争力；从最终产品的市场竞争力提前到设计建设、改造战略上的竞争。冶金自动化研究设计院和钢铁研究总院长期从事钢铁制造流程优化方面的研究工作，先后承担了与本研究相关的国家自然科学基金、国家863攻关、省部级课题以及国际合作课题多项。其中，国家自然科学基金重点项目“钢铁工业生态化发展模式及评价体系”和“钢铁生产流程负荷环境评价”，建立了钢铁工业生态

6、化的基本概念、科学内涵。针对铁素流、碳素流、硫素流，研究了新一代钢铁制造流程物质流、能量流运动、耗散的一般规律，为构建新一代超大型钢铁联合企业整体设计、运行方案及能源和环境系统奠定了坚实的基础；初步建立了钢铁工业生态化和钢铁工业可持续发展的相关数据库及钢铁工业生态化评价指标、评价方法，为本项目的研究奠定了研究基础；国家863课题“分布式炼钢-连铸-热轧流程模拟系统”，系统模拟了炼钢、连铸和热轧生产物流过程，对钢铁流程动态模拟和仿真的软件结构和平台建设做了大量基础性工作；科技部攻关项目“高炉—转炉区段物流过程解析”、首秦“钢铁生产流程物流解析与优化研究”和“宝钢分公司炼

7、铁物质流及其流程系统的运行解析与优化研究”，对其实际生产流程中铁前区段（原料场-烧结和烧结-高炉）物流、时间和能量流解析，并进行高炉－转炉区段和转炉－连铸区段的系统解析，进而进行流程生产组织模式分析，提供全流程标准化作业体系。上述研究直接与企业生产运行结合，研究成果应用于宝钢、首钢、沙钢、珠钢、江阴兴澄特钢等钢铁企业的生产运行控制，并取得了很好的效果。一、信息化支撑钢铁制造流程高效运行支撑钢铁制造流程高效运行的信息化技术包括制造执行系统（MES）和能源管理系统(EMS)两个方面。冶金自动化研究设计院在这两个方面做了大量的研究开发工作，取得了丰硕技术成