冶金企业管理现代化创新成果 ​​中信泰富特钢：构建沿江沿海多基地多工序数智制造协同中心

时间：2025-03-06 03:36:21 来源：江南体育中国官方网站

　　钱刚、李国忠、高国华、张宏星、白先送、刘晓萍、戚建国、李波、刘旦、顾庆华、刘瑞凡、叶红良、徐侃、文宇、李萌涛

　　中信泰富特钢是中信旗下的子公司，是世界最大、国内竞争力最强，年产2000万吨的精品特殊钢生产基地。旗下含兴澄特钢等8家企业 ，整个集团形成了沿江沿海的产业战略布局。兴澄高炉所需的原料—球团矿其实是来自旗下的扬州特材；焦炭全部来自铜陵特材，上下游原料质量信息、物流信息急需共享，提前预知，有高炉工序 的4个生产基地空间跨度大，全局诊断和优化协同难，更需要数据相互连通，开放共享。这是本项目的内需。

　　党的二十大提出，“加快发展数字化的经济，促进数字化的经济和实体经济深层次地融合”。冶金企业安全生产是红线、底线；牢固树立“人民至上、生命至上”理念。双碳政策和降本增效的压力倒逼着企业数字化转型，钢企老大已实现了多基地单工序的高炉智控中心，部分企业单基地智控，少部分物理集控。中信553战略，深耕五大板块，构建五大平台，建设开放、共享、协同的数字生态平台。围绕中特663战略，以绿色低碳、人机一体化智能系统为契机，以协同创效为抓手， 2030全面全面建成数字特钢。这些内、外部因素促成了多基地多工序铁前数智协同中心的产生。

　　项目难点：“沿海沿江”产业布局空间上各基地跨度大，时间上各企业数智化建设时间不等，数据标准及协议不同，系统集成、重复建设、升级维护难。铁焦烧球工序多产线长，各基地协同不足和全局优化难，产学研用缺少网络化平台支撑。行业内没有现成的应用案例可借鉴，需要原创性地打造多工序多基地数智协同，统一指挥、统一管理、充分的发挥志家团队的作用，来实现1+12的效果。

　　1、总体目标：基于中信特钢集团的数字化转型战略和业务战术，面向原燃料采购-料场-烧结-球团-焦化-高炉整个大铁前工序，针对安全长寿、顺稳高产、优质低耗、绿色节能、智能标准、降本增效、人才教育培训等痛点需求，聚焦采购、生产、成本、环保、能源（低碳）、安全、设备、人才等主要环节，建立多基地多工序铁前数智协同中心，实现降本增效超亿元，达到国际领先、国家示范、行业引领水平。

　　（1）数据融通：打破现有各冶炼单元、各产线、各业务系统、各部门、各公司基地间的数据孤岛，实现集团级铁前数据汇聚融通，对数据来进行规范化、标准化管理存储，为积累数据资产、一切“以数字说话”、实现数字化转变发展方式与经济转型奠定基础；

　　（2）平台赋能：打造国家倡导、行业领先的工业网络站点平台作为协同赋能的载体，为集团内部数据资产获取、价值提炼、知识沉淀、业务开发、资源共享和集团外部产学研用网络化协同、平台化赋能提供支撑；

　　（3）知识复用：基于平台能力，建立中信铁前知识库、算法库、模型库、样本库。将团队经验、内部知识显性化、共同化，通过共鸣形成外化知识，逐渐结构化，系统化。实现铁前知识高效快速地沉淀、复用、推广、创新，为提升各基地冶炼技术经济指标和数字化人才教育培训加速助力，革新传统的个人经验的高炉操作方式和“口口相传式”的后备人才培养方式，打造行业领先的知识复用技术体系。

　　（4）汇智决策：汇聚集团和行业专家资源，立足炼铁降本增效的价值需求，一方面从战略角度对一体化配矿和一体化配煤进行统筹优化，根据各基地生产运营情况及地域物流特点，动态优化集团级铁前原燃料资源的采购供应方案，另一方面从战术角度，通过远程监测、作业驾驶舱、对标评比、智能分析、分级推送、异常会诊、疑难攻关、工艺提升等功能模块，实现对各基地铁前运行状况的实时掌控和决策提升；

　　（5）标准执行：基于铁前大数据和集团冶炼技术规范，提炼面向各工序和重点环节的数据标准、通讯标准、技术标准、作业标准、管理标准，实现集团协同中心和生产基地的云边协同、贯标执行，为快速统一提升集团铁前冶炼水平形成标准规范，为最终实现少人化闭环炼铁奠定基础；

　　（6）创新引领：基于中心，推动采购与生产协同、生产与销售协同、基地与基地协同、产学研用协同，打造集团数字化转变发展方式与经济转型的排头兵，树立行业乃至国家制造业创新引领和新基建落地的标杆案例。

　　区别于其他钢铁企业的多基地单工序的协同，实现了焦炭、球团、烧结、炼铁等多基地多工序的协同，实现了一次性实施、整体在线切换投用。

　　创新点1：探索冶炼原理模型化+专家经验规则化+数据关联智能化三条路径融合新模式实现行业炉热预测闭环控制突破（高炉）。

　　创新点2：行业首次将不规则小颗粒图像识别技术引入烧结工序实现智能配水无人值守及代水低碳制粒，降低工序燃耗（烧结）。

　　创新点3：融合煤岩学、专家系统、机器学习为一体的智能配煤炼焦技术实现从人工配煤到系统配煤跨越（焦化）。

　　创新点4：经验数据数字化，沉淀集团原燃料冶金性能检化验数据，烧结、球团、焦化、高炉不同冶炼单元全生命周期不同工况的数据样本形成工况样本库，通过上述“中西医结合”方式，将专家经验规则化、技术原理模型化、数据挖掘智能化三条不同的知识获取方法深层次地融合，打造行业领先的知识复用技术体系。

　　创新点5：物联管理、数据管理、应用开发能力的工业PAAS平台具备为主流分析平台提供数据支撑，自助式开发，IT技术为零基础的工艺人员利用平台分析工具拖拉拽，轻轻松松实现分析，掘数成金。

　　创新点6：上千条异常炉况诊断规则的知识库和推理同实现标准化判断。分类、聚类、降维、神经网络、机器学习等AI算法应用于炼铁工况稽查和工况寻优验证知识，确保知识的可靠有用，利用数据迭代奠定智慧炼铁。

　　创新点7：绿色制造，依据热能计算、传热模型、蓄热过程模型等技术理论，融合三维温度场模拟、模糊控制、自适应控制等人工智能技术实现热风炉无人值守及低耗烧炉，稳定风温稳定煤气管网压力，延长热风炉寿命。

　　创新点8：安全防控从被动监测、事后处置，到主动预警、精准管控的变革。水温差传感器硬件自主化（目前中国高炉水温差监测行业精度最高的），突破端到端数据驱动实现高炉炉缸、冷却壁、风口安全要素全面感知，精准管控。

　　如图1所示，按软、硬两条主轴，分层分级进入三大平台，进行生产运行全过程监测和多基地的协同，推动构建新发展格局。

　　经过多年在钢铁行业大数据平台实践经验，本中心自研并整合开源成熟技术构建铁前大数据平台，通过将批流结合的数据处理技术、实时和分布式存储技术、大数据挖掘技术与铁前产线实际业务场景相结合，形成了从数据采集、数据接入、数据存储、数据治理及服务、应用开发等大数据解决方案体系，

　　平台技术架构基于工业互联网边缘-IAAS-PAAS-SAAS四层架构，其中PAAS是核心，PAAS平台大致上可以分为PASS-D和PASS-P，其中PASS-D是对数据的服务，从数据的采集、存储、治理、计算，共享以及应用的一体化服务。PASS-P，主要是对工业模型和APP的开发管理平台；整体平台是以机理模型为核心中的核心，更注重了机理模型微服务化以及对模型的综合管理。机理模型以微服务的形式设计构建，并由底层平台提供Serverless架构支持，以及基于Kubernetes和Service Mesh技术的微服务治理功能，使得应用开发的人能更进一步聚焦于业务逻辑的开发，降低了研发人员的知识门槛，提高了开发效率。机理模型以Docker容器的形式部署运行在Kubernetes集群上。

　　图2为中信特钢铁前一体化智能管控平台总体框架。平台汇集原料、烧结、焦化、高炉等铁前全工序段操控数据、物流数据、生产数据、管理数据等，从铁前工艺出发，打通铁前数据流、物质流与能量流，从机理与大数据分析层面建立机理模型，构建单元工序、铁前智能应用系统，真正的完成铁前产线生产、设备、能源、安全、环保管理以及工艺优化和工序间、部门业务、基地间的内在协同。

　　图3为整体数据流架构。铁前大数据一体化智能管控平台数据来源于各基地子平台，由于基地子平台与铁前协同中心平台间一定要通过中信集团专网连接（公网），不同于各基地内部局域网，而是广域网，综合考虑网络带宽、数据包大小、网络传输安全等一系列问题。

　　在基地子平台侧，依据数据应用的场景进行分类，如时序数据、结构化数据、半结构化数据及分结构化数据，在各基地部署数据上传服务，通过对数据来进行压缩、加密、打包等一系列数据加工工作，借助集团专网，底层按照TCP/IP传输协议进行数据上传。

　　在集团铁前协同中心平台侧，部署数据接收服务，通过服务配置适配子基地上传服务，对接收到的数据包进行解压、解密、拆分等一系列数据接受处理操作，一部分数据写入集团平台Kafka，后续挂接Flink流式计算引擎，并将计算结果写入平台侧数据库（时序数据库、关系型数据库、分布式存储数据库等）。还有一些别的类型的数据，如批数据、关系型数据等，可直接接入分布式存储数据库。此外，对于非结构化数据，如文件、图片、视屏等，该类型数据存入分布式文件系统。平台提供统一的数据访问接口和权限管理，为平台应用提供安全可控的数据访问服务。

　　考虑到铁前大数据通讯的通用性、安全性和可靠性，底层采用TCP/IP协议，并在此基础上结合铁前大数据的特点，封装私有的铁前大数据通讯协议，采用Socket通讯的方式将数据上传到铁前大数据平台，平台侧数据接收集群对接收到的数据来进行协议解析和报文拆分，最终将解析后的数据插入平台侧相应数据库。

　　3、“硬”技术路线张网络（兴澄铁前工控专网、视频万兆网、信息化网络、基地间工业专网），3个平台（工业IDC私有云平台、视频监控平台、无线个高品质协同中心。

　　工业IDC采用云化+虚拟池，提高工控系统安全与效率。降低投资，减化运维，提高可靠性。可节约硬件成本每套节约30万，功耗小节电降能约7.3万/年。(300W-35W)/1000×24h×365天×0.7元/KWh×15台×3=7.3万；通过高可用性（HA)、容错，故障停机时间为0，虚拟池在线分配,在线迁移无操作系统及硬件兼容之忧。防病毒能力强，数据安全、系统可移植性强；

　　充分利用平台，将所有视频监控通过专用网络互联，通过海康威视定制开发的综合安防管理平台，拖拉拽到大屏任何位置。

　　通过现场信号补盲，建立系统平台，轻轻松松实现区域内人员GPS定位，煤气区域重点人员倒地报警。具有单点单呼、组呼、全呼、紧急呼叫，通线）工业专线总部可直接操作各基地高炉

　　行业内形成了一套完整的“一业多地数智协同”人机一体化智能系统解决方案，具有非常好的推广应用价值。

　　1、直接效益：如图4所示，项目总创效2.03亿，总投入1.27亿，投入产出比160%。

　　（1）在行业内提供了一套完整的“一业多地数智协同” 人机一体化智能系统解决方案，行业引领，在集团内可作为钢后数智协同推广复制。

　　（2）深入贯彻落实国家“碳达峰、碳中和”号召，通过人机一体化智能系统减少煤气消耗，降低燃料消耗，推动绿色低碳发展。每年约减少二氧化碳排放10万吨

　　（3）增强基地间、基地与总，部的创新协同促进文化融合、价值同向、合作共赢。提升企业核心竞争力。

　　（4）安全生产落到实处，高炉建立量化的多级预警机制，预防和减少炼铁安全事故的发生，对冶金企业的安全生产和降低人员安全风险隐患都具有重大的意义。

　　（5）将技术原理和专家经验、科研院校算法固化在平台里，知识传承，百年炼铁百年育人。

　　（1）《中信泰富一业多地铁前大数据一体化智能管控平台》入选国家工信部2022年大数据产业高质量发展试点示范项目。

　　（2）兴澄大炼铁产线一体化大数据平台成为国家工信部工业互联网发展工程专项《面向钢铁行业的工业机理模型库及平台的核心成果》，并获工信部补贴800万元。

　　（3）大冶特殊钢有限公司“基于工业互联网的炼铁智能工厂创新应用”成为2021年工业网络站点平台创新领航应用案例。