昆钢科技项目成果连落两个技术奖项

近日,昆钢基于数据流式计算的钢铁企业智能协同调度执行系统(Steel-ICSES)科技项目成果喜获2019年云南省科学技术进步奖二等奖,同时获得2020年中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术奖三等奖。经专家鉴定,认为该项目“特点鲜明、设计完整、技术先进、创新性强,经济社会效益显著,总体达到国际先进、国内领先水平,具有很高的行业示范和推广价值”。

在数字经济风起云涌的时代,企业进行数字化、智能化升级是大势所趋。昆钢作为传统制造企业,也在此次自动化、智能化大潮中不断地寻求突破。该系统由昆钢、武钢集团昆明钢铁股份有限公司、云南昆钢电子信息科技有限公司和昆明理工大学合作开发,经过研发团队3年多的奋战,该系统于2014年10月开始陆续在该集团本部、玉钢、红钢推广应用,覆盖烧结、炼铁、炼钢、棒材、型材等主体生产工序;于2014年12月底正式上线运行。

立项

昆钢是典型的流程型长材生产企业,生产过程既要严格依据企业资源计划执行,又要确保物料及时供配、采购与销售物流优化、能源有效利用、质量在线控制。在各生产工序与物料、能源、质量之间进行协同调度,这是实现智能生产制造的技术难点,也是钢铁企业提高精益制造水平的迫切需求。

在基地多且散、所涉区域广,流程长、生产工序复杂,产品品种多、覆盖面宽的情况下,昆钢技术人员毫不畏惧,纷纷摩拳擦掌、斗志昂扬。接到项目后,技术人员立即与昆明理工大学组成研发团队。

2011年,昆钢在前期实施国家重点技术改造项目“昆钢企业信息化建设”,云南省科技计划项目“钢铁企业制造执行系统关键技术的研发与应用示范”,云南省重点技术改造项目“红、玉钢信息化建设项目”的基础上,提出对原MES(制造企业生产过程执行管理系统)、QS(质量标准)等相关系统进行升级改造,建设昆钢“基于数据流式计算的钢铁企业智能协同调度执行系统”。

运行

在建设过程中,为了跟上项目的进度计划,项目组成员经常加班加点,“白+黑”“5+2”成为常态。因项目建设的需要,很多项目组成员经常出差,甚至连续几个月都没回过一趟家。在全体项目组成员的共同努力下,历时3年半,该系统终于正式上线运行。

该系统以企业信息骨干网为基础、工业以太网为主干,采用中间件处理技术实时采集、实时传输数据。该系统采用服务器、客户站和物联网总线传输设备,及时双向传输数据;采用分布式数据结构,建立实时数据库、关系数据库,进行数据融合挖掘;采用推、拉结合的方式,上传本站数据并实现各个站点的数据接收;实行大数据量的消息队列处理机制,提供实时多任务服务;采用边缘计算方式,构建数据处理的混合网络数据系统。

该项目基于数据流式计算技术,构建了分级递阶的控制执行架构和共生演化的协同管理模式,设计了交互嵌套的系列计算调度模型。在工业互联网基础上,该项目建立了智能协同调度执行系统,包含生产过程调度、质量追踪协同、物流调配协同和能源监管协同四大平台,实现了多基地、大规模复杂情况和广域环境下昆钢生产过程的实时智能协同和调度执行。

效益

该项目的研发实施,在昆钢取得了明显效益。

一是该系统实现集中化、自动化、无人化,极大地改善了职工的工作环境。操作人员远离有粉尘、噪声、汽车尾气,高温、偏远的生产现场,为职工身心健康的改善创造了条件,较好体现了通过科技手段实现企业科学和谐发展的趋势。

二是实现生产各环节数据的自动实时动态采集、融合,减轻了劳动强度,提高了工作效率。该系统改变了人工抄录、传递、统计的工作模式,实现数据适时在线传递、查询,自动生成分析报表。同时,数据的电子化、信息化,不仅提高了经济技术质量指标和物流效率,还有效降低了工序产品的能耗,减少了排放和污染,促进了企业节能减排。

三是对多基地、大规模复杂情况和广域环境下的生产过程实现实时调度管理。该系统以生产工艺(作业)流程为主线,综合集成ERP(企业资源计划)、APS(高级生产规划与排程系统),并与L2、L1级PCS(生产控制系统),与质量追踪、物流调配、能效管理系统协同调控,覆盖烧结、炼铁、炼钢、棒材、型材等主体工序。同时,该系统实现对炼铁、炼钢、轧钢生产作业状态的跟踪,构建了从计划、排产、投料、收料全程的跟踪追溯系统,实现产品全生命周期监控,强化工序之间的衔接,提高了设备作业率和生产效率。

四是该系统对制订有针对性的采购、生产和销售策略有重大的指导意义。该系统根据企业生产制造特点,应用数据流式计算方法,对原料数据、在制品产品数据、质量标准数据、能源利用数据与设备数据、工艺数据等进行综合集成,确定各级递阶智能调度的目标函数,能够实现铁前全成本控制优化、钢价预测、废钢效益和物流优化等。

但是昆钢认识到,这只是一个成功的单点系统。当下,昆钢信息化工作的更紧迫任务是加速构建智能化体系,沿着业务数字化、数字业务化、业务智能化3个阶段发展路径,逐步推进昆钢的数字化转型,助力昆钢“二三一”战略(两大主业、三大转型项目、一个新型产业)的实现。