智慧钢厂解决方案实践 技术创新，变革未来 目录 未来钢厂模型 构建工业互联网 ， 赋能智慧型制 造 从现状到未来之路径 一、 未来钢厂模型 未来钢厂三层架构模型：“无人化工厂 + 平台化运营 + 协同化生态” 未来钢厂的工厂模型 下 游 客 户 开发服务商 C 简短的制造流程、标准的工艺配置、布局紧凑、钢种简单 极端简洁紧凑和标准化的基地设计和装备选型 ，降低投资成本；以智能化工具 组合基地实现对合理半径以内的用户需求覆盖 未来网络型钢厂的需求与特点 分布式、 网络型、平台化、简流 程 需求与特点 “ 八 化 ” 从 不 同的维度阐述 了工作推进 的 目标 ，也 构成 了一个 完整的 能力 架构模型。 “ 八 化 ” 能 力 的内涵与工业 互联网的建 设 是完全一致 的。 未来钢厂制造能力模型 弥补短板 现场操作无人化 制造系统还不具备思考学习不断自我完善提升的能力； ……… n 智能化制造基地： 解决精确感知、 状态监测、 事件洞察、 柔性控制、 规律预测、 自我完善等一 系 列需求 ，从而支撑未来钢厂的整体架构； n 平台化企业运营： 通过钢铁制造过程中人、 机、物的全面互联 ，促进制造资源泛在连接、 弹性 供 给和高效配置； n 协同化生态环境： 适应钢铁企业生产方式、 组织形式、 商业范式深刻变革的迫切需求

数据量大，数据间缺少联动，人工干预多 联动少 决策难 节能设备使用少，能源消耗量大 长流程占比高，碳排放量大 排放大 能耗高 5 建设基于工业互联网架构的智慧钢厂，实现“提质、降本、增效” 传统的多系统烟囱式架构 • 重复建设：某钢厂过去几年建设 30+ 应用系统 • 重复数采：多个应用系统反复读取 OT 设备数据 …… 低代码 /零代码 逻辑数据湖 海量算法 /模型库 AI 使能 系统繁多、协议不统一 生产相关设备有 1000 多个厂家 几十种多种操作系统 上百种多种通信协议，设备现有接口 协议“不统一” 数据采集难、装备协作难 钢厂装备痛点 智能物联 工业承载 人工智能 工业环网 钢厂云 统一协议 工控系统 统一协议 综合分站 统一协议 软总线，跨系统联动 数字平台 智能 OS 智能 OS 智能 OS 智能 OS 基于鸿蒙的智能物联 正确的人”使用“正确的 设备””正确地使用数据” 智能物联操作系统：使能钢厂传统装备智能化，装备统一联接、智能协作 智能物联需求 智能操作系统是面向装备的新一代物联网操作系统，为不同设备的智能化互联与协同提供了统一语言，让所有设备“说普通话” 7 工业承载网：多样化接入的新型工业承载网，生产全场景覆盖、更安全 钢厂网络传输痛点 多样化传输技术 智能物联 工业承载 人工智能  集控操作的大带宽和低时延

PCS PCS 一轧厂 一轧厂 PCS PCS 二炼钢厂 二炼钢厂 PCS PCS 二炼钢厂 二炼钢厂 PCS PCS 炼铁厂 炼铁厂 PCS PCS 炼铁厂 炼铁厂 PCS PCS 烧结厂 烧结厂 PCS PCS 烧结厂 烧结厂 PCS PCS 三炼钢厂 三炼钢厂 PCS PCS 三炼钢厂 三炼钢厂 PCS PCS 销售 销售 // 订单 订单 管理 管理 PCS PCS 一轧厂 一轧厂 PCS PCS 二炼钢厂 二炼钢厂 PCS PCS 二炼钢厂 二炼钢厂 PCS PCS 炼铁厂 炼铁厂 PCS PCS 炼铁厂 炼铁厂 PCS PCS 烧结厂 烧结厂 PCS PCS 烧结厂 烧结厂 PCS PCS 三炼钢厂 三炼钢厂 PCS PCS 三炼钢厂 三炼钢厂 PCS PCS 销售 销售 // 订单 订单 管理 管理 PCS PCS 一轧厂 一轧厂 PCS PCS 二炼钢厂 二炼钢厂 PCS PCS 二炼钢厂 二炼钢厂 PCS PCS 炼铁厂 炼铁厂 PCS PCS 炼铁厂 炼铁厂 PCS PCS 烧结厂 烧结厂 PCS PCS 烧结厂 烧结厂 PCS PCS 三炼钢厂 三炼钢厂 PCS PCS 三炼钢厂 三炼钢厂 PCS PCS 销售 销售 // 订单 订单 管理 管理

数偏差。 三级：多钢种工艺知识库集成与跨系统共享 企业开始借助仿真软件对关键工艺过程进行模拟优化，并 实现工艺与设计、生产的数字协同。一方面，利用专用 CAE 工 具模拟工艺过程。例如某轴承钢厂应用热处理仿真软件，对轴 承环淬火冷却过程进行模拟，预测硬度分布和变形情况，提前 优化冷却速度和介质浓度，减少淬火开裂风险。另一方面，工 艺工程师与设计、生产人员通过协同平台共享工艺方案：设计 实时记录。 MES 与设备 PLC/传感器集成后，可以自动采集设备运行数据 和产品检测数据，产量、合格率等指标实时更新到系统数据 库。管理者可通过 MES 统一监控整个生产流程的进展。例如某 特钢厂 MES 显示当前熔炼炉、第几炉次、温度多少、炉前分析 成分结果如何，接着铸机、轧机各工序状态依次展现，实现了 一屏览全线。当某环节延误，MES 系统会根据预设规则通知相 关人员调整。三级场景下，生产管控进入数据驱动阶段，企业 达到最高级别的企业，利用工业大数据和人工智能，实现 生产管控的智能决策和自适应优化。例如构建数字孪生工厂模 型，将物理产线映射到虚拟空间模拟运行，通过对实时数据的 分析预测，自动进行决策优化。场景案例：娄底某智慧钢厂搭 建了虚拟冷轧工厂，实现在数字空间预演钢卷清洗、轧制各工 序，以预测实际生产中可能的故障和品质波动，从而预先优化 参数，使关键工序数控化率超 90%。另一个方面，企业开发 AI 算法模型，

个中控室的一体化管控，可以集中完成全厂生产的 智能感知、智能分析、智能预测和智能决策。在云 智慧平台投入使用后，钢厂员工的生产模式发生巨 大变化，400 多名操作员工可以撤离隐含危险因素的 现场，生产作业区数量降低 40%，吨钢生产成本降 低 25 元，人工效率提升 20%，系统稳定运行后钢厂 的产量等生产指标稳步上升。鞍山钢铁厂在现有的 ERP 系统、MES 系统以及 LIMS 数据库等基础上建 轧钢各阶段的炉温控制参数，将钢坯的合格率由 72.4% 提高至 97.2%，极大地提升了企业经济效益。 攀钢提钒炼钢厂针对多扰动动态调度问题，首先对 调度计划执行过程中的不确定因素进行分类，在此 基础上采用带精英保留策略的多目标遗传算法完成 了对包含工序跳跃和加工时间可控特征的钢厂调度 计划的编制工作。 数字孪生 (Digital Twin) 数字孪生技术是将目标的实体模型在虚拟空间

（控制及采集数据） 炼 钢 设 备 高 炉 MES 、 EMS 1 、生产过程。 2 、能源消耗。 3 、异常事件。 4 、灾难事件。 1 、设备参数。 2 、调度行为。 钢厂数据湖 质 量 提 升 异 常 监 控 人 机 协 同 灾 难 规 避 大 数 据 处 理 炼钢生产过程大数据应用 料层厚度 烧结 点火 垂直燃烧速度 混合料水分 燃料配比 PLC 、 DCS 、 SCADA （控制及采集数据） 轧 钢 设 备 主 轧 机 MES 、 EMS （信息系统） 质量分析  趋势图  直方图  散点图  因果图 钢厂数据湖 轧机监测  厚度  速度  电机扭矩  轧制力 物料跟踪  跟踪模型  扎线位置  扎线状态  辊道长度 设备管理体系 以大数据分析关联建模思想为指引 （控制及采集数据） 炼 钢 设 备 高 炉 MES 、 EMS 1 、生产过程。 2 、能源消耗。 3 、异常事件。 4 、灾难事件。 1 、设备参数。 2 、调度行为。 钢厂数据湖 质 量 提 升 异 常 监 控 人 机 协 同 灾 难 规 避 大 数 据 处 理 炼钢生产过程大数据应用 料层厚度 烧结 点火 垂直燃烧速度 混合料水分 燃料配比

唐山港是华北区域重要的对 外开放口岸，主要运输能源、 原材料等大宗物资。2022年 唐山港全港货物吞吐量76887 万吨，居世界港口第二位。 4 一 背景介绍 钢厂 唐山港 重卡是连接唐山港与各大钢厂的核心交通工具 5 一 背景介绍 2023年6月 远期规划 唐山市政府在绿色运输体系建设的驱动下，推出了电动重卡替代升级战略。现重卡保有量为 20万辆，

Projektsystem 项目管理 PS Instandhaltung 设备维护 PM Melt shop source TKN 蒂森克虏伯某不锈钢厂的信息化管理系统规划层次 样例 样例 R/3 PP PCP R/3 PP PCQ 案例 1: 蒂森克虏伯某不锈钢厂的信息化管理系统规划层次 Duisburg Ruhrort Duisburg Hochfeld production control 退火 , 酸洗 •冷轧 , 酸洗 , 退火 , 平整 •在线冷轧 , 退火 , 酸 洗 , 平整 其它 …… 长度 500 - 4000 mm 某钢厂冷轧板材产品目录 传统的物料编码技术 - 客户定货 - 客户定货 - 输入 20 位物料代码 : BC-001800162000GB012D - 输入 20 位物料代码 : BC-001800162000GB012D 需要穷举所有的可能性从而造成海量的产品代码 由于描述一个唯一的钢铁产品需要众多的特征属性，比如：钢种、规格、质 量标准、交货状态、包装要求、质保书规格等等。而每一个属性有可能有很多 的值。比如钢种这个特征属性，一个钢厂可能可以炼几十个钢种，也可能炼几 百个钢种。所有可能的排列组合都需要事先编制一个物料代码存入系统，从而 保证销售合同的录入。这些特征属性完全排列组合起来可能会造成海量的产品 代码。 2. 很难事先穷举所有的可能性

和中长期计划、短期计划以及 MES 的功能集成说明如下 （续） ERP 与 MES  ERP 负责将轧钢生产订单下发给 MES 系统，并根据 MES 上传的生产订单 执行情况更新生产订单的状况。对于炼钢厂来说， MES 在执行完以炼钢需 求形成的炼钢生产作业计划后，上传 ERP 自动生成相应的炼钢生产订单  MES 负责收集设备的运行状况（包括起、停、故障、报警等信息）、能源消 耗情况等，上传 3-2006.7 2.3 新线炼钢厂、热轧厂、冷轧厂 ERP 应用 2006.3 - 产线投 产时 2.4 新线炼钢厂、热轧厂、冷轧厂 MES 上线 2005.10 - 产线投 产时 2.5 新线炼钢厂、热轧厂、冷轧厂作业计划排序上线 3-2006.7 2.3 新线炼钢厂、热轧厂、冷轧厂 ERP 应用 2006.3 - 产线投 产时 2.4 新线炼钢厂、热轧厂、冷轧厂 MES 上线 2005.10 - 产线投 产时 2.5 新线炼钢厂、热轧厂、冷轧厂作业计划排序上线

全生命周期管理、 铁水罐重量跟踪：利用 RFID 对铁水罐进行全 生 命周期管理，包含维 护 保养信息、维修信 息、 使用次数等。 ■ 智能防撞采用机器 视觉技术，铁水罐在 炼钢厂吊装时系统会 自动进行行为跟踪、 识别，避免碰撞到周 边建筑物等。 ■ 自动测温：采用红外 测温的方式探测罐体温 度，进行自动测温，如 果温度超过阈值会触发 报警消息给操作员。 视频 MEC 服务器 视频预处理 视频监控系统 人工模型 / 机器模型 预警平台 5G Al 分析与 5G 视频监控结合，实时分析现场作业生产，如：球团厂、烧结厂、 炼铁厂、炼钢厂、高线、棒材、动力处、原料场。与集中监控联动报警中心对 火焰烟雾识别 : 1.5 秒以内 快 速识别、 24 小时实时监控 。无需改造现 有监控摄像头 识别的能力。 外机炉岗位巡检 压平机岗位巡检 全自动火切机遥 惬床逗检 旋钟天车巡检 普通天车巡检 磨罐间巡检 四辑巡检 立耀遥检 推钢炉巡检 均热炉巡检 矫直机巡检 项目案例： XX 轧钢厂设备运维平 台 China unicom 中国联通 北章 2022 年 合首方合作饮伴 oml yW 16.69538mm 49.47, 911 148.42.