信息化自動化技術，中國鋼鐵由“大”變“強”之關鍵

本刊記者/梁秀璟

中國鋼鐵工業協會信息與自動化推進中心副主任兼秘書長 蔣慎言

鋼鐵產業是國民經濟的重要支柱產業，是國家的重要原材料工業之一，它涉及面廣、產業關聯度高、消費拉動大，在經濟建設、社會發展、國防建設以及穩定就業等方面發揮著重要作用。同時，鋼鐵生產又是高耗能、高排放的過程，由于我國鋼鐵產業長期粗放發展累計的矛盾，以及受目前國際鐵礦石價格飆升的嚴重影響，中國鋼鐵工業站在了轉型調整的風口浪尖。眼下，中國鋼鐵工業唯有通過兼并重組、節能降耗、淘汰落后產能，提高整個鋼鐵行業的集中度，減少鐵礦石需求的主體，才能扭轉生存困境，而信息化和自動化技術便是實現這一目標的有效途徑。

回顧新中國鋼鐵工業的發展歷史，信息化和自動化技術在提高產品質量，降低成本，節能降耗等方面起到了巨大的推動作用。同時，我國鋼鐵企業也在信息化和自動化技術的應用、自主研發方面取得了不小的成績，針對于此，本刊記者特別采訪了中國鋼鐵工業協會信息與自動化推進中心副主任兼秘書長蔣慎言先生，為廣大讀者詳細講述中國鋼鐵工業信息化自動化技術的發展情況。

鋼鐵信息化自動化技術應用經歷了怎樣的發展歷程？

蔣慎言：我國鋼鐵工業應用信息化自動化技術的發展歷程大致可分成如下幾個階段。

初期 引進，發展緩慢

1949年解放初期，當時我國的粗鋼產量占世界第26位，一直到文化大革命前鋼鐵工業基本上都是沿用當時蘇聯援助的技術。從重大工程項目來說，當時有蘇聯援助鞍鋼的7號高爐、大型軋鋼、無縫鋼管三大工程，儀表只是采用蘇聯的所謂Ⅰ型和Ⅱ型真空管儀表，調速普遍采用電動機發電機組成方式，或者水銀整流裝置進行控制。

文化大革命期間，尤其是末期，在全國影響比較大的引進項目包括：武鋼從日本引進的1700熱連軋、太鋼引進奧鋼聯的50噸轉爐全套設備及自動控制系統，以及首鋼引進日本HOC-510用于30噸轉爐的控制。國內鋼鐵企業也試圖用分離元件的國產計算機來控制鋼鐵工藝過程，當時有TQ-16、DJS-121等。由于受到文化大革命的影響和干擾，雖然工程技術人員做了堅苦卓絕的努力，但不夠理想、進展緩慢，大部分只完成了數據巡回檢測和顯示的功能。

三大 變革 飛速發展

文化大革命結束，隨著改革開放的開始，鋼鐵工業自動化以寶鋼為代表，信息化以武鋼和鞍鋼的聯合國的鋼鐵企業設備管理資助項目為代表，進行了大量的引進、消化、吸收、再造的工作，特別是20世紀90年代以來，我國的鋼鐵工業以純氧頂底復吹轉爐替代平爐、連鑄代替耗能大的模鑄和短流程鑄機一體化工藝的出現為標志，完成了我國鋼鐵工業的三次巨大工藝變革。鋼鐵產能迅速增長，鋼鐵生產新工藝和新技術不斷涌現，到1996年粗鋼產量達1億多噸 ，直到2010年粗鋼產量達6.25億噸，15年穩居世界第一，由一個鋼鐵弱國變成鋼鐵大國。同時生產流程向高度集成化和自動化方向發展，經營管理趨向扁平化。我國鋼鐵工業的這種革命性的變化，為鋼鐵工業信息化和自動化技術提供了一個巨大的發展空間。

兩化 融合 自主創新

在國家大力推進信息化與工業化融合，促進工業由大變強的背景下，鋼鐵行業的自動化和信息化工作取得了顯著成效。據中國鋼鐵工業信息與自動化推進中心和鋼鐵協會信息統計部的最新調查研究和評估結果表明：

（1）我國整個鋼鐵工業的主要工藝流程基本普及了基礎自動化L0和L1級，自動化儀表方面各物理量都采用了精度合適的儀表進行測量、采集和調節，使每一個工藝流程基本上做到了工藝數據可測、可查、可控和可記錄。并且在鋼鐵工業特殊要求的高速度、高靈敏和高抗干擾的國產儀表方面有了新的突破，智能化系統的儀表層出不窮，并且普遍達到了穩定運行的目標。

（2）隨著信息技術和網絡技術的迅速發展，計算機控制，主要是指過程控制L2級，在我國鋼鐵工業也取得了突出的成績。各種工藝的數學模型也得到了普遍發展。在模糊控制、神經元網絡和專家系統等人工智能現代數學理論也得到了廣泛的應用。據統計，我國鋼鐵工業在過程計算機的采用率上，高爐達100%、轉爐達93.43%、連鑄達99.4%、軋機達99.68%。這表明了我國鋼鐵行業的自動化信息技術已經躋身于世界先進行列。

（3）在生產管理L3級和經營管理L4級方面，我國鋼鐵工業推廣和應用的核心技術有生產制造執行系統（MES）和企業資源計劃系統（ERP）。可以說這幾年來MES和ERP的開發應用已經成為我國鋼鐵工業的熱門話題，有些企業已上線運行，取得了許多成功的經驗。

綜上所述，到目前為止，我國鋼鐵工業的信息化與自動化的技術已經到了自主創新方興未艾的發展階段，到了“兩化融合”需要更深刻、更精細化的階段。

“十二五”規劃對鋼鐵工業提出了哪些要求？

蔣慎言：“十二五”期間我國的鋼鐵工業正處在重要的戰略調整時期，危機與機遇并存，發展與矛盾同在，因此結構調整與轉變發展方式、優化產業布局做好兼并重組工作、加快技術進步和自主創新、節能減排和環境保護、推進信息化自動化與鋼鐵工業的精細、深度融合，建立穩定的鐵礦石供應基礎是我國鋼鐵工業在“十二五”期間的重要戰略任務和發展方向。

（1）結構調整與轉變發展方式，就是指要下大力氣關閉高消耗、低質量、污染環境嚴重的小礦山、小焦爐、小高爐、小轉爐，以及浪費能源、水資源的初級軋鋼設備，從而淘汰落后產能。在有條件的地區，將落后產能標準提高到1000立方米以上高爐及煉鋼產能。加速推進鋼鐵工業裝備和技術結構的升級，實現由粗放式發展向集約式發展的轉變。這種調整和轉變是必須的，也是鋼鐵工業“十二五”期間得以健康發展的核心所在。寶鋼就是一個典型的例子。因為寶鋼結構發展方式合理、先進。根據中國鋼鐵協會公布的資料，2010年上半年寶鋼實現利潤總額達人民幣124億元，占我國鋼鐵盈利企業實現利潤總額的27.67%，而其鋼產量只占鋼鐵協會會員總產量的6.39%。中國如果有10家像寶鋼這樣的企業，年產量將達3億噸鋼，如果經濟技術指標也能如寶鋼一樣達到國際先進水平，那我國就能實現由鋼鐵大國向鋼鐵強國的轉變。

（2）優化產業布局，是指在結合控制總量淘汰落后產能的前提下，按照沿海、沿江內陸鐵礦石和各種原材料的來源以及產品的輸出，科學合理布局，并達到與資源環境相適應的要求，進行城市鋼廠搬遷和相應的技術改造。建設新首鋼的搬遷和唐山曹妃甸二期建設就是典型的例子。所謂做好兼并重組工作，就是在結合控制總量淘汰落后產能的前提下，在“十二五”期間努力清除影響鋼鐵企業重組的財稅利益分配、資產劃撥、債務核定和處置、人員分配等體制性障礙，為推動鋼鐵企業集團化發展和實現跨地區、跨所有制、跨行業的兼并重組創造良好的環境。例如進一步發揮寶鋼、鞍本、武鋼等大型鋼鐵企業集團的帶動作用，推動鞍本集團、廣東鋼鐵集團、廣西鋼鐵集團、河北鋼鐵集團和山東鋼鐵集團內產供銷、人財物統一管理的實質性重組，形成幾個產能在5000萬噸以上、具有較強國際競爭力的特大型鋼鐵企業；形成若干個產能在1000~3000萬噸級的實質性的大型鋼鐵企業。

（3）加快技術進步和自主創新，就是要求將這兩者與企業自身的搬遷、技術改造等相結合起來，培育企業原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新能力，著力突破制約產生轉型升級的關鍵技術，提高工藝裝備水平，提高產品檔次和質量。如直接還原鐵的冶煉技術、煉鋼—精煉—連鑄以及直送直軋的短流程技術，超低含硫、磷、氫、氧的高強度、高抗拉、抗腐蝕的冶煉生產技術等。重點發展高速鐵路用鋼、高強度轎車用鋼、高檔電力用鋼和模具鋼、特殊大鍛材等關鍵鋼材品種，支持有條件的企業、科研單位開展百萬千瓦核電用料原鋼板和高壓鍋爐管、25萬千伏以上變壓器用高磁感低鐵損取向硅鋼，提高認證標準，促進鋼材實物質量達到國際先進水平。“十二五”期間鋼鐵企業在搞好技術創新的同時，應深度融合信息技術搞好體制創新，使我國鋼鐵企業全部擁有一整套完整的現代化企業管理制度，堅持充分利用兩個市場、兩種資源，成為高速度反應國際、國內市場需求的靈敏企業，使鋼鐵企業在劇烈的市場競爭中不斷壯大。

（4）節能減排和環境保護，是指在“十二五”期間，我國鋼鐵企業在噸鋼綜合能耗、噸鋼耗用新水量、噸鋼煙粉排放量、噸鋼二氧化碳排放量應達到和我國所承擔的環保壓力及國際義務相適應的更新標準，要求二次能源基本實現100%回收利用、冶金渣近100%綜合利用、污染物排放濃度和排放總量雙達標。在這中間主要是在鋼鐵企業極力推廣高溫高壓的干熄焦技術，燒結余熱利用、燒結煙氣脫硫、高爐工藝控制系統技術，高爐爐頂余壓發電和干法除塵技術，轉爐煤氣干法除塵及回收技術，鑄軋一體化技術，綜合能源管理技術以及各種焦化產品的回收、鐵合金、碳素和耐火材料等產品生產的先進節能減排等技術的開發和應用。

（5）建立穩定的鐵礦石供應基地，就是在“十二五”期間以利益共享、風險共擔為原則，開發國內外兩種鐵礦資源，竭力保障鋼鐵產業安全。要加大國內鐵礦資源的勘探力度，合理配置與開發國內鐵礦資源，增加資源儲備。適度開發利用低品位礦和尾礦，加強對共生礦、伴生礦產資源的研究、開發和綜合利用，鼓勵由國內大型鋼鐵企業集團牽頭，吸收中型鋼鐵企業入股聯合，采取“走出去”的戰略，尋求新鐵礦石供應來源。目前有些企業已經取得了一定成果，今后應加快有組織、有秩序地自律開展尋求海外鐵礦山資源的工作。力爭在“十二五”末期，國產礦和海外權益礦用于國內煉鐵生產所需總量的比例達2/3以上，使我國鋼鐵工業發展有一個穩定、可靠的供應基礎。同時，也使我國鋼鐵企業在國際上對鐵礦石供應擁有合理的話語權。

信息化自動化技術對鋼鐵工業實現“十二五”目標有何作用？

蔣慎言：“十二五”規劃要求鋼鐵工業實現淘汰落后產能、節能降耗、綠色生產的目標，這是我國經濟發展、實現現代工業化的需要，而自動化技術、信息技術是實現這一目標的方法和手段。在整個經濟發展過程中，它們相輔相成，共同發展。

以我一直從事的轉爐自動化煉鋼這一專業來講，轉爐煉鋼是目前我國鋼鐵行業粗鋼生產的主流工藝，也是消耗能源和水資源的主要生產環節之一。隨著轉爐煉鋼工藝的不斷發展，我國轉爐計算機控制也得到了飛速發展。如今我國轉爐煉鋼控制已普遍采用了計算機自動控制技術，其中包括上料、下料、傾動、氧耗、低吹、煤氣回收、蒸汽回收和除塵八大系統。這八大系統如果離開計算機自動控制技術進行煉鋼，在目前來講是不可能的。煉鋼和操作工除了必要的打、堵出鋼口和處理必要的緊急事故等體力勞動外，只要在爐前操作室按電鈕、看顯示屏和動動鼠標就能煉出自己所需要的鋼種。在此工藝裝備條件下，要進一步做到淘汰落后產能、節能降耗，按業內人士的說法，還需做到“負能煉鋼”，即多回收轉爐煉鋼產生的煤氣、蒸汽，縮短冶煉周期，進一步提高一次拉碳、碳溫雙命中率。“負能煉鋼”說來容易，其實不然。它共由上百個閥門（切斷閥、調節閥、扇形閥等）和上百道程序進行準時、準確、準量地控制，為了追蹤質量事故等還需要及時存儲成千上萬個數據，描出上百條曲線，完成這些操作，沒有自動化技術的配合是很難實現的。

隨著新的煉鋼工藝的產生以及自動化、信息技術的發展，二者之間的融合日趨緊密。以煤氣回收中的重要設備“風機”調速舉例，最早是利用電動機帶動發電機組來控制，只能作啟動停止，既不能安全調速，又浪費電能，同時還增加了設備空轉時間。后逐漸采用機械的液力耦合器進行調速控制，至此可以很容易地進行調速。但可調速比例級別很少，不能隨工藝需要進行煤氣回收，因此煤氣回收率很低，大量的煤氣只能放空或者點天燈，污染環境。而現在轉爐風機都普遍采用中頻交流變頻技術和網絡控制技術進行無級調速，調整速度快。同時，煤氣成分分析儀表精度和靈敏度的提高，以及計算機PLC的采用，使轉爐煤氣回收率得到成倍提高，我們現在已看不到轉爐上空有放散轉爐煤氣和點天燈的現象。

另外值得一提是，過去人工控制時，轉爐煉鋼一次拉碳，碳溫雙命中率只有30%，即有70%的冶煉過程需要二次補吹，既浪費了能源又嚴重地影響了鋼的質量。而采用計算機自動控制技術的副槍控制技術后，一次拉碳，碳溫雙命中率可以提高到95%以上，它的經濟效益十分驚人。以上只是概述了鋼鐵工業中轉爐煉鋼這一工藝過程，其實從采礦、軋鋼，到成品出廠，以至銷售都離不開信息技術和自動化技術的支撐。

至于鋼鐵工業的綠色生產，它是綜合考慮環境影響和資源消耗的現代模式。目標是提高鋼鐵生產過程的鐵、碳、水資源的轉換利用率，減少廢棄物排放及環境污染，從而提高鋼鐵企業核心競爭力。因此基于環保理念的設計，能夠促進和實現鋼鐵企業節能減排的基礎設施和軟硬件應用的生產，都屬于綠色生產范疇。它包括利用自動化技術推進綠色生產的工藝化改造，利用信息系統加強能源管理，優化物流規劃和倉庫設置實現企業綠色庫存補給，關注節能減排和廢棄物處理，將相關流程納入信息化管理，使企業實現綠色管理等。綠色生產是鋼鐵企業可持續發展的需要，也是鋼鐵企業應當承擔的社會責任，信息化自動化技術是實現綠色生產的有效工具和強有力保證。

鋼鐵工業信息化自動化技術國產化方面的表現如何？

蔣慎言：自20世紀90年代以來，我國鋼鐵工業得到了前所未有的快速發展，由于鋼鐵行業自身發展的要求和信息技術的迅速進步，使得我國鋼鐵工業成為較早、較快和較好地應用信息化自動化技術的行業之一。在這個過程中，我國各鋼鐵企業都培養了一批既懂得鋼鐵工業工藝流程，又懂得自動化、信息化技術的隊伍，成立自動化公司，參與市場競爭。因而，總體來講，鋼鐵行業應用信息化自動化技術的國產化程度是比較高的。

國產 化程度較高，但缺少關鍵技術的自主產權

20世紀七八十年代，我國鋼鐵工業的信息化自動化的先進技術以引進消化為主，國產化率很低，甚至有重復引進的可能。發展到目前為止，除部分高、精、細，或者我們從來沒有做過的系統，國內鋼鐵企業要建立某一個完整的工藝過程的自動控制系統，通常會采用的模式是，整個系統設計制造調試，應用軟件的編程、調試、投產，都由國內自主進行，即達到了國產化率100%。而硬設備，主要是各種插件本身和系統軟件大多是購買國外產品或者合作制造。如微軟、西門子、ROCKWELL、日立等國際大公司的產品。這在目前看來是一個比較理想的模式，因為系統設計和應用軟件的編程在國外費用是最高的，而且也是我們掌握技術的必要過程，這種方式可以降低建設成本。但也從客觀上反映出我國在硬件產品的生產、供應以及系統軟件知識產權的占有上的軟肋。目前這方面比較成功的有寶信、浙大中控、和利時和北京金自天正等信息化、自動化公司，但和國外大型公司依然存在差距。

自主 研發方面取得成績

近幾年來我國鋼鐵工業在自主研發，具有自主知識產權的信息化、自動化技術方面所取得的成績也是值得贊譽的。如寶信集團就已經突破了生產制造系統（MES）和企業資源計劃系統（ERP）中若干關鍵技術，形成了適合我國的鋼鐵行業綜合自動化整體解決方案和系統。并以此為核心，鞏固了完整的RRP一MES一PCS的系統體系，實現了生產控制自動化與制造管理信息化的緊密融合。并采取商品化的方式，參與到國內外市場的競爭中。最近寶鋼又與中國電信集團成功聯合，共建鋼鐵物流平臺。該平臺依托3G網絡建設全國鋼鐵物流管理系統，提供覆蓋全國的高速互聯網和呼叫中心平臺，支撐寶鋼及下層企業拓展業務及信息服務。依據中國電信全球網絡，服務寶鋼“走出去”，開展全球經營，這是寶鋼在實現“兩化融合”更深層次的挖掘，具有自主創新精神。

另外，由于冷連軋機成套設備及其自動化控制技術長期被少數幾家國外大企業壟斷，國內的冷連軋機在過去全部依靠進口。但在“十一五”期間，鞍鋼與武漢設計院、一重合作，成功完成了1780冷連軋生產線的建設。這條生產線不僅扎出了0.18毫米的冷軋極品，而且生產出轎車面板這種“冶金藝術品”。該項目又一次打破了國外大公司的技術壟斷，開發出大量專利，該項目曾獲冶金技術進步特等獎和國家科技進步一等獎。

如何提升鋼鐵企業的信息化自動化水平？

蔣慎言：這是一個不太好回答的問題，我們國家有超過6億噸粗鋼的鋼鐵產能，各鋼鐵企業工藝流程、資源環境、所供應的產品和市場需求、工業信息化自動化的水平、建設的歷史過程都不同，差異很大。下面就“有效途徑”的共性問題談談自己的看法。

（1）要“對癥下藥”，即要仔細研究阻礙企業經濟效益不斷增長的瓶頸所在，對照國內外鋼鐵企業的先進經濟技術指標，找出落后點及其成因。如數據來源不正確、不及時，就要加大基礎自動化的建設，使每一個數據來源及時正確；如果經濟指標不如其他企業，就要強化控制手段加強MES的建設；如果是決策遲緩跟不上市場，那就有建設ERP的需要。這些說來容易，但做起來很困難。因為信息化、自動化對于一個企業來講是一個龐大的系統工程，要把所有的需求都串起來，然后對癥下藥，不要盲目攀比，盲目追風。

（2）學習先進經驗、參考行業標準，少走彎路。我國鋼鐵協會的鋼鐵工業信息與自動化推進中心和信息統計部在不同時期會根據行業中出現的共性和疑難問題，推出很多行業建議和標準，同時還會介紹寶鋼、武鋼、鞍鋼、首鋼、濟鋼、馬鋼、新興鑄管等信息化、自動化和工業化“兩化融合”標桿單位的先進經驗。預計2011年底還將發表礦山系統“兩化融合”的評估報告。這些建議、標準、先進經驗都是提升鋼鐵企業信息化自動化水平程度的有效途徑，可以少走彎路，大家應該珍惜。

（3）提升鋼鐵企業的信息化自動化技術水平，其最根本的就是提升信息化自動化技術隊伍、人才和素質的水平。他們不僅要掌握信息化自動化的專業技術，還要精通鋼鐵工藝（或被控制對象有關專業知識），既要懂得應用現代數學控制理論，又能夠熟練使用計算機控制的軟硬件。尤其在搞數學模型的鋼鐵企業，一定要由這三方面的人才形成鋼鐵行業數學模型國產化的組織協調機制和協同合作機制。鋼鐵企業在組建信息化自動化隊伍時就應該明確這一點，有意識地朝這方面努力。同時也呼吁工信部等有關政府部門關心它們，給它們更多優惠的政策支持，使它們成為與我國國際地位相適應的像美國通用電氣、德國西門子、法國阿爾斯通或日本新日鐵一樣的國際名牌公司。

（4）要確立大企業主導的產學研合作機制。鼓勵自主創新，鼓勵大企業積極融入國家的技術創新體系，尤其是應用研究領域，集中力量搞成一批節能減排、結構調整、綠色生產的項目，如建立企業的能源中心（這是當前我國鋼鐵行業的熱門話題）等，以帶動整個鋼鐵行業“兩化融合”的提升和經濟效益的提升。

鋼鐵工業的信息化自動化技術應用未來發展的方向是什么？

蔣慎言：我國鋼鐵工業正面臨著國外市場的劇烈競爭和需求，同時，自身落后產能的過剩、節能減排任務的繁重、環境污染的迫切改善及兼并重組落后企業的需要，使得鋼鐵行業在未來還有很長一段路要走，廣大鋼鐵行業自動化科技人員任重而道遠，在應用上需要做好如下幾方面的工作：

（1）由于鋼鐵工藝結構的調整，新的工藝不斷出現，結合新的現代數學理論的發展，在原有已投入生產應用數學模型的基礎上，開發、研究和優化出更高控制標準的數學模型。

（2）在常規的高爐、煉鋼、連鑄、熱軋和冷軋系統方面，還需繼續提高基礎及自動化水平。包括研制出更精密、更適合現場惡劣環境、更長壽、更安全的一體化儀表系統。支持新一代基礎自動化裝備國產化的研究與產業化的建設，必須掌握核心技術，降低基礎自動化的裝備成本，加快過程自動化系統的工程方法和軟件平臺的研究，開發創新具有自主知識產權的計算機自動控制的網絡系統和適應各種變化工藝條件的過程控制的數學模型，并努力提高其命中率。

（3）一體化流程的研究與數字化技術的應用是我國鋼鐵工業信息化和自動化技術開發的重點。例如對節能降耗、防止環境污染有重大意義的流程緊湊型的熔融還原煉鐵技術、轉爐干式除塵煉鋼技術和薄帶坯連鑄技術，國外已經有產業化的成果，我們需要奮起直追，研究開發以熔融還原一高效冶煉一連鑄連軋為代表的全新一體化流程，對于鋼鐵工業發展循環經濟和實現可持續發展具有重大意義。

（4）進一步擴充和完善對現有MES和ERP系統的功能。在垂直方向上使得控制和管理很好地做到無縫對接，促進管理升級，實現集團內部單位間協同工作和輔助決策功能，完成集團管理的全面一體化；在水平方向上積極開發廣義供應鏈系統，將企業內部的供應鏈擴展到企業自身、客戶和供應商三者之間，實現供應鏈中所有合伙人的利益共享，并達到利潤最大化。

（5）在鋼鐵企業重組和兼并的情況下，努力清除影響企業重組的財稅利益分配、資產劃撥、債務核定和處置等體制性障礙，以較快、無縫地做好與原有信息化系統（包括硬件和軟件）的對接，減少原有資源的損失，發揮1+1>2的作用。

（6）為了應對多變的世界經濟，適應未來國內外市場劇烈競爭的需要，必須提高從數據信息到開發應用的商務智能系統知識的轉化處理能力，實現企業向科學化和知識化邁進。改進企業決策水平，爭取有效的生產經營活動，完善各種業務流程，提高各方面的績效和增強綜合競爭能力，快速發展電子商務。電子商務對提高我國鋼鐵企業未來市場競爭力起到非常重要的關鍵作用，因此，它的應用將使我國的鋼鐵企業在市場中贏得主動，獲得更大的生存和發展空間。