智能化鋼廠集控與管控的新模式

摘要：隨著以智能化為目標的新一代信息技術與鋼鐵制造業的快速融合，鋼鐵企業已經從之前的大規模重復建設轉到以智能化為目標的高質量發展道路上來。通過建設智能集控中心和智能管控中心，能夠起到減員增效的作用，提高了各崗位間的溝通效率和協同效果;智能管控中心集合了生產、能源、設備、安防、物流等多種管控于一體，建立對工廠主要生產環節的動態監控系統，集中力量快速分析解決問題，形成了智能化鋼廠集控管控的新模式。

關鍵詞：智能化;集控中心;管控中心;

Abstract： With the rapid integration of the new generation of information technology with the goal of intelligence and the iron and steel manufacturing industry，?iron and steel enterprises have shifted from the previous large-scale repeated construction to the high-quality development path with the goal of intelligence. Through the construction of intelligent centralized control center and intelligent management control center，?it can reduce staff and increase efficiency，?and improve the communication efficiency and synergy between posts; The intelligent control center integrates production，?energy，?equipment，?security，?logistics and other management and control，?establishes a dynamic monitoring system for the main production links of the plant，?focuses on rapid analysis and problem-solving，?and forms a new mode of centralized control and control of intelligent steel plant.

Key Words： Intellectualization; Intelligent centralized control center; Intelligent management control center;

正文：

1 引言

未來鋼鐵產業智慧制造的發展方向是在自動化、數字化的基礎上，廣泛應用大數據和人工智能技術，實現鋼鐵制造的智能化，智慧化。智能化工廠的建設更是IT、OT、CT技術結合的核心和基礎所在，通過智能裝備、智慧制造、智能運維、智能管控、智慧服務等推動大數據、人工智能、物聯網、5G通訊、3D可視化等技術在未來鋼鐵公司的廣泛應用。

2015年5月19日，國務院正式印發了我國實施制造強國戰略的第一個十年行動綱領——《中國制造2025》，這是中國工業未來10年的發展綱領。遵循《中國制造2025》中“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本”的核心思想，貼合鋼鐵公司生產經營特點和所處社會環境，基于“智能制造、大數據、互聯網+、云計算、物聯網”等先進技術，結合“兩化融合”的戰略思想，打造以“智能化鋼廠”為目標的，集“智慧決策、產業協同、智慧管控、智能制造”等先進理念為一體的智能化體系。為構建“扁平化、集成化、高效化”的運營機制，“精益生產、高效運營、精準營銷、品質穩定、產品一流”的管理模式，“集中管控、專業支撐、業務協同”的組織模式，“一級計劃、一級管控、一級核算”的運行模式提供有效的支撐。堅持以轉變觀念為先導，以頂層設計為抓手，以體系能力為保障，走出綠色發展、智慧制造之路，共建高質量鋼鐵生態圈。

2 智能化鋼廠理念和集控管控新模式

2.1 鋼廠智能化理念

智能化鋼廠應該包括智能化的工廠設計、智能化的生產運行、智能化管理、智能化供應鏈、智能化服務體系等高層次及全局性的智能化問題。

智能化鋼廠是將物聯網、大數據、云計算等信息手段與鋼鐵制造流程的設計、運行、管理、服務等各個環節深度融合，實現信息深度自感知、智能化自決策、精準控制自執行、自適應等功能，可有效優化鋼鐵制造流程結構，特別是動態運行結構，提升全流程運行過程智能化控制和管理水平。

智能化鋼廠具體體現在：

（1）提升產品質量，提高大宗鋼材及關鍵鋼材質量的穩定性、可靠性和適用性，實現企業產品質量品牌化。

（2）降低資源能源消耗，減少過程排放，實現清潔生產、環境友好，推動綠色化發展。

（3）形成包括采購、生產、銷售、物流、用戶服務等在內的智能化經營模式。

（4）提高資金利用效率，加快企業資金流動和進一步增值。

（5）延伸產業鏈，促進低碳經濟、循環經濟發展。

（6）推動鋼鐵工業轉型升級。[1]

2.2 智能化鋼廠系統總體架構

“中國制造2025”要以創新驅動發展為主題，以信息化與工業化深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向。制造業數字化、網絡化、智能化是新一輪工業革命的核心技術，應該作為“中國制造2025”的制高點、突破口和主攻方向。[2]

依托“中國制造2025”指導方向和鋼鐵智能化架構體系，構建四級智能制造一體化系統，應用大數據和云平臺技術，將三維可視化虛擬工廠和實體工廠完美結合。[3]

智能化鋼廠系統總體架構按照“智能裝備層、智能制造層、智能運營層和智能決策層”四個層級進行規劃和設計。

2.3 集控與管控的新模式

目前，隨著智能化工廠系統建設的不斷普及，越來越多的鋼鐵企業選擇將車間內產線旁大大小小的操作室合并或取消，由一個更大的集中操作室取而代之，即我們常說的集控中心。遠程集控中心的出現大大降低了現場人員的配置數量，包括計劃制定人員、數據統計人員和崗位操作人員，使人均鋼產量得到提高，同時減少人員的危險傷害。

智能管控中心集合了生產、能源、設備、安防、物流等多種管控于一體，建立對工廠主要生產環節的動態監控系統，集中全體智慧快速分析解決問題，提高了各崗位間的溝通效率和協同效果。優化調度、提高產量、穩定質量、降低能耗、減少成本，生產過程中出現的問題能夠及時反饋并采取最佳處理方式，企業的管理效率和水平可以得到大幅提高，為構建企業的大數據管理和分析系統提供全方位的數據支撐。

3. 智能集控中心

根據生產工藝的不同，集控中心一般可分為鐵前集控中心、煉鋼集控中心和軋鋼集控中心。一般各集控中心建設在靠近其生產車間或車間內的建筑或電氣室內。有的鋼廠受總圖面積所限，也會有幾個集控中心連同智能管控中心建設在同一建筑內的形式。

遠程集控的前提和基礎是完善、可靠的基礎自動化控制及機械設備動力系統，各區域設備均能以自動控制的模式穩定可靠運行，無需或者僅需操作員有限的操作指引。要求設備側檢測點位完善，測點信息可靠，具備與上層智能化系統及底層控制模塊的數據通訊功能，具備完善的設備狀態感知、異常處理及保護功能。同時由于遠程集控，設備集中度很高，需配置智能輔助操控系統，及時提醒、聯動輔助操作人員更好的對產線進行監控管理。

3.1 集控大廳崗位設置

我們以M鋼廠煉鋼智能集控中心為例，該集控中心由集控大廳、機房、會議室和輔助用房組成。集控大廳整合了從鐵水脫硫、轉爐煉鋼、爐后精煉、連鑄等煉鋼生產全過程的操作與控制。集控中心集中操作，依次按照天車物流、上料、倒罐脫硫、鐵水扒渣、轉爐、鋼水扒渣、精煉爐、連鑄機、和公輔等工序分區布置操作臺。各區域可采取背靠背形式布置，既可相互溝通，又能最大限度的保持空間距離，不被互相打擾。操作臺上設置遠程集控操作按鈕、遠程集控急停系統和各工序的L1基礎自動化系統操作終端、L2過程控制系統操作終端、煉鋼MES制造執行系統終端、天車物流系統操作終端，以及水處理、環境除塵、公輔介質等操作終端，此外設置煉鋼區域的指揮調度協調臺，并通過大屏幕系統可直接對現場操作進行監測、控制并進行正常生產。

3.2 輔助系統設置

在集控大廳各操作臺前設置多組大屏幕顯示系統，該系統由視頻服務器、視頻信號處理器、圖形拼接處理器、多塊液晶監視器組成，用于集控大廳內的操作人員對生產現場重要環節進行遠程監控，并指導生產。

在集控中心所在的建筑內設置視頻監控系統、門禁控制系統、機房環境監控系統、智能照明系統、火災自動報警系統。同時設置數據傳輸網絡系統，“萬兆骨干、千兆接入、三網隔離”原則，分別用于傳輸流程數據、生產數據、辦公數據、語音數據、視頻數據及消防數據等。

4 智能管控中心

智能管控中心是指提供公司數字化、信息化、智能化系統的基礎支撐平臺，包含公司的管控中心、數據中心和網絡中心。

管控中心實現鋼鐵企業主要生產運營業務的智能化調度管理，以管控中心的監控大屏幕，智能化系統為載體，實現公司生產、能源、設備、安防、物流等多種業務的扁平化、集中化的公司級管控，實現五調合一。

數據中心將充分利用云平臺技術、虛擬化技術實現對智慧化系統的硬件支撐，提供各智能化系統所需的服務器資源。

網絡中心將實現對公司所有智能化系統網絡的統一管理，保障公司整體信息網絡、物聯網絡的互聯互通和安全可靠。

上述三個中心在智能管控中心內實現合并為一個中心，該中心作為公司日常生產運營的核心大腦所在，公司的管控調度人員將在此統籌管理整個公司的日常生產運營信息。

4.1 生產管控大廳

智能管控中心一般設置在車間外的獨立建筑內，例如辦公大樓、調度中心等。通常由生產管控大廳、數據中心機房和會議室等房間組成。

大廳內設置大屏幕系統，大屏幕前分區設置聯合操作臺若干，每個區域操作臺負責不同的調度管理內容。后方設置主調度操作臺，對全廠各環節進行總體主持和協調。

生產管控大廳是公司的調度指揮中心，具有生產監視、無人值守的功能。生產管控大廳整合提取經營、生產、能源、設備、物流等各業務數據，建立對工廠主要生產環節的動態監視系統，為構建公司的大數據管理和分析系統提供全方位的數據支撐。

生產管控大廳配合公司各信息化、智能化管理系統，實現動態的全流程作業管控、智能化設備遠程運維管理等，有效提高公司管控和調度效率。系統提供了統一、實時、一站式的管理功能視圖，可以監控和管理設備生產運行的最新運行狀態，并結合視頻監控系統，對任何時間發生的異常情況都可以觸發不同的應對策略，通知相關負責人進行處理。

主要管控功能包括：全流程數字孿生工廠、物流總調及管控、訂單跟蹤調度及管控、鐵鋼軋生產總調及管控、能源平衡總調及管控、質量大數據監控、設備管控、環保監控、消防安全監控、應急聯動和運營分析。

4.2 輔助系統設置

管控大廳內包括大屏幕系統、調度操作臺、操作員工作站、空調和電源系統、通信和安防系統等基礎設施。大屏幕的配置不僅要滿足監控的需要，還要滿足展示的需要。大屏幕可實現對視頻系統，生產調度畫面的顯示。同時支持多種顯示方式：整個屏幕顯示一個畫面，多個屏幕顯示一個畫面，任意個屏幕顯示任意畫面等。

新建大屏幕方案考慮采用全彩高清室內LED屏幕，全彩LED顯示屏畫面清晰，色彩均勻，亮度高，效果好。采用分布式掃描技術和模塊化設計技術，可靠性、穩定性更高。既可實現整體的無縫屏幕拼接和展示，又可根據需求靈活的設定和劃分屏幕顯示區域，實現大屏幕的多功能綜合信息展示。

LED顯示屏之所以受到廣泛重視而得到迅速發展，是與它本身所具有的優點分不開的。這些優點概括起來是：亮度高、小型化、壽命長、工作電壓低、功耗小、性能穩定和耐沖擊。LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，LED的發展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發光密度、更高的發光均勻性，可靠性、全色化方向發展。

4.3 數據中心機房

在智能管控中心設置公司級數據中心機房，為服務器云平臺和網絡平臺的穩定運行提供安全、可靠、有保障的運行環境。該數據中心機房可單獨設置運維值班室和維修工作間，機房面積應不小于200m2，運維值班室和維修工作間面積應不小于30m2，其設計要求按普通辦公室考慮。機房的建設應該按照國家機房建設標準GB50174-2017《數據中心設計規范》實施，建成B級機房。

數據中心機房的建設一般包括裝修工程、供配電系統、空調新風系統、機柜與綜合布線系統、消防系統和機房環境監控系統等。

（1）機房裝修工程的主要要求是防塵、防火、防電磁干擾，滿足計算機機房的潔凈度和特殊介質的存放要求。

（2）供配電系統的主要要求是高冗余、高容錯，有防雷、防火、抗電網浪涌、靜電泄漏等功能，具有良好的接地系統、防雷系統等。空調系統的主要要求是能夠解決機房的高顯熱量負荷。機組制冷量可隨室內工況變化自動調節。

（3）新風系統地要求是為室內引進潔凈的新風，清除室內不斷產生的空氣污染物，改善空氣品質，保持室內空氣的清新健康;通過新風引進形成室內正壓，保持室內空氣的高潔凈度。

（4）機柜及綜合布線系統的主要要求是完成強弱電列頭柜到每個機柜的強電、弱電的布線，做到機房安裝設備時只在柜內接線，不涉及機房內布線。

（5）消防系統嚴格安裝消防規范執行，一般應采用氣體滅火裝置，可采用有管網或無管網滅火系統。

（6）環境監控系統應該包括：環境和動力設備監控、系統配電監控、UPS設備監控、機房空調設備監控、環境溫濕度監控、漏水檢測、消防監測等系統;門禁控制系統監控和圖像監控系統。

5. 結束語

隨著越來越多的智能化鋼廠的建設，智能集控中心加管控中心的管理操作模式也越來越普遍，對于不同工藝設施來說，實現遠程集控的程度也并不完全一樣，但這仍是目前智能化鋼廠的發展方向，對于企業來說，智能化建設帶來的直接和間接經濟效益還是非常可觀的，在云技術、互聯網、5G通訊、3D可視化技術飛速發展的今天，在企業做大做強的同時，還要求對工藝、質量、能源等各方面有更加精細化的把控。鋼廠的建設水平也有了質的飛躍，不光是在建筑風格上摒棄了傳統的操作室風格，更多的融入式體驗讓你足不出戶就可對現場情況了如指掌，猶如身臨其境。我們期待著中國鋼鐵行業作為高科技領域的領軍者，在未來的道路上繼續前行。

參考文獻：

[1] 殷瑞鈺，《關于智能化鋼廠的討論——從物理系統一側出發討論鋼廠智能化》，鋼鐵. 2017，52（06）。

[2] 周濟，《智能制造———“中國制造2025”的主攻方向》[J].中國機械工程，2015（17）：2273。

[3] 王新東，《以“綠色化、智能化、品牌化”為目標規劃設計河鋼唐鋼新區》，鋼鐵. 2021，56（02）。

作者簡介：姓名：隋靜博?出生日期：1981-11-24?性別：女?民族：漢族?籍貫：天津市?學歷：碩士研究生

職稱：高級工程師?研究方向：冷軋工藝自動化信息化控制，工作單位：中冶京誠工程技術有限公司