鋼鐵工業(yè)信息化自動(dòng)化智能化探析
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摘要：鋼鐵工業(yè)是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的支柱型行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)全球一體化不斷深入，鋼鐵工業(yè)面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力也逐漸由國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)向國(guó)際。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展目標(biāo)，全面提高自身核心競(jìng)爭(zhēng)力，鋼鐵工業(yè)需要強(qiáng)化信息化建設(shè)水平，不斷革新生產(chǎn)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)升級(jí)與優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和診斷設(shè)備，為工業(yè)發(fā)展開(kāi)創(chuàng)新局面，為促進(jìn)鋼鐵工業(yè)向信息化、自動(dòng)化與智能化方向發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。基于此，文章將結(jié)合鋼鐵工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，深入研究其自檢測(cè)技術(shù)、儀表設(shè)備、設(shè)備診斷等方面取得的進(jìn)步，希望能夠?yàn)閷?zhuān)業(yè)人士提供參考、借鑒。
關(guān)鍵詞：鋼鐵工業(yè)；信息化；自動(dòng)化；智能化；機(jī)電一體化
信息化時(shí)代背景下，信息技術(shù)成為工業(yè)發(fā)展變革的源泉和動(dòng)力，用信息技術(shù)促進(jìn)工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，以工業(yè)發(fā)展推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，是提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)工業(yè)跨越式發(fā)展的根本途徑。中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)早在2002年，就認(rèn)識(shí)到了鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)的重要性，并堅(jiān)持“以信息帶動(dòng)工業(yè)”理念，創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)流程，致力于打造集科技水平高、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)境污染低于一體的生產(chǎn)路線(xiàn)。這也促進(jìn)我國(guó)鋼鐵工業(yè)在發(fā)展過(guò)程中不斷突破自我，開(kāi)創(chuàng)了鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)新局面。尤其隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為鋼鐵工業(yè)向信息化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展指明了方向，為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)向國(guó)際市場(chǎng)進(jìn)軍奠定了良好基礎(chǔ)。
1鋼鐵工業(yè)信息化、自動(dòng)化及智能化發(fā)展現(xiàn)狀
鋼鐵企業(yè)信息化發(fā)展，是借助各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化經(jīng)營(yíng)與管理目標(biāo)，以此來(lái)提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)創(chuàng)造最大化經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，鋼鐵企業(yè)信息化發(fā)展主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分別為內(nèi)部信息化、外部相關(guān)部門(mén)信息化以及電子商務(wù)全球化。當(dāng)前，鋼鐵工業(yè)在生產(chǎn)方面除了應(yīng)用大型計(jì)算機(jī)組成的信息系統(tǒng)，還不斷壯大了PC機(jī)、局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等使用規(guī)模。實(shí)現(xiàn)了信息處理、自動(dòng)化控制等一系列生產(chǎn)目標(biāo)。與此同時(shí)，部分鋼鐵企業(yè)也利用局域網(wǎng)、工作站等構(gòu)建了開(kāi)放式企業(yè)信息系統(tǒng)，促進(jìn)企業(yè)由以往單個(gè)車(chē)間逐漸向多個(gè)車(chē)間發(fā)展，同時(shí)充分發(fā)揮了互聯(lián)網(wǎng)共享功能，對(duì)企業(yè)內(nèi)部、外部信息進(jìn)行有效利用，全面提高了企業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平。
2鋼鐵工業(yè)在檢測(cè)技術(shù)與儀表設(shè)備方面得到的進(jìn)步
2.1虛擬化方向發(fā)展
隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，采用軟件與硬件方式組成的各種虛擬儀器儀表應(yīng)運(yùn)而生，因其具備價(jià)格低廉、使用便捷、靈活高效等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到鋼鐵工業(yè)，與傳統(tǒng)儀器儀表相比，虛擬化儀器儀表的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，系統(tǒng)功能升級(jí)更新便捷，通過(guò)修改軟件，可以任意增加或刪減系統(tǒng)功能。第二，計(jì)算機(jī)是虛擬化儀器儀表的核心系統(tǒng)，因計(jì)算機(jī)具有通用性特點(diǎn)，所以可以與其他設(shè)備進(jìn)行連接。第三，相關(guān)支持軟件成本較低，并且可以重復(fù)使用。第四，通過(guò)軟件集成技術(shù)將復(fù)雜算法簡(jiǎn)化，能夠有效節(jié)省軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間。第五，虛擬化儀器儀表以軟件結(jié)構(gòu)存在，無(wú)需硬件設(shè)施，所以維護(hù)便捷。當(dāng)前，在鋼鐵工業(yè)，虛擬儀器儀表主要應(yīng)用到軟測(cè)量方面。例如：在鋼鐵冶煉過(guò)程測(cè)量高爐爐缸的渣鐵液位、熔池鋼水含碳量等方面。
2.2網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
在科學(xué)技術(shù)推動(dòng)下，越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)技術(shù)與儀表設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，其優(yōu)勢(shì)概括為以下幾點(diǎn)：第一，將鋼鐵工業(yè)中的大型、復(fù)雜儀器儀表與控制計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，能夠充分發(fā)揮協(xié)同作用，從而對(duì)各項(xiàng)資源進(jìn)行合理配置。第二，數(shù)據(jù)共享是網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的典型優(yōu)勢(shì)，有利于各部門(mén)及時(shí)收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)。第三，可以實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控目標(biāo)，第四，為設(shè)備設(shè)施遠(yuǎn)距離診斷和維修創(chuàng)造有利條件，可以在一定程度上減少人力、財(cái)力支出。正是因?yàn)橐陨蟽?yōu)勢(shì)，使得鋼鐵工業(yè)中的許多儀器儀表都設(shè)置了通信接口，為個(gè)鋼鐵企業(yè)鐵水預(yù)處理、鋼水成分分析等各項(xiàng)工作向網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
2.3智能化方向發(fā)展
鋼鐵工業(yè)在智能化發(fā)展過(guò)程中，不僅使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自診斷、自測(cè)試等各種運(yùn)算，還充分利用了人工智能技術(shù)。例如：鋼鐵工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中采用仿人智能技術(shù)、專(zhuān)家系統(tǒng)等，對(duì)檢測(cè)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行全面優(yōu)化，不僅提高了設(shè)備精度和運(yùn)行效率，還有效解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)中存在的各種難題。例如：鋼鐵工業(yè)在冷軋板生產(chǎn)過(guò)程中，可以利用邏輯樹(shù)、BP神經(jīng)源網(wǎng)絡(luò)等智能化技術(shù)，對(duì)表面缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，并針對(duì)性采取措施解決，從而減少因產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量不過(guò)關(guān)給企業(yè)造成的不必要損失。
2.4魯棒化方向發(fā)展
航天工業(yè)在制造過(guò)程中，要求鋼鐵材料必須具備較高的精確度和良好的魯棒性。這就需要鋼鐵工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，不僅要在外形結(jié)構(gòu)方面采用加強(qiáng)型，還要保證鋼材可以適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境。尤其要重視消除鋼鐵在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)過(guò)程中受到的各種干擾和影響。傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，由于材料存在擺動(dòng)等動(dòng)態(tài)情況，導(dǎo)致吊車(chē)秤無(wú)法精準(zhǔn)測(cè)量相關(guān)參數(shù)，為了解決這一問(wèn)題，可以采用跨車(chē)間天線(xiàn)傳輸中央數(shù)據(jù)采集技術(shù)，使吊車(chē)秤在全廠(chǎng)房測(cè)量或異廠(chǎng)房測(cè)量過(guò)程中，能夠不受任何因素干擾，精準(zhǔn)測(cè)量各項(xiàng)參數(shù)。與此同時(shí)，如果鋼板、鋼帶在行走過(guò)程中表面存在粗糙問(wèn)題，也可以采用全新測(cè)量方式，全面提高其魯棒性。
2.5高精度化方向發(fā)展
鋼鐵工業(yè)在鋼鐵生產(chǎn)和產(chǎn)品測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)傳感器設(shè)備能夠有效提高生產(chǎn)、測(cè)量精度。如某鋼鐵工業(yè)在鋼鐵冶煉過(guò)程中使用150t轉(zhuǎn)爐，在添加鐵水時(shí)，由于稱(chēng)量存在誤差，導(dǎo)致鐵水少于標(biāo)準(zhǔn)的1%，使出鋼溫度相差5℃。在添加石灰石，由于稱(chēng)量存在誤差，導(dǎo)致石灰量少于標(biāo)準(zhǔn)的5%，使得出鋼溫度相差7℃。由此可見(jiàn)，保證稱(chēng)量精確度，是提高鋼鐵生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵前提。現(xiàn)階段，鋼鐵工業(yè)儀表在開(kāi)發(fā)制造方面，逐漸向高精度方向發(fā)展。例如：日本生產(chǎn)的EJA智能變送器就是建立在諧振梁原理基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，其精確度能夠精確到±0.075%范圍內(nèi)。當(dāng)前，這種儀表已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到鋼鐵工業(yè)，并取得了顯著成績(jī)。另外，高精度除了傳感器與變送器以外，還受到外界環(huán)境和安裝方法的影響。其中環(huán)境影響因素尤為重要，如果儀器儀表在使用過(guò)程中，環(huán)境溫度超出允許范圍，將會(huì)直接影響儀器儀表準(zhǔn)確性。所以在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，專(zhuān)家和學(xué)者需要對(duì)儀器儀表冷卻裝置進(jìn)行深入研究，有效擴(kuò)大儀器儀表適用范圍。2.6機(jī)電一體化方向發(fā)展鋼鐵生產(chǎn)和檢測(cè)過(guò)程中，涉及到諸多化學(xué)、物理等方面的物質(zhì)分析。通常需要經(jīng)過(guò)取樣、制樣、測(cè)量、分析等方式得出各項(xiàng)數(shù)據(jù)。然而，新時(shí)期背景下，鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)需求不斷提高，并且自動(dòng)化控制水平日漸強(qiáng)化，想要在高效化、無(wú)人化生產(chǎn)狀態(tài)下提高生產(chǎn)質(zhì)量和檢測(cè)水平，就要通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)分析問(wèn)題。所謂機(jī)電一體化技術(shù)，涉及到諸多學(xué)科和技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖象處理技術(shù)、人工智能技術(shù)等。其能夠?qū)﹄[蔽性問(wèn)題進(jìn)行測(cè)量，是鋼鐵工業(yè)檢測(cè)工藝中的一門(mén)新技術(shù)。
3鋼鐵工業(yè)在設(shè)備診斷方面得到的進(jìn)步
3.1電腦化和大規(guī)模信息網(wǎng)絡(luò)方面
在鋼鐵工業(yè)設(shè)備管理初期，大多采用簡(jiǎn)單工具進(jìn)行診斷。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，各種現(xiàn)代化頻譜技術(shù)產(chǎn)生，在一定程度上提高了設(shè)備診斷效率和水平。發(fā)展至今，電腦化已經(jīng)成為常態(tài)，利用便攜式電腦診斷設(shè)備成為流行趨勢(shì)。并且實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在線(xiàn)管理目標(biāo)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的故障問(wèn)題。新時(shí)期背景下，大量鋼鐵工業(yè)大規(guī)模使用電腦化診斷設(shè)備［5］。例如：日本鋼鐵工業(yè)從加熱爐到卷取過(guò)程，設(shè)置了多個(gè)設(shè)備診斷專(zhuān)用工作站，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程監(jiān)督、管理、評(píng)價(jià)和分析目標(biāo)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的隱患，為提高鋼鐵生產(chǎn)質(zhì)量和效率提供保障。
3.2通過(guò)模型進(jìn)行故障診斷和預(yù)警
現(xiàn)階段，常用的故障診斷方式，就是通過(guò)信號(hào)判斷故障位置和故障類(lèi)型。而最簡(jiǎn)單的故障診斷方式是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和及時(shí)報(bào)警方式。此外，也有頻譜分析等故障診斷方式。為了能夠及時(shí)對(duì)潛在故障進(jìn)行掌握，需要通過(guò)建立模型的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)有兩類(lèi)模型，一種是建立在解析方法基礎(chǔ)上構(gòu)建的模型。另一種是建立在知識(shí)方法基礎(chǔ)上構(gòu)建的模型，兩種模型各自具備優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，需要鋼鐵工業(yè)結(jié)合實(shí)際情況針對(duì)性選擇。
3.3創(chuàng)新故障診斷技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新型故障診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。并且適用范圍越來(lái)越廣泛。例如，在軋鋼過(guò)程中，如果尺寸存在誤差，可能因?yàn)椴僮鞑划?dāng)影響，也可能受到設(shè)備誤差硬性。而通過(guò)故障診斷技術(shù)，能夠?qū)ιa(chǎn)操作和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)督，從而提高生產(chǎn)規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，全球一體化背景下，我國(guó)鋼鐵行業(yè)面臨的市場(chǎng)壓力與日俱增，推動(dòng)鋼鐵行業(yè)向自動(dòng)化、信息化、智能化方向發(fā)展已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，這不僅是實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的有效措施，提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)的必然需求，所以，為了創(chuàng)造最大化效益，需要提前做準(zhǔn)備，研究現(xiàn)代化發(fā)展的相關(guān)對(duì)策。
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作者:時(shí)偉 單位:南京鋼鐵聯(lián)合有限公司制氧廠(chǎng)
