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資訊頻道 摘要：文章結合我國鋼鐵工業轉型發展的新思路，堅持創新原則，在提高自動集成能力、自動服務以及機電儀一體化測量技術等三個方面闡述了冶金自動化的發展方向。
關鍵詞：自動化；自主集成；服務；機電儀一體化
當前我國冶金工業正處于一個新的發展戰略拐點上，在這關鍵時期，通過創新驅動，轉型發展，才可以找到超越自我的新思路、抓手和措施，使我國的冶金工業實現可持續發展。這是一場深刻的變革，其實質是自動化、信息化技術正逐步演變成冶金工藝的重要組成部分。這就為冶金自動化的發展提供了新的發展機遇與空間，也提出了新的更艱難的挑戰。推冶金自動化之波，助冶金工業發展之瀾，這就需要持續優化冶金自動化的發展方向，提高冶金自動化的發展質量，完善冶金自動化的發展方式。
1 冶金自動化為新一代鋼鐵工藝流程提供了新的技術平臺
我國已經是一個鋼鐵大國，但還不是一個鋼鐵強國，我國鋼鐵工業目前面臨的是資源短缺、環境污染、產品供大于求，品種質量無法滿足日益發展的市場需要。因此，研發和推動更適應國家發展需要的新一代鋼鐵工藝流程，較好的解決資源、能源、環境和品種質量等方面的束縛，實現鋼鐵工業的可持續發展，是冶金自動化目前的關注重點。
1.1 新一代鋼鐵工藝流程的主要內容新一代鋼鐵工藝流程主要具有三項功能，即鋼鐵產品制造功能（構建高效、低成本和潔凈鋼生產體系）、能源轉換功能（能量流網絡體系構建、能源效率的提高和充分利用）、大宗廢棄物消納處理和再利用（爭取實現零排放），其主要內容包括原料動態優化配置、鋼鐵液態過程的連續與高效，特別是煉鐵、煉鋼界面技術，以及連鑄－熱軋界面技術和形變、相變相結合的控軋控冷技術。新一代鋼鐵工藝流程構建的是高效率、低成本潔凈鋼生產體系，在能源方面，構建的是能量流網絡體系。從綠色工廠角度出發，構建廢棄物綜合處理和再生資源利用體系，而這三個體系的建設，都離不開自動化技術的支持與保證。
1.2 新一代鋼鐵工藝流程的特征新一代鋼鐵工藝流程和傳統的鋼鐵工藝有著本質的不同，只有理解并掌握了這些特點，才能更好地實現冶金自動化與新一代鋼鐵工藝流程的深度融合。
（1）新一代鋼鐵工藝流程源于動態－精細準確的設計理論研究和方法創新，特別是物質流、能量流、信息流的三流合一，都需要數學模型等方面的自動化技術手段，才能在工藝中實現，進而達到生產出高效率、低成本的潔凈鋼。
（2）新一代鋼鐵工藝流程的研發、運行要落實到高效率、低成本潔凈鋼生產和制造體系的構建、運行，能源調構中心的構建和優化運行，并建立起全流程的數據信息控制中心，通過數據挖掘與分析技術，把新一代鋼鐵流程建設成數字化新一代鋼鐵流程。
（3）新一代鋼鐵工藝流程不僅適用于高端鋼鐵產品生產的需要，同時也能滿足長才、特殊鋼的生產需要，不僅要實現定制生產，同時也能滿足不同用戶的個性化需要。
（4）新一代鋼鐵工藝流程將推動冶金企業向著資源節約、環境友好的方向發展，并通過物質流、能源流、信息流和資金流的延伸，推動冶金企業發展循環經濟，實現低碳、綠色的生產。這些特征恰恰反映了自動化技術在新一代鋼鐵流程中的作用與地位。
1.3 冶金自動化在新一代鋼鐵工藝流程中的作用與地位
新一代鋼鐵工藝流程的發展離不開冶金自動化的支撐和保證，許多新的工藝只有通過自動化才能實現，自動化已經成為新一代鋼鐵工藝流程的重要組成部分。其次，新一代鋼鐵工藝流程要實現精細化管理，都要靠數據來實現。而數據的采集、存儲、分析、挖掘以及優化等都離不開自動化平臺技術的保證。還要說明一點的是，新一代鋼鐵工藝流程要實現“運籌帷幄之中，決勝千里之外”，沒有自動化技術的支持與保證，是根本無法實現的。進入新世紀以來，衡量我國鋼鐵工業水平的標準已經發生了很大的變化， 不僅要看其機械化水平，更要看其自動化水平。冶金自動化開始參與并主導著鋼鐵工業轉型發展的方向，使鋼鐵工業朝著高附加值、綠色產業的方向發展。
2 在新一代鋼鐵工藝流程中，要重新認識自動化與信息化
在傳統鋼鐵工業生產中，自動化與信息化的概念是有所區別的，這個時期的自動化水平處于基本自動化階段，只是鋼鐵工業向著工業化方向發展的一個中間手段，即采用計算機技術及其它信息技術，代替人的體力勞動，代替或輔助人的腦力勞動。而新一代鋼鐵流程中的自動化技術，是一個動態的不斷發展的過程，有著更加廣泛和深刻的內涵。目前其功能已經形成了一個有機體系，在鋼鐵過程中，自動化不僅涉及到具體的生產工藝節點，而且覆蓋到鋼鐵生產的全流程。信息化亦是如此，其基本內容是指培育、發展以智能化工具為代表的新的生產力并使之創造價值的過程。而在新一代鋼鐵流程中，對信息化的要求是運用IT技術改造傳統鋼鐵工業或構建新的鋼鐵生產工藝流程，實現鋼鐵生產全流程范圍內實現信息資源的高度共享，推動包括人力資源、設備資源、智力資源在內的所有資源潛力的發揮，使鋼鐵工業向著綠色、環保、低成本和優質高效的方向發展。在新一代鋼鐵工藝流程中，無論是自動化還是信息化，都是從工業經濟向信息經濟融合的動態過程。工業化的發展直接導致信息化的發展，而信息化的發展又以工業化發展為手段，二者相輔相成。自動化與信息化的融合最直接的體現是數據融合，共用一個數據源、一個數據庫，對數據優化與挖掘的理念也是相同的。二者之間你中有我，我中有你，涇渭分明的時期已經一去不復返。自動化與信息化實現了深度融合，共同構筑起新一代鋼鐵工藝流程的技術平臺，這也是鋼鐵工業走新型工業化道路的需要。而信息化是在實施自動化之后，企業迫切需要引進先進的管理理論與手段，企業信息化建設勢在必行，因此，信息化在本質上就是更先進的自動化。冶金工業走新型工業化之路，開發新一代鋼鐵工藝流程，是冶金工業實現可持續發展的必然選擇，而新一代鋼鐵工藝流程的建設的實質就是自動化信息化與工業化有機結合，實施后發揮優勢戰略，實現生產力的跨越式發展。這種方式充分突出了科學技術的先導作用，其次突出了經濟增長模式的優化，有效克服了先工業化再自動化和信息化、粗放型經濟增長方式等問題，真正意義上實現了自動化、信息化帶動工業化，工業化的發展又促進了自動化、信息化的發展，實現可持續發展。
首鋼通過搬遷調整， 以新一代鋼鐵工藝流程為基礎的一座現代化先進水平的鋼廠－首鋼京唐公司已經建成并投入使用。在整個建設過程中，自動化、信息化建設與鋼廠建設同步進行，同步投入使用，這在全國冶金行業新廠建設中尚屬首次。京唐鋼鐵公司的許多設備都是在全國第一次使用，如5500立方米特大型高爐等等，這樣對自動化、信息化技術的要求不僅高而且許多都是從零開始。如鐵水包“一罐到底”自動化控制系統，特大型高爐專家系統以及大型轉爐高品質鋼低成本冶煉新技術等等都是在全國首次研制并成功投入使用。在IT業內還在對物聯網技術進行討論時，首鋼京唐公司已經將該項技術成功應用于實際，并取得了重大的科技突破與經濟效益。通過這一成功的案例說明，深化自動化、信息化建設與應用是走新型工業化道路的必然選擇，是加大首鋼轉型升級力度、提升首鋼核心競爭力的重要組成部分，是實現首鋼精細化管理，提高效益的重要載體和抓手。今后，還要繼續深化自動化、信息化的建設與應用，不斷適應首鋼創新驅動、轉型發展的強烈需要。
3.我國冶金自動化未來發展的重點
我國冶金自動化幾年來的發展已經取得了長足進步，但由于受到各個方面的影響與局限，全國冶金自動化發展的水平是有差別的。由于起點不同，每個單位對未來的發展思路也不盡相同，但有一點是相同的，那就是“年年歲歲花相似，歲歲年年人不同”，都要創新發展，每年都要爭取有較大的進步與提高。
3.1 提高自主集成大型數字化控制系統的能力和水平
許多冶金行業內部的自動化單位、部門或技術隊伍，都曾經做過不少自動化集成項目，但我們所講的自主集成大型數字化控制系統是和一般的集成項目有所區別。
（1）自主集成必須是以“我”為主自主集成大型數字化控制系統，必須以“我”為主，在這方面，首鋼曾經有過深刻的教訓。以我為主，并不是孤芳自賞，拒絕合作，而是集百家之長，持開放、平等、合作的態度去工作。對首鋼而言，這個“我”，就是首鋼的自動化、信息化專業隊伍，它是一座“橋”，一頭連著鋼鐵生產工藝，一頭連著IT技術廠家，無論是對鋼鐵生產還是IT技術廠家，他都有發言權；其次，這支隊伍還將承擔自動化信息化技術應用后的維護工作及后續開發工作等等。所以我們說沒有橋怎么能過河？又怎能過了河就拆橋呢？以我為主其意味著核心技術是自己的，而不是別人的，這樣才能在實施自動化、信息化工作中爭取主動，而不會陷于被動。這個問題現在提出來，可能覺得為時過早，其實不然。這個過程可能要經歷挫折，甚至失敗，時間可能要很長，所以早動手，早主動，用毛澤同志的一句詩詞來說明這個問題最恰當不過：“天將曉，莫道君行早，踏遍青山人為老，風景這邊獨好”。新一代鋼鐵工藝流程的建設，為自動化的發展提供了廣闊的空間，但是要求也相應的越來越高。采用先進的數學模型技術，實現智能化控制，數字化煉鋼就是首鋼堅持以“我”為主原則，開發的一項自主集成的大型數字化控制系統。數字化煉鋼自動化平臺結合新一代鋼鐵工藝流程中煉鋼部分的“全三脫”、精煉、連鑄工藝，在關注生產過程的同時，注重對生產過程進行調優。不僅可以實現控制系統的優化，而且還可以實現生產工藝的優化。而控制系統的優化，又可以分別進行靜態優化與動態優化兩種。該系統還具有強大的仿真功能，在工藝模型及其參數基本穩定的情況下，調整模擬歷史生產操作過程，根據調整后的操作進行仿真計算，模擬形成調整操作后的預期效果。利用該系統，同時還可以進行新鋼種冶煉離線仿真操作，完善模型、調整參數，待達到設計目標后，再上線實際操作。在這個系統中，轉爐部分、精煉爐部分等都不再獨立存在，而是作為一個整體統一考慮，所以“一罐到底”，煉鋼模型、精煉模型等技術都作為一個個子系統存在，數字在整個系統中起到了關鍵作用，實現了真正意義上的數字化煉鋼。
（2）整套系統要實現實時控制
自主集成的大型數字化控制系統，要具有很強大的實時性，不僅僅是實時的數據采集，更重要的是數據的實時分析與處理以及實時控制，否則無法滿足新一代鋼鐵工藝流程生產的需要。鋼鐵生產過程中，如果最終產品是低端產品時，對實時性要求就不高，但是通過轉型要生產高端鋼鐵產品時，對實時性的要求就越來越高，快速判斷、快速診斷、快速處理都已經成為基本要求。
（3）數據挖掘與應用
為了提高企業的市場競爭力，滿足市場對高端鋼鐵產品的不斷需求，通過提高自動化控制系統水平來提高鋼鐵產品的質量，已經成為一項現實而又迫切的工作，在鋼鐵自動化控制系統中，對實際的生產工藝數據進行必要的采集、統計和分析，科學地管理大量的長期的生產工藝數據，通過建立與生產實際相結合的數學模型，并在此基礎上提出了對數學模型的優化方向，達到對生產過程的精細化管理和生產的智能化控制。目前在冶金自動化技術的應用過程中，數采手段越來越完善，數據量越來越龐大，數據質量也越來越高，現場應用對數據的要求也越來越嚴格，特別是各種數學模型、控制算法已經普遍成為自動化控制系統的主要內容。所以數據挖掘與應用愈加受到重視。例如，冷連軋板形控制是一個多變量、時變、強耦合和非線性的復雜過程。軋制過程中各種板形影響因素，如軋制力、軋制速度、彎輥、竄輥、冷卻水流量、溫度、壓力以及張應力等都會隨著時間進程與空間位置而變化，并且相互影響、耦合。通過將這些許多互不相關的元素（數據信息）聯系到一起，工藝和模型的交互性操作就成為新的應用方式并為程序規程提供了專業的技術支持。
3.2 提供優質的自動化服務
在冶金行業內的自動化技術的研發與應用，我們稱之為冶金自動化，這種說法的本身沒有問題，但長期以來，給大家的感覺就是冶金自動化是依附于冶金行業的，這其實是一個本質性的誤解，對于“冶金自動化”我的理解是“為冶金行業提供關鍵性、建設性服務的自動化專業”。正如公交司機是開公交車的司機一樣，這個司機如果開校車，那就是校車司機，但是他的身份是司機?，F在我們應該對這種服務引起足夠的重視。
冶金行業有其自身的特點，一年365天從不間斷生產，各個生產工藝之間銜接緊湊，生產節奏快，環境惡劣等等。自動化不僅能解決上述問題，更重要的是提供關鍵性和建設性的服務。
（1）提倡“零故障”服務
這是一個不斷追求的目標，也是一個不斷強化工作的過程，所謂零故障，就是除正常的設備檢修外，不會因為自動化專業的問題而影響鋼鐵生產。不發生問題的服務是最優質的服務，而社會上還仍然存在一些誤解，沒故障他們就是沒事兒干。其實只有做了大量的艱苦的幕后的默默無聞的工作，才能實現不發生事故。我們的服務就是做這些有針對性的、大量的、艱苦的、幕后的、默默無聞的工作。
（2）有對應突發事件的能力和手段
鋼鐵生產過程中，出現一些突發事件是不可避免的。我們要提供關鍵性的、建設性的服務，就要具有應對突發事件的能力和水平，這種能力和水平是服務的硬實力。一般性的服務要有，應對突發事件的服務我們也能做得很好，這才是優質的自動化服務。
（3）標準化服務
提供標準化的自動化專業服務，是精細化管理的需要，也是提供優質自動化專業服務的必要條件，如果沒有標準化要求，服務的內容、服務的水平就會不同，更無法談到提高、優化，也無法做到傳承。
3.3 發展機電儀一體化測量技術
物聯網技術的應用正在興起，特別是“物物相連”的理論正在冶金行業逐步得到認同，通過這種技術的應用，使得新一代鋼鐵工藝流程的建設更加科學。但是在應用過程中，出現的問題往往不是大家關注的焦點，而是未能引起大家特別關注的部分，特別是檢測環節問題較多。目前許多正在使用的測量功能僅為簡單的測量，有些內容尚未達到專業的測量指標，并且不能做深一步的分析、判斷；同時設備狀態信息也不能做到實時的傳輸，不能及時滿足自動控制的需要，對信息的處理時間大大滯后，以致無法滿足智能專家系統的需要，更無法實時為MES、ERP系統提供完善的決策、支持數據。
冶金機電儀一體化測量技術，是在冶金自動化發展過程中，機械工程、計算機與儀表技術的協同與集成。其未來的發展方向主要朝著智能化、微型化與網絡化方向發展。
智能化： 機電儀一體化測量技術中，一般都有專家系統對檢測出的數據進行判斷分析，實現對冶金大型設備主動維護，它能夠在設備運行過程中進行不斷監測（定時、實時），如有異常，及時報警并保存原始數據進行事后分析。
微型化：微型化是現代測量技術的一種新的發展趨勢，他是集微型傳感器、微型執行器以及信號處理、通信接口等于一體的微型測量系統，甚至可以進入一般儀表測量設備無法進入的空間，完成測量工作，如智能化釣魚式點檢儀。
網絡化：機電一體化測量設備都可直接進入企業內部局域網，實現鋼鐵生產過程的數據集成，還可以對大型冶金設備進行遠程監測，為數據的實時處理提供了保證。網絡化數據傳輸，一般分解為若干層次，使系統功能實現集中管理、分散控制，使其性能最優、功能最強。
鋼鐵生產有其特殊性，環境惡劣，需要檢測的溫度、壓力、表面光潔度等數據量多，而且一些常規的點檢測設備無法滿足現場需要，許多專業檢測設備生產廠家因為對工藝不了解，以及從生產成本、售后服務等方面考慮，這些專用定制生產的檢測設備不是他們關注的重點。而冶金自動化企業完全可以利用自己熟悉工藝的特點，根據自己的自動化水平與能力，生產這些小批量、多品種的點檢驗設備，滿足鋼鐵生產的需要。其中如智能化釣魚式點檢儀、連鑄多功能輥縫測量儀等等，這些小批量、多品種的設備，正因為有一定的市場，自己又能很好的解決售后服務等問題，所以專用特殊檢測設備的研制與生產也是可以有所作為的。
更重要的問題是，有了這些特殊檢測設備，才可以把自動化生產所需要的各種數據按照要求源源不斷地檢測出來，滿足自動化控制、信息化管理的需求，使數字化工廠建設成為現實。
冶金自動化的未來發展方向，實質上代表了冶金工業的發展方向，沒有自動化技術的支撐，就無法煉鋼。這樣一句通俗的話，卻比較深刻的反映了自動化在鋼鐵工業中的作用與地位，珍惜已經取得的成果，深刻反省過去的失誤，科學判斷未來的走向， 冶金自動化的明天會更加燦爛輝煌！
強偉
首鋼總公司副總經理，1982年畢業于北京鋼鐵學院自動化專業，教授級高工，管理科學與工程博士。
摘自《自動化博覽》2012年第四期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號