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摘要：回顧首鋼自動化信息化的發展歷史，看現代智能化項目建設的新成就，展望首鋼智慧工廠、智慧城市建設，事實說明了一個基本道理，科技創新工作要一步一個腳印踏踏實實的去干，在優質技術傳承的基礎上實現新的跨越與發展，才能取得新的創新經驗與成果。

我國鋼鐵工業當前在去產能、調結構、實現供給側結構性改革的轉型發展進程中，企業智能化建設取得了長足進步與發展，首鋼更是走在了發展的前列。首鋼依托幾十年來自動化信息化發展的技術基礎，為首鋼智能化建設提供了根本的技術和人才保證。同時，首鋼智能化建設的成果，則為鋼鐵綠色生產提供了不竭的原動力，為首鋼重構競爭力創造了新的機遇。

1　上世紀50-80年代，首鋼自動化建設起步

首鋼自動化事業的發展，始于1958年，當時，水銀整流器開始在300小型軋鋼廠應用。從1972年開始晶閘管可控硅控制裝置陸續在幾個線材廠應用。到我國改革開放之初，也就是1978年，首鋼已有六臺計算機投入使用。除了引進的HOC-510等計算機外，當時還有DJS-135等國產計算機。當時的技術專業隊伍，也基本成型。以煉鐵廠為例，當時煉鐵廠計控工段下轄有儀表班、計算機硬件班、計算機軟件班、數模班等，這樣的組織機構到現在也不應當算是過時。1982年首鋼開始進行大規模的現代化技術改造，在自動化控制方面，從1982年下半年開始，利用第一燒結車間大修改造之機，首鋼在國內冶金系統率先采用引進的“網絡-90”集散型計算機控制系統，直接應用于首鋼第一燒結車間的生產線。第一燒結車間的“網絡-90”系統包括63臺控制柜和操作臺，分別安裝在五個控制站，實施對燒結生產全過程的分散控制和集中管理。彩色顯示器不僅能顯示出全部生產工藝過程的情況，而且各控制點、開關量、模擬電信號以及生產趨勢曲線等，均可通過區域顯示屏在操作人員眼前。全系統共有3500多個輸入輸出點，在線控制800多臺套設備，許多控制應用軟件都是首鋼科技人員自主開發的。這一系統于1983年5月順利投產，各項技術經濟指標均達到當時國內領先水平，經濟效益和社會效益也十分顯著。燒結礦的合格率達99.5%，一級品率達90%，不僅提高了燒結礦的質量，降低了燃料消耗，提高了生產效率，而且還減輕了工人的勞動強度，生產人員也由410人減少到250人，大大提高了勞動生產率。特別值得一提的是該系統首次對燒結生產實現了環保控制，排塵量遠低于國家標準，同時對排出的粉塵實現了回收利用。

從1983年開始，首鋼又結合高爐大修改造，先后在新2號高爐等三座高爐上，配套采用引進了六臺PC-584可編程序控制機，并以此為核心自主建成了高爐自動化控制系統，取代原有的矩陣柜和KBS-101可編機，實現了對高爐上料、熱風、噴煤和高爐本體四大工藝環節的綜合自動化控制。該計算機控制系統的應用，為高爐的順行、穩產打下了良好基礎。使高爐利用系數基本保持在2.2以上，焦比降低到384公斤以下，創出了當時首鋼煉鐵生產歷史上的最好水平。

在煉鋼方面，也較早的采用TMC-80工業控制機，對煉鋼三座轉爐的生產過程進行監控，對裝料、吹煉、出鋼、鋼水重量、成分、溫度、終點碳等58個數據進行自動跟蹤記錄，為加強管理和穩定操作提供了準確數據。

從上世紀80年代初開始，首鋼開始向鋼鐵生產現代化進軍，在進行每一項大的技術改造中，除了更新主體工藝裝備、提高生產能力外，都盡量采用先進的自動化控制技術，使改造后的生產工藝過程實現電子計算機控制。在首鋼無論是高爐、燒結機，還是轉爐、軋鋼機和數以千計的配套設備，都在電子計算機的控制指令下，連續準確的進行工作。在主控室，已看不到傳統的模擬盤，一臺臺整齊排列的工業監視器反映著現場生產的真實情況，一條條曲線，一幅幅圖形，及時報告生產工藝過程的實時動態。

更值得一提的是早在上個世紀80年代，首鋼就已經十分重視引進、消化、吸收、創新工作。首鋼先后自行研制成功了多種生產過程控制計算機，如TMC-80、TK-80、SG-1等。在自動化儀表方面，也自行研制成功并投入使用了ZNY系列中子水份檢測儀、SSL-84系列γ閃爍料位計、GY-2系列氧化鋯測氧儀等產品。在晶閘管技術應用方面，首鋼已經建成自己的元件車間并能生產可控硅傳動裝置、變頻裝置、高低壓開關柜等產品，可以完成大型傳動控制設備的設計、設備制造、安裝、調試、投產一條龍服務的交鑰匙工程。在科學計算和計算機輔助設計方面，首鋼也有較強實力，當時，首鋼設計院已經擁有設計二維、三維、平面、立體等各類圖紙的能力，為冶金工程高質量快速設計提供了技術保證。

在自動化控制系統大規模應用于生產實際的同時，首鋼計算機管理信息系統（MIS）建設，也取得了迅猛發展。該項目當時被列為全國五大試點企業之一，并于1984年8月，初步建成了三級計算機管理網絡信息系統，系統采用美國王安公司的VS-100作為主機，另有16臺管理小型機組成。每臺小型機帶若干個終端，構成星型布局。系統包括財務、計劃等十個專業子系統，使全公司580多項管理業務實現了計算機管理，使首鋼的管理進入了一個嶄新階段。計算機臺數也從改革前僅有的六臺計算機，迅速增加到300多臺，當時在國內處于領先地位。

總之，在上個世紀80年代，首鋼在計算機技術開發與應用方面，當之無愧的走在了全國的前列。首鋼管理計算機應用系統還曾榮獲原冶金部科技進步成果一等獎及北京市技術開發優秀項目獎等獎項。

2　上世紀90年代，首鋼自動化信息化建設全面發展

進入上個世紀90年代以來，原有的管理信息系統已不適應首鋼發展管理的需要，首鋼又開始了新一輪的信息化建設。首鋼總公司建設了以IBM ES-9000為主機，與二級公司IBM AS-400聯網為主體結構的企業MIS系統，下屬各工廠都相繼建立和使用微機局域網，微機網通過上位機系統與生產現場實現對接，實現了主機與微機局域網的技術優勢互補。總公司一級應用系統主要開發了：首鋼集團生產經營日報、經理查詢系統、備件管理系統、設備管理系統、工程管理以及人力資源管理等12個管理系統。近30個直屬廠礦的所有微機局域網，都結合本廠實際開發了財務成本管理等專業子系統以及更多的查詢、檢索、統計、分析及部分預測功能。各子系統均有明確的設計技術要求，就財務成本核算子系統來講，不僅有廠級成本核算，還有車間級成本核算等內容。廠級局域網還和本廠的生產控制系統相連，如鐵廠高爐的13條生產曲線都能及時的傳輸到鐵廠局域網，并通過鐵廠局域網上傳到總公司，供總公司領導及有關部門查詢。

依靠自己力量，提高自動化控制的能力和水平也成為這一階段的工作重點。通過解析掌握高速線材軋機的軟件“黑匣子”，在國內最早實現了高速線材軋機自動化控制系統的國產化，成功替代了使用多年的LEITRONIC可編程控制系統，并取得了明顯的經濟效益和社會效益。高爐人工智能專家系統成功的在2號高爐上應用后，取得了良好效果，并通過了冶金部組織的技術鑒定。此項技術在當時已經達到世界先進水平。首鋼計算機集成制造系統（CIMS系統）、神經元計算，以及對于非結構數據和非線性問題的處理等項目的研究，也都不同程度的取得了進步。截止到1998年，首鋼計算機數量從上個世紀90年代初的一千臺套左右，發展到了2800臺套以上。在硬件不斷更新的同時，首鋼自主開發的各類應用軟件，已經廣泛應用于生產、經營、管理、設備、技術、質量、銷售、采購等12大子系統。

在首鋼集團自動化信息化全面發展的同時，首鋼通信系統的建設也取得了重要成果。大型數字程序控制交換機于2000年建成并投入使用，從此首鋼通信系統開始全面步入數字化新時代，為今后高質量的語音傳輸、數字傳輸、圖像傳輸等提供了堅強的技術保障。

3　21世紀，首鋼ERP（企業資源計劃）建設

然而首鋼生產自動化和管理信息化建設再一次新的飛躍，則是進入到了21世紀。

2002年，首鋼千兆光纜主干網建成并投入使用。新世紀首鋼管理信息化建設進入了ERP（企業資源計劃）時期。這是首鋼當時以客戶為中心的經營戰略轉型的一個關鍵節點，是涉及到首鋼進一步發展的再造工程。首鋼ERP建設，科學的采用了三步走戰略。首鋼ERP一期工程于2003年7月開始實施，2004年6月正式上線運行，信息化一期工程覆蓋總公司、新鋼公司、股份公司三個獨立法人，涉及鋼鐵主流程十個主要生產廠及相關部廳，標志著首鋼管理信息化建設進入了新的創新發展階段，也標志著首鋼總公司的經營管理、改革創新進入到了一個新的關鍵歷史階段。

這是首鋼歷史上第一次將主流程生產經營的幾乎全部活動都置于世界最先進的信息平臺上：第一次實現每天上百萬數據的梳理、規范、標準化、電子化和集成化，真正實現了數據統一、實時和共享；第一次培養出一大批杰出的系統配置、系統運行、系統開發和系統管理，并且又非常熟悉鋼鐵業務流程、業務知識和信息技術相結合的復合型人才。

首鋼ERP信息化一期工程上線運行后，基本打通了首鋼產銷一體化流程。涉及首鋼生產、供應、銷售、質量檢查、財務、計量、備件等專業的300多個業務流程基本實現通順運轉。一個對首鋼主業全面的、集成的、動態的、實時的信息化平臺，終于在首鋼正式建立起來。

其中特別是首鋼技術人員自主開發的與ERP（企業資源計劃）無縫集成的三級系統MES（制造執行系統），不僅滿足了數據上傳、查詢、計劃落實等管理的需要，在首鋼經營管理業務中發揮出重要作用，而且是中國鋼鐵企業大規模的自主開發的三級系統，這更是一次創新的巨大成果。

首鋼二期工程從2004年開始建設，其主要內容有構建北京地區完整的信息化體系和支撐首鋼鋼鐵業“一業三地”的管控體系建設。其中主要包括設備管理、資金管理、項目管理等七大方面的內容，基本涵蓋了公司級的全部管理內容。支撐首鋼鋼鐵業“一業三地”管控體系的主要建設內容有：構建首鋼鋼鐵主業集中整體分層能級管控架構的業務流程體系、構建以增值財務為核心的財務管控體系、構建體現鋼鐵高端產品精益生產要求的產銷體系、構建運行規模精細可控的物流體系和構建貫穿于企業物流全過程體現全面質量管理的質檢體系。二期建設在2008年7月基本完成并正式投入使用。

首鋼ERP三期工程實際上從2005年就開始了，重點是首鋼京唐鋼鐵的建設。2005年2月18日，國家發改委下發“發改工業【2005】273號《關于首鋼實施搬遷、結構調整和環境治理方案的批復》”，批準首鋼“按照循環經濟的理念，結合首鋼搬遷和唐山地區鋼鐵工業調整，在曹妃甸建設一個具有國際先進水平的鋼鐵聯合企業”。

建設目標是：堅持高起點、高標準、高要求，實現產品一流、管理一流、環境一流、效益一流，成為科學發展、自主創新、循環經濟的示范企業。要實現這一目標，信息化支撐是必要的條件。而首鋼京唐公司建設的一個突出特點是，信息化建設與工程施工管理高度融合，同步進行，同時投產，這在當時全國冶金系統建設施工中是開創先河的，并取得了豐碩的成果，起到了示范的作用。

首鋼京唐鋼鐵信息化建設的重點是構建支撐首鋼京唐現代企業運營模式五級控制的信息化支撐平臺。平臺建設選擇了具有先進管理理念的套裝軟件與自主開發應用軟件相結合的方式，這樣既利用了套裝軟件的優點，又能結合企業自身的實際，滿足企業的個性化需求。具有技術新、投資省、工期短、見效快的優勢。這個平臺為京唐公司提供了多種業務流程管理功能，其中包括以財務功能為核心，貫徹增值財務理念的增值鏈管理體系；以產銷一體化協調銷售、生產的一體化管理，貫徹市場客戶導向的精益生產管理體系；以精準物流管理為基礎貫徹三流合一的物流管理體系；管控一體化的生產執行過程管理體系；并且還是系統工具的技術平臺和數據挖掘的工具平臺。

在此期間，首鋼的信息化、自動化有30多項科研開發項目取得了重大突破，其中，首鋼煉鐵“高爐專家”系統研制成功，并在京唐5500立方米大高爐上推廣使用，標志著首鋼已掌握了大型復雜數學模型的研發技術。其中的布料及高爐爐溫模擬控制模型具有完全的自主知識產權，并達到國內領先水平；高爐異常爐況智能推理技術，填補了我國煉鐵自動化技術領域的空白。“高爐專家”系統的投入使用，達到了指導優化高爐操作、順穩爐況、提高產量、穩定并降低焦比、提高煤氣利用率、節能降耗等多項技術目標。

2009年7月1日，在首鋼京唐公司550平米燒結機上投入運行的“燒結專家系統”，實現了燒結生產的優化閉環控制，有效提高了燒結生產作業率，創造了顯著的經濟效益和社會效益。550平米燒結機智能閉環控制系統的研發成功，使首鋼在國內首次實現了燒結機的整體智能閉環控制。中國金屬學會召開的科技成果評價會認為，這項具有首鋼自主知識產權的“燒結智能專家系統”，在優化配料、燒結終點判斷、返礦的動態平衡控制等方面取得了多項技術創新成果，在控制理論應用方面也實現了新的突破，填補了首鋼及國內空白，達到了國際領先水平，具有廣闊的發展前景和推廣價值。

自動化煉鋼成功實現了一鏈式煉鋼，為潔凈鋼冶煉作出了貢獻；連鑄自動化技術的應用，使首鋼連鑄技術在國內不斷實現新的突破；軋鋼自動化控制也達到了國內領先水平。

首鋼經過多年從事自動化信息化研究、開發與應用的探索與實踐，總結出了一整套從事企業自動化、信息化工作的經驗和理論。簡單來講就是：規劃先行、自動化信息化要與工藝產線、管理流程同步設計、同步實施、同步投入使用，要有明確的技術路線和方法論、強調自動化信息化與工藝的深度融合、穩健而有效的實施策略，以及科學合理的人才隊伍培養與建設等。這對指導今后的智慧工廠、智慧城市建設，也是一筆寶貴的財富。

4　2008年以后，智能化建設新時代

從2008年開始，首鋼自動化、信息化建設開始步入智能化的新時代。提出了大膽創新、堅持掌握并自主研發核心關鍵技術，廣泛采用國內外先進成熟的設備與技術的系統集成與創新的戰略方針。

首鋼的智能化建設，從一開始就在兩化融合管理體系的支撐下，在制造執行系統和企業資源計劃系統的高效集成下，建立訂單管理、生產計劃與調度等多種優化模型，支持企業模型化智能分析決策、企業資源配置的優化、生產過程的精細化管理、成本和質量的動態跟蹤、原材料和產成品配送的供應鏈管理優化，支撐精益制造、敏捷制造、綜合集成制造等生產模式的創新。

在集團層面，根據集團戰略發展規劃要求，首鋼集團有效開展了“首鋼集團智能化管控體系”的規劃設計與建設。按照“總體規劃、分步實施”的原則，首先開始建設“統一標準、集中管控、分級授權、專業管理”的主數據管理體系，實現高效的數據利用和可靠的數據質量，滿足全集團智能化建設的需求。與主數據管理體系建設開展的同時，集團智能化管控體系將集團財務共享智能化建設作為整個項目群建設的一個突破口進行攻關。通過對一系列財務共享管理與算法模型的開發與應用，提升集團對資金、財務的智能化管理能力和水平，構建符合首鋼集團財務共享智能化要求的新模式和平臺應用架構。目前已完成52個業務流程的系統集成和功能交付，以及財務共享系統與集團OA、統一身份認證、主數據系統、ERP系統等多個子系統的業務銜接與集成。

從實現鋼鐵全流程智能制造任務目標出發，通過優化、整合現有的各種形式的規則、策略、途徑等信息，形成全流程的各專業策略包，包括質量設計、高級計劃排產、生產排序、庫存管理/數據倉庫、質量檢驗規則，為廠級的智能制造提供服務。在開展關鍵共性技術研發的同時，結合首鋼實際情況，首鋼推進開展了被列入國家示范項目的硅鋼一冷軋智能工廠示范項目的建設。該項目整合多方資源，以高素質的團隊全力推進實施十個方面的任務，完成12項關鍵智能制造技術的突破，構建冷軋智能示范工廠，實現冷軋業務的變革和優化，最終帶來綠色經濟指標實質性的提升。

首鋼在硅鋼冷軋智能工廠示范項目建設過程中，充分發揮自身在治金行業的優勢及控制系統的集成能力，攻堅克難，大膽創新，在機器人工業軟件的二次開發和模塊化的研制及應用過程中，積極采用“系統集成先行，自主開發跟進”模式，在項目中剪捆、綁捆和貼標簽等工序環節中積極推進機器人的現場應用。通過冷軋入口拆捆帶機器人智能系統的重點研究和項目實施，實現機器人代替人工自動完成從控制系統接收指令，智能適應生產節奏，并將視頻識別技術嵌入系統，提高機器人多樣化感知能力和自適應改善控制品質能力。通過機器人應用項目的實施，推進硅鋼一冷軋工廠的全生產流程生產過程數字化建模和可視化展示，實現操作交互，實現生產過程的設備、工藝等關鍵參數的故障預報和報警展示，并形成具有首鋼特色“機器人群+互聯網+智能管控”的智能制造系統集成解決方案。進一步在首鋼鋼鐵全流程積極推廣智能安全型、智能檢測型、智能替代型、智能防錯型及智能治金專用型等機器人的推廣應用，為首鋼智慧工廠建設增添一抹亮麗的色彩。

首鋼硅鋼冷軋智能工廠示范項目建設的又一亮點是對原料庫、中間庫、成品庫的多臺天車進行智能化改造，將庫區所有天車進行統一的智能化控制與管理，實現天車之間的信息交互，制定合理的天車作業調度順序，并適時將作業指令發送至過程控制子系統。實現鋼卷庫位自動分配、最優運輸路徑選擇等功能。同時實現該系統與ERP、MES等系統的深度集成，自動生成天車作業排程計劃，解決工序生產計劃與物料需求計劃難以實現協調等難題，并最終實現天車的自主作業。為車間提供精準的庫區管理、精準的物流跟蹤以及實時的生產承接，滿足按單生產以及計劃排程對實際庫存管理的需求，從根本上保證物流、排產及生產的順行。其中天車擺動控制模型、多部天車優化運行模型以及鋼卷跟蹤模型等多項新技術的研制與成功應用，代表著首鋼已經全面掌握了無人天車智能化控制與管理的核心技術，并已達到國內領先水平。

目前首鋼智慧工廠建設與智慧園區建設正在如火如荼的進行中。其中以服務冬奧會組委會工作為主的園區建設，已經在智能交通、智能樓宇、智能路燈竿建設等方面取得了階段性成果，目前正在比賽場館智能化服務等方面開展新的研究與創新。

5　展望未來

首鋼無論是智慧工廠與智慧城市建設都離不開大數據理論與應用的支持。在首鋼數十年自動化、信息化發展歷史積淀的基礎上，融入大數據和人工智能技術的核心要素，首鋼科技人員自主開發出了一款具有首鋼特色的大數據綜合一體化平臺。這個平臺由自研大數據平臺和自研算法平臺兩部分組成。自研大數據平臺可以為用戶提供優良的基礎計算環境和數據存儲環境，使其更好的實現數據之間的全面結合，做到管理功能的解耦，生產工藝的優化，提高整體自動化、信息化品質，提供全方位的智能化服務。自研算法平臺的結構是結合深度學習，滿足不同個性化需求來進行總體設計，可以做到“千人千面”，滿足不同使用者的需求。這項成果的研制成功，它可以通過數據、知識和模型的方式向世人呈現出百年首鋼的新時期、新風貌，并將使首鋼至少未來十年在鋼鐵行業自動化、信息化、智能化領域繼續保持領先地位。

展望未來，打造智慧百年首鋼任重道遠。面對新形勢和新機遇，首鋼全面深化改革進入轉型發展新階段。確立“一根扁擔挑兩頭”的發展戰略定位，通過打造全新的資本運營平臺，實現鋼鐵和城市綜合服務商并重和協同發展。

（1）首鋼鋼鐵智能：通過生產智能化、設備智能化、運營管理智能化和經營決策智能化，實現鋼鐵生產全流程閉環的智能化控制與管理，達到生產精細化，服務個性化與管理知識化的目的。

（2）首鋼智慧城市：秉承以咨詢規劃設計為引領，以信息化、自動化技術為依托，面向城市/園區/社區提供全面的智慧解決方案，為城市提供智能基礎設施、智慧城市建設運營、智慧產業發展、智慧社區生活、智慧決策與應急調度等相應服務和產品。

首鋼在建設實體首鋼的同時，通過對數字首鋼的各種數據、知識的認識與實踐，運用多源數據的融合，多維信息特征值的提取以及基于工藝的數據清洗等技術手段，推進首鋼的智能制造水平進一步提升，促進實體首鋼的進一步科學發展。“長風破浪會有時，直掛云帆濟滄海”。目前，首鋼的智能制造僅僅是個開始，今后的路更長。在“中國制造2025”及“互聯網+”的指引下，首鋼的又一個春天，正在向我們走來！

作者簡介：

郭雨春（1947-），男，北京人，計算機與自動化控制高級工程師，現任首鋼自動化信息技術有限公司自動化研究所總工程師，從事冶金企業自動化和信息化項目。

錢宏智（1980-），男，內蒙古赤峰人，冶煉高級工程師，工學博士，現就職于北京首鋼自動化信息技術有限公司，研究方向是面向鑄坯質量的冶煉智能控制系統研發與應用。

摘自《自動化博覽》2018年8月刊