劉獻東
作為歐洲鋼鐵行業(yè)數字化轉型的13個(gè)重點(diǎn)科研基金項目之一，自組織生產(chǎn)類(lèi)RFCS（歐洲煤鋼研究基金會(huì )）項目關(guān)注生產(chǎn)線(xiàn)及設備的自動(dòng)協(xié)調和產(chǎn)出的優(yōu)化。自組織生產(chǎn)整合了資源、設備和人員，基于它們與主計算機的密切互動(dòng)，提高了自動(dòng)化程度，實(shí)現了對生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)控制。
自組織生產(chǎn)類(lèi)RFCS項目包括以下7個(gè)主要子項目：
一是長(cháng)材產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò )物理生產(chǎn)優(yōu)化系統（CPPS）項目。
目前，鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)已達到一定水平，要想進(jìn)一步的改善，需要對工藝流程進(jìn)行整體優(yōu)化，而不僅僅是改善單個(gè)工藝流程。因此，鋼鐵行業(yè)必須開(kāi)發(fā)出適合整個(gè)工藝流程的技術(shù)模型，以尋求典型、多準則的解決方案。把工藝流程控制模型、材料質(zhì)量模型、物流/調度模型和通信（計算機、軟件、網(wǎng)絡(luò )）等模型整合并用于生產(chǎn)優(yōu)化，能夠實(shí)現對各種變化的快速反應。
為降低能耗、縮短生產(chǎn)時(shí)間并提高產(chǎn)品質(zhì)量，該項目為網(wǎng)絡(luò )物理生產(chǎn)優(yōu)化系統設計開(kāi)發(fā)了一個(gè)虛擬仿真平臺。該項目在安賽樂(lè )米塔爾位于西班牙和曼斯塔德的兩家工廠(chǎng)中得到了開(kāi)發(fā)和實(shí)際應用，提高了流程鏈的靈活性、生產(chǎn)效率，改善了質(zhì)量并節省了能源。
二是預測性傳感器數據挖掘項目。
預測性傳感器數據挖掘項目旨在開(kāi)發(fā)新的方法和工具，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本。該項目的主要功能有：通過(guò)識別質(zhì)量缺陷的主要形成原因，以?xún)?yōu)化制造工藝、預測產(chǎn)品質(zhì)量及降低成本。該項目主要關(guān)注外觀(guān)、內在質(zhì)量和機械性能3個(gè)方面的指標，一方面識別質(zhì)量異常的主要原因，以?xún)?yōu)化制造工藝；另一方面挖掘數據，預測產(chǎn)品質(zhì)量情況，以更好地表征產(chǎn)品特性。
該項目從大量復雜的數據中提取知識，基于相當長(cháng)時(shí)間內（2年~3年）的高頻（1赫茲~10赫茲）時(shí)間序列記錄，獲取相關(guān)數據信息（如平均澆鑄速度）用于統計分析。
為了自動(dòng)大量分析這些時(shí)間序列數據，該項目提出了5個(gè)圍繞主軸構建的綜合解決方案：設計和管理大數據庫類(lèi)型；從時(shí)間序列中提取特征，開(kāi)發(fā)用于構建高級指標的算法，以更好地表征影響質(zhì)量的工藝現象；對機器學(xué)習進(jìn)行描述性和預測性分析，以查明質(zhì)量不合格的原因并實(shí)現更好的預測；開(kāi)發(fā)分析型服務(wù)器，以加快模型構建、優(yōu)化模型管理，并為流程專(zhuān)家和數據挖掘專(zhuān)家之間的交流提供支持；實(shí)現知識資本化和有價(jià)值的統計知識管理，規范和優(yōu)化工藝知識與統計知識之間的交流。
三是通過(guò)增強自動(dòng)程序監控能力檢測鋼結構缺陷項目。
該項目旨在開(kāi)發(fā)新穎的設計方法、系統、程序和技術(shù)解決方案，通過(guò)集成感測和自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現鋼結構建筑物的自動(dòng)檢測。該項目將延長(cháng)工業(yè)基礎設施的使用壽命并降低檢查成本，通過(guò)使用先進(jìn)的工具改善人工作業(yè)環(huán)境，提高生產(chǎn)安全性。
該研究的主要內容包括：通過(guò)圖像處理、熱成像和振動(dòng)測量的數據融合，實(shí)現鋼結構的幾何形狀和條件虛擬化；開(kāi)發(fā)機器人和自動(dòng)系統（如無(wú)人機和地面移動(dòng)機器人）等用于檢測鋼結構缺陷的軟件；嵌入傳感器系統，采用納米等技術(shù)，使鋼結構能進(jìn)行自評估和自診斷；等等。
四是一貫制鋼水溫度控制項目。
一貫制鋼水溫度控制項目旨在開(kāi)發(fā)一個(gè)覆蓋電弧爐和鑄造工藝全過(guò)程的操作專(zhuān)家系統，從而在精確控制鑄造溫度的同時(shí)，實(shí)現節能和減少物料消耗。操作專(zhuān)家系統可幫助操作員評估溫度信息的準確性和可靠性，并提出進(jìn)一步的測量建議和余下工藝步驟的最佳化操作建議，從而幫助操作員以最佳方式處理溫度異常變化。具體效果如下：提高鑄造溫度命中率精度；優(yōu)化資源效率，減少電能消耗；減少對澆鑄速度的干擾，提高鋼的生產(chǎn)率和質(zhì)量。
五是新型自動(dòng)模型識別和在線(xiàn)參數自適應項目。
該項目提出了可擴充系統的概念，旨在應用自學(xué)習方法，實(shí)現基于模型的產(chǎn)品性能在線(xiàn)控制。該項目采用了遺傳算法、多項式模型、迭代學(xué)習控制方法和前饋控制等技術(shù)，并在熱軋—層流冷卻、層流冷卻—酸洗—冷軋、退火線(xiàn)—熱鍍鋅3個(gè)作業(yè)線(xiàn)上得到了實(shí)際應用。
六是控制熱軋產(chǎn)品幾何形狀的簡(jiǎn)明數據系統項目。
該項目旨在開(kāi)發(fā)一個(gè)新的工具，對全部工藝路線(xiàn)不同設備的地圖進(jìn)行客觀(guān)說(shuō)明和分析，并生成適用于自動(dòng)控制、決策系統的簡(jiǎn)明數據系統。目前，熱軋板材、卷帶材的平面度和尺寸精度的測量系統已得到廣泛應用，通常采用等高線(xiàn)圖或“地圖”的形式向軋機操作員和技術(shù)人員提供直觀(guān)的顯示。該項目試圖開(kāi)發(fā)的工具將用于集成不同測量工藝及設備的幾何形狀信息，并進(jìn)行直觀(guān)簡(jiǎn)明的表達，以有利于在線(xiàn)控制和技術(shù)調查。
七是鋼鐵生產(chǎn)的集成動(dòng)態(tài)能源管理項目。
由于電網(wǎng)在同一天的不同時(shí)間內、不同季節之間都存在波動(dòng)，再加上可再生能源的興起進(jìn)一步增加了電網(wǎng)的電力波動(dòng)，而鋼鐵又是用電大戶(hù)，需要基于電網(wǎng)和價(jià)格的波動(dòng)對能源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和優(yōu)化。鋼鐵生產(chǎn)的集成動(dòng)態(tài)能源管理項目通過(guò)對接智能電網(wǎng)，引入靈活的負荷控制技術(shù)和程序，從而降低電力成本。
該項目的目標包括：開(kāi)發(fā)以能源成本為重點(diǎn)的生產(chǎn)計劃；預測能源需求，優(yōu)化生產(chǎn)流程從而最大程度地減少不平衡（預定功率與實(shí)際功率之間的偏差）；實(shí)現最小化峰值負載；對電網(wǎng)異常事件進(jìn)行合適的處置。
該項目的主要開(kāi)發(fā)內容包括：確定預測方法、模型；采用代理系統；在4種不同生產(chǎn)類(lèi)型的鋼廠(chǎng)中實(shí)現實(shí)際應用。
《中國冶金報》（2021年1月22日 02版二版）
