摘要：隨著以智能化為目標(biāo)的新一代信息技術(shù)與鋼鐵制造業(yè)的快速融合，鋼鐵企業(yè)已經(jīng)從之前的大規(guī)模重復(fù)建設(shè)轉(zhuǎn)到以智能化為目標(biāo)的高質(zhì)量發(fā)展道路上來。通過建設(shè)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(xié)同效果;智能管控中心集合了生產(chǎn)、能源、設(shè)備、安防、物流等多種管控于一體，建立對(duì)工廠主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，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(guān)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(chǎn)業(yè)智慧制造的發(fā)展方向是在自動(dòng)化、數(shù)字化的基礎(chǔ)上，廣泛應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵制造的智能化，智慧化。智能化工廠的建設(shè)更是IT、OT、CT技術(shù)結(jié)合的核心和基礎(chǔ)所在，通過智能裝備、智慧制造、智能運(yùn)維、智能管控、智慧服務(wù)等推動(dòng)大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G通訊、3D可視化等技術(shù)在未來鋼鐵公司的廣泛應(yīng)用。

2015年5月19日，國務(wù)院正式印發(fā)了我國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)——《中國制造2025》，這是中國工業(yè)未來10年的發(fā)展綱領(lǐng)。遵循《中國制造2025》中“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的核心思想，貼合鋼鐵公司生產(chǎn)經(jīng)營特點(diǎn)和所處社會(huì)環(huán)境，基于“智能制造、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)”等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合“兩化融合”的戰(zhàn)略思想，打造以“智能化鋼廠”為目標(biāo)的，集“智慧決策、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、智慧管控、智能制造”等先進(jìn)理念為一體的智能化體系。為構(gòu)建“扁平化、集成化、高效化”的運(yùn)營機(jī)制，“精益生產(chǎn)、高效運(yùn)營、精準(zhǔn)營銷、品質(zhì)穩(wěn)定、產(chǎn)品一流”的管理模式，“集中管控、專業(yè)支撐、業(yè)務(wù)協(xié)同”的組織模式，“一級(jí)計(jì)劃、一級(jí)管控、一級(jí)核算”的運(yùn)行模式提供有效的支撐。堅(jiān)持以轉(zhuǎn)變觀念為先導(dǎo)，以頂層設(shè)計(jì)為抓手，以體系能力為保障，走出綠色發(fā)展、智慧制造之路，共建高質(zhì)量鋼鐵生態(tài)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(yīng)該包括智能化的工廠設(shè)計(jì)、智能化的生產(chǎn)運(yùn)行、智能化管理、智能化供應(yīng)鏈、智能化服務(wù)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(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息手段與鋼鐵制造流程的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)深度融合，實(shí)現(xiàn)信息深度自感知、智能化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能，可有效優(yōu)化鋼鐵制造流程結(jié)構(gòu)，特別是動(dòng)態(tài)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，提升全流程運(yùn)行過程智能化控制和管理水平。

智能化鋼廠具體體現(xiàn)在：

（1）提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高大宗鋼材及關(guān)鍵鋼材質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性和適用性，實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量品牌化。

（2）降低資源能源消耗，減少過程排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)、環(huán)境友好，推動(dòng)綠色化發(fā)展。

（3）形成包括采購、生產(chǎn)、銷售、物流、用戶服務(wù)等在內(nèi)的智能化經(jīng)營模式。

（4）提高資金利用效率，加快企業(yè)資金流動(dòng)和進(jìn)一步增值。

（5）延伸產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（6）推動(dòng)鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。[1]

2.2 智能化鋼廠系統(tǒng)總體架構(gòu)

“中國制造2025”要以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展為主題，以信息化與工業(yè)化深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向。制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)，應(yīng)該作為“中國制造2025”的制高點(diǎn)、突破口和主攻方向。[2]

依托“中國制造2025”指導(dǎo)方向和鋼鐵智能化架構(gòu)體系，構(gòu)建四級(jí)智能制造一體化系統(tǒng)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)和云平臺(tái)技術(shù)，將三維可視化虛擬工廠和實(shí)體工廠完美結(jié)合。[3]

智能化鋼廠系統(tǒng)總體架構(gòu)按照“智能裝備層、智能制造層、智能運(yùn)營層和智能決策層”四個(gè)層級(jí)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

2.3 集控與管控的新模式

目前，隨著智能化工廠系統(tǒng)建設(shè)的不斷普及，越來越多的鋼鐵企業(yè)選擇將車間內(nèi)產(chǎn)線旁大大小小的操作室合并或取消，由一個(gè)更大的集中操作室取而代之，即我們常說的集控中心。遠(yuǎn)程集控中心的出現(xiàn)大大降低了現(xiàn)場(chǎng)人員的配置數(shù)量，包括計(jì)劃制定人員、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)人員和崗位操作人員，使人均鋼產(chǎn)量得到提高，同時(shí)減少人員的危險(xiǎn)傷害。

智能管控中心集合了生產(chǎn)、能源、設(shè)備、安防、物流等多種管控于一體，建立對(duì)工廠主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，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(xié)同效果。優(yōu)化調(diào)度、提高產(chǎn)量、穩(wěn)定質(zhì)量、降低能耗、減少成本，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題能夠及時(shí)反饋并采取最佳處理方式，企業(yè)的管理效率和水平可以得到大幅提高，為構(gòu)建企業(yè)的大數(shù)據(jù)管理和分析系統(tǒng)提供全方位的數(shù)據(jù)支撐。

3. 智能集控中心

根據(jù)生產(chǎn)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(shè)在靠近其生產(chǎn)車間或車間內(nèi)的建筑或電氣室內(nèi)。有的鋼廠受總圖面積所限，也會(huì)有幾個(gè)集控中心連同智能管控中心建設(shè)在同一建筑內(nèi)的形式。

遠(yuǎn)程集控的前提和基礎(chǔ)是完善、可靠的基礎(chǔ)自動(dòng)化控制及機(jī)械設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)，各區(qū)域設(shè)備均能以自動(dòng)控制的模式穩(wěn)定可靠運(yùn)行，無需或者僅需操作員有限的操作指引。要求設(shè)備側(cè)檢測(cè)點(diǎn)位完善，測(cè)點(diǎn)信息可靠，具備與上層智能化系統(tǒng)及底層控制模塊的數(shù)據(jù)通訊功能，具備完善的設(shè)備狀態(tài)感知、異常處理及保護(hù)功能。同時(shí)由于遠(yuǎn)程集控，設(shè)備集中度很高，需配置智能輔助操控系統(tǒng)，及時(shí)提醒、聯(lián)動(dòng)輔助操作人員更好的對(duì)產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控管理。

3.1 集控大廳崗位設(shè)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(jī)房、會(huì)議室和輔助用房組成。集控大廳整合了從鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐后精煉、連鑄等煉鋼生產(chǎn)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(zhuǎn)爐、鋼水扒渣、精煉爐、連鑄機(jī)、和公輔等工序分區(qū)布置操作臺(tái)。各區(qū)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(tái)上設(shè)置遠(yuǎn)程集控操作按鈕、遠(yuǎn)程集控急停系統(tǒng)和各工序的L1基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)操作終端、L2過程控制系統(tǒng)操作終端、煉鋼MES制造執(zhí)行系統(tǒng)終端、天車物流系統(tǒng)操作終端，以及水處理、環(huán)境除塵、公輔介質(zhì)等操作終端，此外設(shè)置煉鋼區(qū)域的指揮調(diào)度協(xié)調(diào)臺(tái)，并通過大屏幕系統(tǒng)可直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制并進(jìn)行正常生產(chǎn)。

3.2 輔助系統(tǒng)設(shè)置

在集控大廳各操作臺(tái)前設(shè)置多組大屏幕顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)由視頻服務(wù)器、視頻信號(hào)處理器、圖形拼接處理器、多塊液晶監(jiān)視器組成，用于集控大廳內(nèi)的操作人員對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并指導(dǎo)生產(chǎn)。

在集控中心所在的建筑內(nèi)設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，“萬兆骨干、千兆接入、三網(wǎng)隔離”原則，分別用于傳輸流程數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、辦公數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)及消防數(shù)據(jù)等。

4 智能管控中心

智能管控中心是指提供公司數(shù)字化、信息化、智能化系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，包含公司的管控中心、數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)中心。

管控中心實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)主要生產(chǎn)運(yùn)營業(yè)務(wù)的智能化調(diào)度管理，以管控中心的監(jiān)控大屏幕，智能化系統(tǒng)為載體，實(shí)現(xiàn)公司生產(chǎn)、能源、設(shè)備、安防、物流等多種業(yè)務(wù)的扁平化、集中化的公司級(jí)管控，實(shí)現(xiàn)五調(diào)合一。

數(shù)據(jù)中心將充分利用云平臺(tái)技術(shù)、虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧化系統(tǒng)的硬件支撐，提供各智能化系統(tǒng)所需的服務(wù)器資源。

網(wǎng)絡(luò)中心將實(shí)現(xiàn)對(duì)公司所有智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理，保障公司整體信息網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通和安全可靠。

上述三個(gè)中心在智能管控中心內(nèi)實(shí)現(xiàn)合并為一個(gè)中心，該中心作為公司日常生產(chǎn)運(yùn)營的核心大腦所在，公司的管控調(diào)度人員將在此統(tǒng)籌管理整個(gè)公司的日常生產(chǎn)運(yùn)營信息。

4.1 生產(chǎn)管控大廳

智能管控中心一般設(shè)置在車間外的獨(dú)立建筑內(nèi)，例如辦公大樓、調(diào)度中心等。通常由生產(chǎn)管控大廳、數(shù)據(jù)中心機(jī)房和會(huì)議室等房間組成。

大廳內(nèi)設(shè)置大屏幕系統(tǒng)，大屏幕前分區(qū)設(shè)置聯(lián)合操作臺(tái)若干，每個(gè)區(qū)域操作臺(tái)負(fù)責(zé)不同的調(diào)度管理內(nèi)容。后方設(shè)置主調(diào)度操作臺(tái)，對(duì)全廠各環(huán)節(jié)進(jìn)行總體主持和協(xié)調(diào)。

生產(chǎn)管控大廳是公司的調(diào)度指揮中心，具有生產(chǎn)監(jiān)視、無人值守的功能。生產(chǎn)管控大廳整合提取經(jīng)營、生產(chǎn)、能源、設(shè)備、物流等各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，建立對(duì)工廠主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，為構(gòu)建公司的大數(shù)據(jù)管理和分析系統(tǒng)提供全方位的數(shù)據(jù)支撐。

生產(chǎn)管控大廳配合公司各信息化、智能化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的全流程作業(yè)管控、智能化設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維管理等，有效提高公司管控和調(diào)度效率。系統(tǒng)提供了統(tǒng)一、實(shí)時(shí)、一站式的管理功能視圖，可以監(jiān)控和管理設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行的最新運(yùn)行狀態(tài)，并結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)任何時(shí)間發(fā)生的異常情況都可以觸發(fā)不同的應(yīng)對(duì)策略，通知相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行處理。

主要管控功能包括：全流程數(shù)字孿生工廠、物流總調(diào)及管控、訂單跟蹤調(diào)度及管控、鐵鋼軋生產(chǎn)總調(diào)及管控、能源平衡總調(diào)及管控、質(zhì)量大數(shù)據(jù)監(jiān)控、設(shè)備管控、環(huán)保監(jiān)控、消防安全監(jiān)控、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)和運(yùn)營分析。

4.2 輔助系統(tǒng)設(shè)置

管控大廳內(nèi)包括大屏幕系統(tǒng)、調(diào)度操作臺(tái)、操作員工作站、空調(diào)和電源系統(tǒng)、通信和安防系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施。大屏幕的配置不僅要滿足監(jiān)控的需要，還要滿足展示的需要。大屏幕可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻系統(tǒng)，生產(chǎn)調(diào)度畫面的顯示。同時(shí)支持多種顯示方式：整個(gè)屏幕顯示一個(gè)畫面，多個(gè)屏幕顯示一個(gè)畫面，任意個(gè)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(nèi)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(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，可靠性、穩(wěn)定性更高。既可實(shí)現(xiàn)整體的無縫屏幕拼接和展示，又可根據(jù)需求靈活的設(shè)定和劃分屏幕顯示區(qū)域，實(shí)現(xiàn)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(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。這些優(yōu)點(diǎn)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(wěn)定和耐沖擊。LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動(dòng)如電影，LED的發(fā)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(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。

4.3 數(shù)據(jù)中心機(jī)房

在智能管控中心設(shè)置公司級(jí)數(shù)據(jù)中心機(jī)房，為服務(wù)器云平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行提供安全、可靠、有保障的運(yùn)行環(huán)境。該數(shù)據(jù)中心機(jī)房可單獨(dú)設(shè)置運(yùn)維值班室和維修工作間，機(jī)房面積應(yīng)不小于200m2，運(yùn)維值班室和維修工作間面積應(yīng)不小于30m2，其設(shè)計(jì)要求按普通辦公室考慮。機(jī)房的建設(shè)應(yīng)該按照國家機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)GB50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施，建成B級(jí)機(jī)房。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)一般包括裝修工程、供配電系統(tǒng)、空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)、機(jī)柜與綜合布線系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等。

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

（2）供配電系統(tǒng)的主要要求是高冗余、高容錯(cuò)，有防雷、防火、抗電網(wǎng)浪涌、靜電泄漏等功能，具有良好的接地系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)等。空調(diào)系統(tǒng)的主要要求是能夠解決機(jī)房的高顯熱量負(fù)荷。機(jī)組制冷量可隨室內(nèi)工況變化自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（3）新風(fēng)系統(tǒng)地要求是為室內(nèi)引進(jìn)潔凈的新風(fēng)，清除室內(nèi)不斷產(chǎn)生的空氣污染物，改善空氣品質(zhì)，保持室內(nèi)空氣的清新健康;通過新風(fēng)引進(jìn)形成室內(nèi)正壓，保持室內(nèi)空氣的高潔凈度。

（4）機(jī)柜及綜合布線系統(tǒng)的主要要求是完成強(qiáng)弱電列頭柜到每個(gè)機(jī)柜的強(qiáng)電、弱電的布線，做到機(jī)房安裝設(shè)備時(shí)只在柜內(nèi)接線，不涉及機(jī)房內(nèi)布線。

（5）消防系統(tǒng)嚴(yán)格安裝消防規(guī)范執(zhí)行，一般應(yīng)采用氣體滅火裝置，可采用有管網(wǎng)或無管網(wǎng)滅火系統(tǒng)。

（6）環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該包括：環(huán)境和動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控、系統(tǒng)配電監(jiān)控、UPS設(shè)備監(jiān)控、機(jī)房空調(diào)設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境溫濕度監(jiān)控、漏水檢測(cè)、消防監(jiān)測(cè)等系統(tǒng);門禁控制系統(tǒng)監(jiān)控和圖像監(jiān)控系統(tǒng)。

5. 結(jié)束語

隨著越來越多的智能化鋼廠的建設(shè)，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(duì)于不同工藝設(shè)施來說，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(fā)展方向，對(duì)于企業(yè)來說，智能化建設(shè)帶來的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益還是非?？捎^的，在云技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、5G通訊、3D可視化技術(shù)飛速發(fā)展的今天，在企業(yè)做大做強(qiáng)的同時(shí)，還要求對(duì)工藝、質(zhì)量、能源等各方面有更加精細(xì)化的把控。鋼廠的建設(shè)水平也有了質(zhì)的飛躍，不光是在建筑風(fēng)格上摒棄了傳統(tǒng)的操作室風(fēng)格，更多的融入式體驗(yàn)讓你足不出戶就可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況了如指掌，猶如身臨其境。我們期待著中國鋼鐵行業(yè)作為高科技領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，在未來的道路上繼續(xù)前行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 殷瑞鈺，《關(guān)于智能化鋼廠的討論——從物理系統(tǒng)一側(cè)出發(fā)討論鋼廠智能化》，鋼鐵. 2017，52（06）。

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

[3] 王新東，《以“綠色化、智能化、品牌化”為目標(biāo)規(guī)劃設(shè)計(jì)河鋼唐鋼新區(qū)》，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(xué)歷：碩士研究生

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