钢铁工业论文：钢铁工业的战略转型透析

作者：郭雨春 李亮举 单位：北京首钢自动化信息技术有限公司

两化融合在我国钢铁行业进入了新的历史发展时期

在这样的形式下，两化的深度融合，使得钢铁企业如果离开了自动化与信息化，将无法正常运转。自动化、信息化技术也在两化深度融合过程中，实现了由离散型开发与应用向系统集成、协同与智能方向发展与迈进，具有自主知识产权品牌的自动化信息化技术的研发与应用也崭露头角，自身水平也得到了进一步提升。钢铁企业本身的自动化、信息化人才队伍也有了进一步的充实与加强。无论是数学模型还是制造执行系统（MES）的开发与应用，都达到了较高水平，有些技术的理论与应用水平也已经达到了国际领先，已经成为新一代钢铁工艺流程建设的中坚力量。自动化信息化技术在企业转型过程中的作用钢铁企业在转型进程中，重点是改善产品结构、优化工艺流程，建立健全现代化企业管理制度，提高企业对市场的快速响应能力，这一切都离不开自动化、信息化的支持与保证。在这一进程中，不仅要采用先进的自动化、信息化技术来提升企业的自动化、信息化水平，更要积极研发并采用具有自主知识产权的国产工业控制软件，为企业转型源源不断地提供新的动力与支持，使钢铁企业的核心竞争力不断增强，完成我国钢铁企业由传统经济模式向可持续发展、绿色经济模式的转型；由以产能扩张为主的经济增长方式向以品种质量为主的经济增长方式转型；从单一的钢铁物质价值观向多元的和谐价值观转型，使得中国的钢铁业真正从中国制造走向中国创造。两化深度融合成就了一批新的自动化、信息化技术与产品钢铁工业的两化深入融合，为自动化、信息化技术的发展提出了策略，指明了方向，并提出了新的更高的要求。在新的课题前面，在新产品与新技术方面，一批具有智能化、自动化、数字化的新产品不断问世。在二级数学模型、制造执行系统等方面的新产品成功应用与生产实践，不但填补了国内空白，有些产品与技术已经达到国际领先水平。云计算以及物联网技术的应用，在国内还处于介绍概念的阶段，物联网技术已经成功应用于首钢京唐公司的生产工艺流程中，并取得了明显的效果。

发展工业控制软件是实现两化深度融合的技术保证

自动化、信息化技术的发展，从硬件技术角度出发，要实现较大突破，短时间内难以凑效，而且还需要芯片制造业等其它行业的支持。所以，要实现两化的深度融合，就要在工业控制软件的开发与应用上寻找突破口；这样不仅可以在较短时间实现技术上的突破，还可以为两化深度融合提供真正的技术支持与保证。工业控制软件发展水平是钢铁工业两化深度融合的重要标志，也是两化深度融合的强大动力。工业控制软件的分类工业控制软件的发展方兴未艾，在技术上呈现出智能化、数字化、网络化的发展趋势，从基础自动化到过程自动化都有工业控制软件的存在，从其技术品质及应用环境出发来进行分类是一种可行的方法。（1）以数模为主要技术内容的控制单元模块这类控制单元模块主要以产品形式出现，具有明显的行业特点，并以模型运算或数据处理为主要内容。恩格斯曾经在《自然辩证法》一书中提出，数学在一门科学中应用的程度，标志着这门科学成熟的程度。可以说模型化即数字化，对现阶段而言，模型开发是工业控制软件发展的最高形式和阶段，控制单元采用的是模块化结构，适应性强，可以嵌入到通用控制系统中，完成系统控制功能。也可以单独使用，完成某一项自动控制功能，还可以根据不同的需求，任意组合，形成一套新的控制系统。控制单元模块的研制开发具有明显的工业控制软件研制与开发的特色，在钢铁行业烧结终点控制模块开发中，首先根据需求，确定开发目标，即：合理控制烧结终点温度，实现烧结机的智能控制，稳定生产以实现优质高产；其次，根据工艺条件及目标，开始建立模型，确定合理的算法，选择合适的终点温度控制手段。第三，进行架构设计，进行合理的分析，并根据架构形式，进行流程设计，并开始编程。第四，进行调试，并最终确定模型参数或系数的合理选择及合理存在空间。最终，通过对废气温度场的分析，进行曲线拟合，合理而准确地控制烧结终点的位置和温度，有效提高终点温度的稳定率，既稳定了烧结生产过程，也对提高烧结生产的产量及质量大有裨益。（2）兼具管理与控制功能的工业控制软件这部分工业控制软件主要包括如制造执行系统（MES）、供应链管理（SCM）等，其主要特点是行业色彩浓厚，特殊环节还需要按照工艺要求定制开发。其兼具管理与生产控制功能，或者形象的说是联接企业管理与生产控制的一座桥梁，将管理与生产有机地结合成一个整体。集成化MES在企业信息化ERP/MES/PCS三层架构中就起到了承上启下、横向贯穿打通各个相关联工艺设备的关键作用，是从企业经营战略到具体实施间的一座桥梁。它以“工厂模型”为依托，以全流程物料移动与跟踪为主线，以及设备全生命周期管理为中心，以安全优化生产为目标进行设计和实施，保障系统的实用性和实效性。它较好地解决了钢铁企业在生产过程中存在的生产计划与生产过程脱节，生产指挥滞后等现状，如果以工艺为主线来看MES，其主要内容包括：贯穿全工序的一体化生产计划的编制与调整生产制造过程的动态优化处理；生产成本在线收集与控制；生产合同的动态跟踪；设备状态的安全监控与维护等等。按照内容来设计MES架构，一般包括：信息集成平台，核心功能模块及可视化人际操作界面。信息收集平台主要功能包括跨工序、多控制系统的数据采集、存储和利用。同时还能够完成基于计划执行中的生产、制造信息作为实绩收集、整理，并对计划进行适时调整、控制、优化，并最终实现系统的数据信息的共享，实现生产的实时性管理。核心功能整体模块主要包括数据采集系统、销售生产计划系统、订单管理系统、进程管理系统、工序计划系统、作业管理系统、发货管理系统、质量管理系统以及生产管控系统等。可视化人机控制界面要求要有强大的通信功能以及标准化界面技术的广泛采用，方便用户操作。总之，MES的存在价值就在于生产前期可以通过优化排产来降低生产成本，缩短生产时间；在生产执行过程中，在数据采集、质量控制、资源管理等方面实现高效的执行力和质量保证；在生产后期还可以进行数据分析与决策支持。（3）具有行业特色的基础平台基础平台是一种基于中间件、模件的技术，也可以理解为对象或模件的打包。各种中间件功能也是以面向对象或模件的方式提供。因此，基础平台可以形象地认为是数据处理功能＋通用功能（常用的监控功能）＋专用功能（各子系统功能、定制功能）。建设具有行业特色的基础平台，要针对行业特点，提供完备的自动化信息化技术支持，多种工业控制软件都可以在这个平台上进行实验调试，也可以上线作为操作控制平台来使用。在强大的后台系统软件及数据处理手段的支持下，可对多种工业控制软件进行互联互通、协同操作、资源共享，形成具有专业特色的不同环境下的国产工业控制软件的解决方案。基础平台的开发，在工程组织上采用“特定领域软件体系结构”方法，架构设计上参考了“面向服务架构”方法，在产生或搜集可复用构件过程中采用了“中间件”技术。平台由基础构件库、服务库、工具库和数据库组成。基础构件库是一系列可复用模块集合，通过它可以高效地开发应用程序；服务库是一组特定设计的可管理、可配置的服务程序集合，通过它可以快速地实现控制系统的基本功能；工具库是一组配合系统开发的、可视化的应用程序集合，通过它开发人员可以精确地对开发过程进行配置和管理，维护人员可以方便地对系统进行监控和维护。数据库提供的是一个数据共享，集中数据处理与分析的功能。基础平台的开发，平台安全是第一的，特别是平台涉及到的实时工业控制软件部分，安全尤为重要，否则其后果不堪设想。基础平台安全的开发，其最高境界是保证不出事故，发生事故，损失也将降到最低。当冶金过程控制系统开发平台和数据分析系统开发完成后，系统将会形成一个标准的系统孵化器。将所有基于冶金过程控制系统的开发系统将都以冶金过程控制平台作为母版，在平台提供开发环境下，通过大规模重用可以可靠、高效、快速地搭建冶金过程控制计算机应用系统。随着科技的进步，数字化工厂这一概念为越来越多的人所熟悉。所谓的数字化工厂，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂（DF）主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，实现产品生命周期中的设计、制造、装配、物流等各个方面的功能，降低设计到生产制造之间的不确定性，在虚拟环境下将生产制造过程压缩和提前，并得以评估与检验，从而缩短产品设计到生产的转化的时间，并且提高产品的可靠性与成功生产。而自主开发的完整的冶金过程控制平台系统，将会为数字化工厂提供必要的数据支撑和环境支撑。工业控制软件及其应用技术是企业核心竞争力的重要组成部分当前这场金融危机，对钢铁工业来讲，带来了挑战，同时也带来了钢铁工业战略转型的机会，正确的选择是：千万不要错过危机带来的转型机遇，通过转型使企业的核心竞争力得到可持续发展。其第一要素就是科技创新，通过工业化手段实现钢铁产能的扩张，这一步已经完成，只有通过发展两化的深度融合，企业才能实现真正意义上的可持续发展，在这个进程中，其主要的技术手段之一就是工业控制软件及其应用。好的优秀的先进技术，首先要有先进的操作方法，工业控制软件及其应用技术是一种具有持续性的创新。今天你领先，并不意味着明天你仍然领先。今天你取得的创新成果，明天很可能成为行业共识，所以需要持续创新，只有这样工业控制软件及其应用技术才能真正成为企业核心竞争力的重要组成部分，其次，工业控制软件的研发及其应用，还要不断进行优化，在合适的时间，选择合适的人员、合适的环境，研发及应用合适的知识。

工业控制软件的未来发展趋势工业控制软件及其应用

技术是现代企业的核心竞争力，也是我国自动化、信息化发展的重点内容。为了更好的适应经济全球化发展的大格局，使中国冶金自动化、信息化在竞争中生存发展，把我国工业控制软件及其应用的技术水平达到国际领先，就要坚持用不断创新的精神指导我们的研发工作。(1)自主创新，开发自己的工业控制软件核心技术无论一个行业，还是一个企业，花钱是买不来自动化、信息化的。只有依靠持续性自主创新，突破工业控制软件的核心技术，抢占制高点，我们才能掌握全局，利用先进的数学工具，开拓我们未曾涉足的技术领域，进一步挖掘数据信息的内涵，数学模型与数据挖掘将成为工业控制软件进一步提高、发展的亮点。(2)开发工业控制软件基础平台通过平台软件的开发，就可以把原来离散的软件控制模块实现系统化与通用性，并将这些软件模块协同应用，可以大大减少工业控制系统的开发时间及有效降低开发成本与应用成本。一些通用的通信功能、数据处理功能等均可成为平台的重要组成部分，提供公共服务后台支撑，进而形成具有行业特色的国产工业控制系统的解决方案。如果将一套工业自动化控制系统的解决方案比喻成一个航母战斗群的话，那么基础平台就是那艘航空母舰。(3)强化工业控制软件的应用对于工业控制软件而言，应用是工业控制研发的重要一环。实现由技术驱动向应用驱动的转变，是工业控制软件开发创新的必要手段。特别是针对大型自动化控制系统而言，有些定制开发的内容是不可避免的，而这些问题只有在应用中才能得以解决，进而开拓新的市场。再者，没有市场应用空间（包括技术空间、未来应用空间、国家利益空间）的产品与技术开发，目前暂时还不能成为我们的研发重点。第三，有了市场空间，就可以形成创新成果－产品－市场的良性互动，为进一步工业控制软件的研制与开发提供新的支持与保证。美好生活，未来钢铁力量的全面支撑，中国钢铁是一种无言的铮铮，是一种默默矗立着的大美，这种大美就是用钢铁托起中国民族的脊梁，这种大美的背后，是自动化与信息化无言的奉献。