導語：硅鋼制造管理業(yè)務數(shù)字化融合研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：提出以“云邊一體化架構(gòu)”構(gòu)建硅鋼智慧決策系統(tǒng)，來解決原硅鋼制造Ｌ１～Ｌ５系統(tǒng)架構(gòu)模式下的數(shù)字信息孤島、業(yè)務功能割裂等問題。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了云邊協(xié)同的自學習型控制模型及業(yè)務決策模型，構(gòu)建起硅鋼“智慧大腦”，形成了以研發(fā)、制造、服務等核心業(yè)務數(shù)字化融合的智能化決策支持新模式，探索出一條鋼鐵制造業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型之路。

關(guān)鍵詞：硅鋼；數(shù)字化；融合；信息系統(tǒng)

２０１５年５月，我國正式印發(fā)《中國制造２０２５》，明確將智能制造列入了國家重大工程。鋼鐵行業(yè)作為工業(yè)的脊梁，發(fā)展與升級迎來新的機遇期，鋼鐵智能制造的“五化”（即環(huán)保智慧化、制造智能化、產(chǎn)品綠色化、產(chǎn)業(yè)生態(tài)化、企業(yè)人本化）發(fā)展時代已經(jīng)拉開序幕［１］。同年，寶鋼股份發(fā)布《智慧制造２０１６－２０２１專項規(guī)劃》，充分把握新一代信息技術(shù)帶來的產(chǎn)業(yè)革命契機，將智能化融入鋼鐵制造，來推動鋼鐵工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。硅鋼產(chǎn)品因其生產(chǎn)流程長、過程控制窗口窄、跨工序工藝適配要求嚴，在行業(yè)內(nèi)往往將是否具備生產(chǎn)高質(zhì)量的硅鋼產(chǎn)品作為評價一個鋼廠制造能力是否先進的標志之一。在全球大數(shù)據(jù)發(fā)展的背景下，寶鋼硅鋼事業(yè)部立足“全球硅鋼第一品牌”建設(shè)，結(jié)合當前國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型推進中普遍存在的數(shù)字能力共享不足和業(yè)務柔性化不足等問題（參見企業(yè)數(shù)字化咨詢公眾號２０２１年１２月２８日《國企數(shù)字化轉(zhuǎn)型六大困境是什么？》），提出了“云邊一體化”的系統(tǒng)架構(gòu)，通過數(shù)字化手段，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管控融合，推動硅鋼全面領(lǐng)先高質(zhì)量發(fā)展。

１技術(shù)架構(gòu)

１．１硅鋼全要素大數(shù)據(jù)中臺

原來各個業(yè)務領(lǐng)域的數(shù)據(jù)豎井較多，不利于實現(xiàn)跨業(yè)務領(lǐng)域應用。硅鋼產(chǎn)品依托公司大數(shù)據(jù)中心，以單業(yè)務領(lǐng)域的內(nèi)在聯(lián)系，按照各個業(yè)務領(lǐng)域相互關(guān)聯(lián)的特點，構(gòu)建跨業(yè)務領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合模型，實現(xiàn)采購、營銷、制造、設(shè)備、能源、成本、研發(fā)等各個業(yè)務領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建硅鋼跨業(yè)務領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)中臺。數(shù)據(jù)中臺的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)服務的方式、電文的方式，實時與周邊系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。

１．２云邊一體化系統(tǒng)架構(gòu)

以云邊一體化協(xié)同為構(gòu)建思想，結(jié)合現(xiàn)有自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀及云端應用建設(shè)要求，設(shè)計云邊一體化系統(tǒng)架構(gòu)?？紤]云端應用“計算資源集中、規(guī)模龐大，具備高可用性、高擴展性、共享性”，以及邊緣數(shù)字化應用“數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、分布式計算，貼近數(shù)據(jù)源，降低延遲”的特征，在技術(shù)架構(gòu)上設(shè)計了云邊兩層應用。將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)（實時控制命令）、高頻存儲、實時響應數(shù)字應用定位于邊緣應用，以降低響應時延、減輕云端壓力、降低網(wǎng)絡(luò)帶寬成本；定位于云端的應用匯聚云邊端數(shù)據(jù)，實現(xiàn)融合貫通、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)智能、數(shù)據(jù)服務，基于多業(yè)務域數(shù)據(jù)的融合與分析、在線決策支持。通過云邊一體化方案，云邊直接服務調(diào)用，系統(tǒng)無邊界。現(xiàn)場實時高頻數(shù)據(jù)及信號直接觸發(fā)邊緣數(shù)字化應用，邊緣計算結(jié)果若需云端響應，則以信號／服務調(diào)用方式觸發(fā)云端數(shù)字化應用，由云端進行多相關(guān)專業(yè)決策。通過云邊一體化方案，云邊直接服務調(diào)用，系統(tǒng)無邊界?，F(xiàn)場實時高頻數(shù)據(jù)及信號直接觸發(fā)邊緣數(shù)字化應用，邊緣計算結(jié)果若需云端響應，則以信號／服務調(diào)用方式觸發(fā)云端數(shù)字化應用，由云端進行多相關(guān)專業(yè)決策。

２應用實踐

如圖１所示，硅鋼以用戶為中心，打通產(chǎn)品研發(fā)、制造、交付到用戶技術(shù)服務的業(yè)務數(shù)據(jù)鏈路，基于業(yè)務數(shù)字化解析，構(gòu)建跨業(yè)務領(lǐng)域、覆蓋產(chǎn)品全生命周期核心業(yè)務的硅鋼智慧決策模型，打破制造業(yè)傳統(tǒng)價值鏈協(xié)同體系造成的數(shù)據(jù)孤島、業(yè)務孤島和價值鏈孤島，全業(yè)務流程及價值鏈多維數(shù)據(jù)的集成融合，跨域業(yè)務互相滲透、互相關(guān)聯(lián)、互相優(yōu)化，推進鏈式結(jié)構(gòu)向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈發(fā)展，實現(xiàn)跨人機界面、跨產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、智能化深度融合。圖１以“用戶為中心”的硅鋼跨業(yè)務邊界的數(shù)據(jù)融合實踐２．１產(chǎn)研數(shù)據(jù)融合驅(qū)動的復雜產(chǎn)品智能虛擬設(shè)計如圖２所示，以“用戶需求為核心”的研發(fā)，通過數(shù)據(jù)技術(shù)方案，將硅鋼用戶端—研發(fā)—大生產(chǎn)三方數(shù)據(jù)有機互聯(lián)，用戶需求與研發(fā)在線對接實現(xiàn)用戶需求精準預判分析，通過建立起實驗室數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的縱橫聯(lián)通，通過實驗室數(shù)據(jù)庫與大生產(chǎn)數(shù)據(jù)互聯(lián)將大生產(chǎn)現(xiàn)場拓展為“共享實驗室”，開展實驗方案推薦—分析—預判—評估，推動“試錯式”物理實驗向“數(shù)據(jù)理論預測、實驗驗證”的“虛—實結(jié)合”研發(fā)模式轉(zhuǎn)換。相比常規(guī)模式，新研發(fā)模式周期可縮短３０％以上。２．２跨制造邊界融合的生產(chǎn)計劃自適應調(diào)整基于計算機智能算法，開發(fā)生產(chǎn)計劃自適應技術(shù)，根據(jù)設(shè)備、庫存、質(zhì)量狀態(tài)以及合同交付進度、定檢修計劃等，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的自動編制，并根據(jù)計劃執(zhí)行過程中的突發(fā)狀況自動對計劃做出快速響應和調(diào)整。原有生產(chǎn)計劃排程系統(tǒng)只是將根據(jù)計劃規(guī)程和經(jīng)驗知識的人工排程結(jié)果錄入信息系統(tǒng)。跨制造邊界的生產(chǎn)計劃自適應方案，則是采用啟發(fā)式的ＡＩ智能排程算法，跨生產(chǎn)、設(shè)備、工藝、質(zhì)量、成本等業(yè)務邊界，融合庫存量、合同交付、設(shè)備定檢修、工藝能力、質(zhì)量狀態(tài)、切換成本等各業(yè)務邊界條件，在滿足各機組工藝要求和產(chǎn)能約束條件的前提下，制定出合理的物流平衡和生產(chǎn)計劃，達到產(chǎn)能最大化、工藝切換次數(shù)最小化、機組負荷平衡的目標。同時在機組設(shè)備狀態(tài)、工藝能力等條件發(fā)生變化時，系統(tǒng)自動做出自適應調(diào)整。２．３工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的工序質(zhì)量自診斷如圖３所示，以產(chǎn)品制造鏈路全過程質(zhì)量智能化管控為目標，通過大數(shù)據(jù)的方法構(gòu)建全要素質(zhì)量基因鏈，多維度、全要素打造“數(shù)字鋼卷”。在此基礎(chǔ)上，以取向硅鋼產(chǎn)品為載體，構(gòu)建物料質(zhì)量風險預警、全流程質(zhì)量追溯、質(zhì)量自動判定、批量缺陷自動阻斷、異常缺陷在線分析、剪切方案智能推薦等模型，形成了完整的硅鋼生產(chǎn)質(zhì)量自診斷解決方案，幫助企業(yè)降低質(zhì)量損失和成本、提升質(zhì)量和有效產(chǎn)能、提高產(chǎn)品盈利能力。

３效果

寶鋼股份硅鋼事業(yè)部在此方案指導下，建設(shè)硅鋼第四智慧工廠。如圖４所示，與同規(guī)模傳統(tǒng)工廠相比，第四智慧工廠極薄產(chǎn)品生產(chǎn)效率提升１５％，產(chǎn)品質(zhì)量合格率提升１０％，制造成本下降１０％，制造能力指數(shù)提升２９．３７％，各項技術(shù)經(jīng)濟指標保持行業(yè)領(lǐng)先。

４展望

中國寶武于２０２１年年初提出了“三跨融合”的智慧制造發(fā)展愿景，即跨產(chǎn)業(yè)、跨基地、跨人機界面的業(yè)務數(shù)字化、智能化融合。據(jù)此目標規(guī)劃，尚需結(jié)合鋼鐵行業(yè)與關(guān)聯(lián)領(lǐng)域數(shù)字化進展，進一步推進跨產(chǎn)業(yè)打通鋼鐵產(chǎn)品全生命周期的業(yè)務數(shù)字化對接、“一總部多基地”模式下跨基地的業(yè)務數(shù)據(jù)融合、跨人機界面的業(yè)務數(shù)字解析等方面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。在此基礎(chǔ)上，推進跨界面的業(yè)務融合和業(yè)務流程再造，創(chuàng)新數(shù)字化業(yè)務形態(tài)和產(chǎn)品價值鏈模式，以此推進整個鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

［參考文獻］

［１］中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會．中國鋼鐵智能制造發(fā)展前景展望———鋼鐵未來夢工廠［Ｎ］．世界金屬導報，２０１９－１１－１９．

作者：黃望芽 湯洪博 趙斌 聶煌 溫光浩 房現(xiàn)石 單位：寶山鋼鐵股份有限公司