鋼鐵行業智能化與綠色化的幾點建議
2018-05-23 13:23 中國冶金報社 系統管理員
“鋼鐵行業產能過剩，需要結構調整、淘汰落后產能；低品位礦和以煤為主的能源結構導致環境承受巨大的壓力，需要綠色、低碳、循環發展；同質化、低成本競爭無法滿足客戶個性化、多樣化需求，這就需要發展智能制造，滿足客戶多樣化定制需求。”5月18日，在“高質量發展·鋼鐵強國之路”JIT+C2M高峰論壇上，中國工程院院士、原副院長，中國金屬學會理事長干勇表達了上述觀點，并闡述了我國鋼鐵行業智能制造和綠色發展的方向。
智能制造是邁向鋼鐵強國的主攻方向
干勇指出，智能制造是中國邁向鋼鐵制造強國的主攻方向。他介紹了對36家鋼鐵企業的調研結果。結果顯示，鋼鐵企業兩化融合為開展智能制造奠定了一定基礎。鋼鐵工業兩化融合逐步深入，形成了較完整的多層次的過程控制（PCS）-制造執行系統（MES）-企業資源計劃（ERP）體系，但距智能制造要求還有很大差距，需要不斷提升數字化、網絡化、智能化水平。而且，按照智能制造能力成熟度1級~5級分析，鋼鐵企業智能制造能力成熟度分布在1.8分~3.5分（滿分為5），企業間差別很大，需要因企施策。調研結果主要體現出以下幾個問題：
一是工藝過程數學模型的適用性差。根據現場條件建立起的數學模型存在可靠性問題，模型對外在因素變化的適應性有待提高，而且模型無法形成閉環控制，企業新增過程的需求還未得到滿足。
二是全流程計劃調度水平不高。生產計劃調度是生產管控的核心內容，目前只有12.5%的計劃排產不需要人工干預，生產計劃覆蓋范圍從分廠尚未擴展到全流程，生產計劃需要綜合考慮以下情況：交貨期、質量、生產效率、物流周轉、能耗、綜合成本等多目標優化，上下游、生產-能源-物流等動態協同調度有待加強。
三是全生命周期質量管控尚待打通。質量管控過程主要依靠人工銜接，缺乏事前、事中管控，重結果、輕過程。各環節之間形成信息孤島，缺乏時空關聯，質量相關數據沒得到充分利用。有機銜接用戶需求、產品研發、工藝設計、生產制造、交付使用、服役周期等各環節的動態、閉環的全生命周期質量管控尚待形成。全生命周期質量管控系統技術需求有待滿足。
四是供應鏈協同存在較大差距。目前，企業信息化的企業資源計劃、用戶關系管理、供應鏈管理各系統之間缺少信息融合。沒有建立與戰略客戶協同業務的企業占比為46.88%，沒有建立與戰略供應商的協同業務的企業占比達50%，為戰略客戶提供跨產業鏈供貨能力并有相應系統支撐的企業占比37.50%。貫通上游（如礦山企業）、下游（如鋼鐵制品企業）企業間的產業鏈，實現信息協同、資源協同、業務協同、市場協同的能力有待加強。
五是管控一體化水平有待提高。鋼鐵企業構建了企業資源計劃、制造執行系統、過程控制三層次信息化系統，但系統之間缺少信息融合和功能集成。25%的企業沒有實現企業資源計劃與制造執行系統集成，31.25%的企業沒有實現制造執行系統與過程控制集成。即使實現了管控功能集成的企業，管控一體化水平也有待提升，如銷產信息一體化，90.23%的企業通過接口協同，只有9.68%的企業實現業務協同。
在分析問題的基礎上，干勇對推進鋼鐵行業智能制造提出了四點建議。
一是站在產業高度，做好頂層設計。智能制造技術體系的建設是一項復雜的系統工程，其核心在于工業、產品和服務的全面交叉滲透，是集研發設計、物流采購、生產控制、經營管理、市場營銷為一體的流程工業全鏈條、全系統的智能化體系。因此，智能制造需要站在產業高度，做好頂層設計。
二是根據企業發展戰略，明確新型能力建設重點。各企業應根據自身特點和現有基礎制訂企業智能制造發展規劃，確定需要重點提升的能力。要高度重視產品質量、成本控制和滿足定制化需求的能力建設。
三是加強業務之間協同、集成與優化。鋼鐵企業智能制造應重視全生命周期產品質量管控、供應鏈全局優化、一體化計劃調度和全流程優化控制業務的協同、集成與優化。
四是充分發揮新的信息技術作用。鋼鐵工業要充分重視研究工業互聯網、物聯網、大數據、云計算、人工智能等新技術的快速發展，加強協同創新，以推動鋼鐵工業智能制造實現健康有序發展。
清潔生產與技術創新推進綠色發展
干勇強調了鋼鐵行業綠色發展的內涵，即按照循環經濟的基本原則，以清潔生產為基礎，重點抓好資源高效利用和節能減排，全面實現鋼鐵產品制造、能源轉換、廢棄物處理-消納和再資源化等功能，具有低碳特點，能與其他行業和社會生活實現生態鏈接，從而形成良好的經濟、環境和社會效益的發展模式。
他認為，鋼鐵行業要靠清潔生產、技術創新推進綠色發展，實現綠色制造、資源共享。一方面，推進綠色工廠建設，實現行業引領。即立足于城市資源環境現狀和規劃發展要求，實現鋼鐵制造全流程的裝備節能環保水平升級，以及全流程的系統節能減排和工廠管理提升。另一方面，初步形成產城融合，構筑共享價值。即充分發揮鋼鐵企業工藝設備特點以及在能源、資源轉化利用中的作用，實現對城市的資源貢獻和資源共享，推動城市循環經濟建設，投入城市公益慈善事業和社區建設。
具體而言，2018年~2020年，鋼鐵行業需要大力強化環保節能，重點采取以下節能減排措施：
在原料場領域，新建和改擴建原料場必須采用大型機械化封閉料場，有效減少原料場占地，降低環境污染。
在燒結領域，新建和改擴建燒結機必須采用帶式結構，現有平面步進式燒結機限期改造。燒結機必須加快配套脫硫、脫硝、脫白“三脫”裝置，以及煙氣余熱、冷卻余熱回收利用設施，全面實行燒結廠房、臺車、皮帶通廊等封閉措施，推廣應用厚料層低溫燒結、小球燒結、煙氣循環利用等燒結生產技術。
在球團領域，新建、改擴建球團設施須采用鏈箅機-回轉窯工藝或帶式焙燒工藝。現有豎爐不再備案大修改造，逐步改造為鏈箅機-回轉窯工藝或帶式焙燒工藝。
在煉鐵領域，新建和改擴建高爐須采用平坦化、全封閉出鐵場，現有高爐也應加快推進出鐵場平坦化、全封閉改造。高爐受料礦槽、出鐵口等無組織排放點必須設置除塵裝置。燒結礦、球團礦、塊礦、煤、焦炭等大宗物料倒運，應采用密閉皮帶、封閉通廊或管狀帶式輸送機等封閉式輸送裝置。提高高爐噴吹煤比到不小于150公斤/噸，減少焦炭用量。
在煉鋼領域，轉爐一次除塵系統必須采用干法技術，同時配套余熱回收利用設施。轉爐車間須配套完善三次除塵系統。轉爐車間不得設置混鐵爐，推廣“一罐到底”或“魚雷罐”，禁止通過社會道路運輸鐵水。轉爐必須使用活動煙罩，提高煤氣回收效率和質量。煉鋼生產企業應加快配套鐵水預處理和鋼水精煉設施。鋼包澆注必須使用長水口，鋼水包必須加蓋。推廣應用副槍技術、聲吶化渣技術、智能調度系統等現代化煉鋼工藝。
在企業與社會關系領域，鋼鐵企業要不斷減少地下水開采使用，沿海地區建設鋼鐵項目必須同步配套海水淡化設施，現有鋼鐵企業逐步配套中水處理回用設施，中水使用量達到取新水量的50%以上，嚴禁外排污水。與社區、村莊距離滿足蒸汽輸送要求的鋼鐵企業，必須建設余熱供暖設施，為周邊居民提供冬季采暖；推動有條件的鋼鐵企業采用小高爐處理含鋅、鉛除塵灰和社會垃圾的工業化生產。鋼鐵企業全面建成“全天候、無死角”的污染因子在線監控系統，所有污染因子全部監測并信息公開，實時排放接受環保部門監管和社會監督；加快建成能源管控、安全生產、環保監測為一體的智能化生產管理調度中心。
“中國已經成為全球的冶金生產中心和消費中心，中國應該進一步成為全球的冶金教育中心和研發中心，中國將主導全球的冶金！時代呼喚著新冶金學，即面向綠色化、智能化的冶金學，信息自組織與他組織融合的冶金學，開放、動態、集成一體化的冶金學，多因子-多層次嵌套、集成、協同的冶金學。”干勇總結道。
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