前言：

随着市场竞争的日益激烈和消费者对产品品质要求的提高，硅钢生产企业需要不断优化生产流程、提高产能和降低成本。中冶南方依托先进的物联网和大数据技术，研发适用于硅钢集控中心的硅钢一体化管控平台，并根据新钢新材的实际业务需求，建立新钢新材硅钢集控中心，对硅钢生产过程中的数据进行实时监控和集中管控，从而提高其生产产能、降低人工劳动强度和运营成本，推动企业向绿色、高效的“智慧工厂”转型。

1.1 设计思路

新钢新材硅钢集控中心的设计思路主要是以生产流程为导向，依托中冶南方自主研发的WISDRI DiPlant物联网大数据软件平台，通过建立数字钢卷，对生产工序的数据进行实时监控，实现生产过程的集中控制操作，确保生产过程的稳定性和高效性。同时，集控中心还采用了大数据分析技术，对生产数据进行实时采集、分析和处理，为生产决策提供科学依据。

1.2 实现方法

为实现硅钢集控中心的功能，中冶南方采用了以下步骤：

1）建立物联网平台：通过建立物联网平台，实现生产设备的全面连接和实时数据采集。

2）集中各中序智能控制：基于新钢新材生产机组实际情况，研发集中控制解决方案，对生产过程进行集中控制操作。

3）开发智能应用软件平台：基于自主研发的物联网大数据软件平台，开发适用于硅钢生产的硅钢一体化管控平台，将各生产工序的数据进行集成，实现生产全流程的监控和智能化管理。

4）应用人工智能技术：利用大数据分析和人工智能技术，对生产数据进行分析和挖掘，为生产决策提供科学依据。

在新钢新材硅钢集控中心的实践中，硅钢一体化管控平台对新钢新材生产、质量、设备、能环实现了综合管控。中冶南方采用集成的思想整合L1系统、L2系统、MES系统数据，同时对工厂现场管理的人、机、料、法、测、能、环，从多个维度进行集成化、精益化管理。  

2.1 集中操控

为实现工序机组的集中操控，根据机组实际生产设备、工艺及操作要求，研发了现场操控和集中操控无缝切换的解决方案，满足工序机组正常生产、工艺调试、设备维修等各种场景的应用需求。

2.2 生产集控

2.2.1 生产调度看板

为保证生产信息的实时共享，确保生产计划的顺利执行，解决生产信息连续性的问题，建立了机组实时看板、机组作业看板和综合生产看板，实时监控当前工序的生产情况，并让后工序快速了解前工序的生产情况，实现各生产线的协同作业，提高生产效率。

在机组实时看板，可以直观展现各工序机组的实时生产信息，如焊缝的位置、活套的套量、张力辊的张力、炉子的温度压力等关键生产参数和设备运行数据，当生产参数异常时还可自动在此界面报警。

在机组作业看板，可以查看各工序机组生产实绩和过程缺陷，查看机组产量和能源消耗情况，查看机组的停机情况，还可以查询钢卷前工序的主要生产情况，以便合理准备生产。

在综合生产看板，对全厂各工序机组每个班次生产数据进行实时汇总，并提供各工序机组能源消耗和停机信息，以提高各工序间的协同性和整体效率。

2.2.2 数字钢卷

为解决生产过程中，钢卷生产、工艺质量回溯的问题，开发了数字钢卷功能，从原料卷和成品卷的不同维度，在钢卷生产过程中的长度和时间维度上，对生成过程和工艺数据进行了跟踪分析。

其中生产历时分析作为数字钢卷的重要组成部分，对钢卷的生产过程进行了跟踪，可以查询机组原料钢卷生产基本信息及钢卷经过产线如鞍座、开卷机、焊机、月芽剪等关键位置的历时信息，关键位置的视频信息，并提供事件智能抓图功能，用于记录钢卷生产过程中的异常信息。其目的是帮助操作人员找出瓶颈工步、分析异常时序过程的原因并解决问题、建立对不同牌号规格下钢卷的标准作业时序，最终提高生产效率。

在原料卷分析和成品卷分析中，在对产线物料跟踪的基础上，分别将时序数据和钢卷物料数据进行匹配，建立完整的钢卷生产时序数据集合。在钢卷的长度和生产时间维度上，可以查询钢卷生产过程中，各参数的变化情况，并计算其工艺命中率。同时提供成品实绩、剪切实绩、工艺标准、制品追溯等功能，为工艺人员分析钢卷的性能异常提供数据支撑，通过大数据分析找出黄金钢卷，支撑生产工艺的改进，提高产品质量。

实现钢卷全流程生产、质量信息追溯，根据发货单信息，追溯发货单中每个钢卷生产全流程的生产和质量情况，实现钢卷的全生命周期管理。在这里可以看到钢卷在各工序机组的生产情况，以及生产过程中的相关工艺参数，实现高质量售后服务。

2.2.3 停机事件

在停机日志功能中，中冶南方和新钢新材一起研讨自动判定停机、降速以及调整材的规则，实现了机组停机、降速以及调整材时间的自动统计和信息共享，并通过详细分类，可以自动生成停机报表，大大提高了停机事件记录的准确性和有效性，提高了各工序的协同生产及应变的能力，同时为停机事件的原因分析，提供了优质的数据支撑。

2.3 质量集控

在质量控制方面，对生产各工序机组钢卷的关键参数进行实时跟踪，根据规则自动判断其合规性，如表面、尺寸、工艺、性能等，大大降级后工序的生产难度，大幅提升工厂对产品质量掌控能力。同时，为减轻用户对数据统计分析的难度，中冶南方构造了基于 SPC 的工艺控制分析图，如帕累托图等，可以帮助工艺人员快速定位影响质量的关键缺陷。

2.4 能源集控

对于硅钢来说，能源的消耗是生产成本的一项重要支出，合理利用能源，并对能耗进行分析，总结节能降耗的方案，是一项重要工作。集控平台通过对各机组能源介质数据的采集，按小时、班、天、月对各机组的能耗进行了统计分析，并计算了各种能源的吨钢消耗，同时根据能源介质单价，计算了能源成本。

中冶南方和新钢新材一起研讨了各工序机组钢卷能源归集的规则，对钢卷能源消耗进行了统计分析，可以分析同机组、牌号、工艺速度等条件下钢卷能源的吨钢消耗情况，通过异常的能源消耗数据，结合生产工艺参数，判断生产异常情况，分析制定解决方案。通过大数据对比分析，在满足生产和质量要求的前提下，寻找最优的能源介质设定参数范围，达到降本增效的目的。

2.5 异常报警

在报警方面，集控平台集成各工序机组报警信息。系统可以灵活配置报警规则，通过支持阈值、公式计算、前置条件判断、第三方报警等报警触发形式，支持报警触发和复位的规则配置，支持报警信息展示方式和报警消息推送方式多种类配置。实现了报警信息的共享和快速传递，保障了生产运行异常的及时处理，有效降低了故障的发生率。

通过新钢新材硅钢集控中心的实践，形成了各级系统数据的整合，取得了以下效果：

1）降低人工成本。集控中心的建立，实现了机组操作的集中，减少现场操作人员的工作量，提高了操作人员间的沟通效率，降低了人工成本。

2）提高生产效率。建立数字钢卷，通过集成和分析各生产工序的生产数据、工艺数据、质量数据、设备参数数据和能耗数据，实现了生产全流程的优化和协同，提高了生产效率和质量。

3）提高产品质量。通过对生产过程的全面质量监控和分析，及时发现并处理生产中的问题，提高了产品质量。

4）节能降耗。集控中心对机组、钢卷能源使用情况进行多维度的集中监控和分析，优化能源使用方案，降低了能源消耗和成本。

中冶南方通过硅钢集控中心的实践，在推动企业向绿色、高效的“智慧工厂”转型方面，积累了一些经验：

1）先进的技术是实现集控中心的关键：先进的物联网和大数据分析技术，是实现生产过程全面监控和智能控制的关键。

2）持续优化是提高效率的关键：通过对数据的分析和挖掘，对生产流程进行持续优化和改进，才能不断提高生产效率和产品质量。

同时，通过项目实践，也意识到硅钢一体化管控平台存在的一些不足之处，例如，数据安全问题和工艺的优化分析模型方面等，需要进一步完善和改进。未来，中冶南方将继续探索和实践，为推动企业向“智慧工厂”转型贡献力量。

 （杨锐锐  任玉琴  王盛  张磊）

本文节选自

《世界金属导报》第44期 B16