智能化钢厂集控与管控的新模式

摘要：随着以智能化为目标的新一代信息技术与钢铁制造业的快速融合，钢铁企业已经从之前的大规模重复建设转到以智能化为目标的高质量发展道路上来。通过建设智能集控中心和智能管控中心，能够起到减员增效的作用，提高了各岗位间的沟通效率和协同效果;智能管控中心集合了生产、能源、设备、安防、物流等多种管控于一体，建立对工厂主要生产环节的动态监控系统，集中力量快速分析解决问题，形成了智能化钢厂集控管控的新模式。

关键词：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

未来钢铁产业智慧制造的发展方向是在自动化、数字化的基础上，广泛应用大数据和人工智能技术，实现钢铁制造的智能化，智慧化。智能化工厂的建设更是IT、OT、CT技术结合的核心和基础所在，通过智能装备、智慧制造、智能运维、智能管控、智慧服务等推动大数据、人工智能、物联网、5G通讯、3D可视化等技术在未来钢铁公司的广泛应用。

2015年5月19日，国务院正式印发了我国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领——《中国制造2025》，这是中国工业未来10年的发展纲领。遵循《中国制造2025》中“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的核心思想，贴合钢铁公司生产经营特点和所处社会环境，基于“智能制造、大数据、互联网+、云计算、物联网”等先进技术，结合“两化融合”的战略思想，打造以“智能化钢厂”为目标的，集“智慧决策、产业协同、智慧管控、智能制造”等先进理念为一体的智能化体系。为构建“扁平化、集成化、高效化”的运营机制，“精益生产、高效运营、精准营销、品质稳定、产品一流”的管理模式，“集中管控、专业支撑、业务协同”的组织模式，“一级计划、一级管控、一级核算”的运行模式提供有效的支撑。坚持以转变观念为先导，以顶层设计为抓手，以体系能力为保障，走出绿色发展、智慧制造之路，共建高质量钢铁生态圈。

2 智能化钢厂理念和集控管控新模式

2.1 钢厂智能化理念

智能化钢厂应该包括智能化的工厂设计、智能化的生产运行、智能化管理、智能化供應链、智能化服务体系等高层次及全局性的智能化问题。

智能化钢厂是将物联网、大数据、云计算等信息手段与钢铁制造流程的设计、运行、管理、服务等各个环节深度融合，实现信息深度自感知、智能化自决策、精准控制自执行、自适应等功能，可有效优化钢铁制造流程结构，特别是动态运行结构，提升全流程运行过程智能化控制和管理水平。

智能化钢厂具体体现在：

（1）提升产品质量，提高大宗钢材及关键钢材质量的稳定性、可靠性和适用性，实现企业产品质量品牌化。

（2）降低资源能源消耗，减少过程排放，实现清洁生产、环境友好，推动绿色化发展。

（3）形成包括采购、生产、销售、物流、用户服务等在内的智能化经营模式。

（4）提高资金利用效率，加快企业资金流动和进一步增值。

（5）延伸产业链，促进低碳经济、循环经济发展。

（6）推动钢铁工业转型升级。[1]

2.2 智能化钢厂系统总体架构

“中国制造2025”要以创新驱动发展为主题，以信息化与工业化深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向。制造业数字化、网络化、智能化是新一轮工业革命的核心技术，应该作为“中国制造2025”的制高点、突破口和主攻方向。[2]

依托“中国制造2025”指导方向和钢铁智能化架构体系，构建四级智能制造一体化系统，应用大数据和云平台技术，将三维可视化虚拟工厂和实体工厂完美结合。[3]

智能化钢厂系统总体架构按照“智能装备层、智能制造层、智能运营层和智能决策层”四个层级进行规划和设计。

2.3 集控与管控的新模式

目前，随着智能化工厂系统建设的不断普及，越来越多的钢铁企业选择将车间内产线旁大大小小的操作室合并或取消，由一个更大的集中操作室取而代之，即我们常说的集控中心。远程集控中心的出现大大降低了现场人员的配置数量，包括计划制定人员、数据统计人员和岗位操作人员，使人均钢产量得到提高，同时减少人员的危险伤害。

智能管控中心集合了生产、能源、设备、安防、物流等多种管控于一体，建立对工厂主要生产环节的动态监控系统，集中全体智慧快速分析解决问题，提高了各岗位间的沟通效率和协同效果。优化调度、提高产量、稳定质量、降低能耗、减少成本，生产过程中出现的问题能够及时反馈并采取最佳处理方式，企业的管理效率和水平可以得到大幅提高，为构建企业的大数据管理和分析系统提供全方位的数据支撑。

3. 智能集控中心

根据生产工艺的不同，集控中心一般可分为铁前集控中心、炼钢集控中心和轧钢集控中心。一般各集控中心建设在靠近其生产车间或车间内的建筑或电气室内。有的钢厂受总图面积所限，也会有几个集控中心连同智能管控中心建设在同一建筑内的形式。

远程集控的前提和基础是完善、可靠的基础自动化控制及机械设备动力系统，各区域设备均能以自动控制的模式稳定可靠运行，无需或者仅需操作员有限的操作指引。要求设备侧检测点位完善，测点信息可靠，具备与上层智能化系统及底层控制模块的数据通讯功能，具备完善的设备状态感知、异常处理及保护功能。同时由于远程集控，设备集中度很高，需配置智能辅助操控系统，及时提醒、联动辅助操作人员更好的对产线进行监控管理。

3.1 集控大厅岗位设置

我们以M钢厂炼钢智能集控中心为例，该集控中心由集控大厅、机房、会议室和辅助用房组成。集控大厅整合了从铁水脱硫、转炉炼钢、炉后精炼、连铸等炼钢生产全过程的操作与控制。集控中心集中操作，依次按照天车物流、上料、倒罐脱硫、铁水扒渣、转炉、钢水扒渣、精炼炉、连铸机、和公辅等工序分区布置操作台。各区域可采取背靠背形式布置，既可相互沟通，又能最大限度的保持空间距离，不被互相打扰。操作台上设置远程集控操作按钮、远程集控急停系统和各工序的L1基础自动化系统操作终端、L2过程控制系统操作终端、炼钢MES制造执行系统终端、天车物流系统操作终端，以及水处理、环境除尘、公辅介质等操作终端，此外设置炼钢区域的指挥调度协调台，并通过大屏幕系统可直接对现场操作进行监测、控制并进行正常生产。

3.2 辅助系统设置

在集控大厅各操作台前设置多组大屏幕显示系统，该系统由视频服务器、视频信号处理器、图形拼接处理器、多块液晶监视器组成，用于集控大厅内的操作人员对生产现场重要环节进行远程监控，并指导生产。

在集控中心所在的建筑内设置视频监控系统、门禁控制系统、机房环境监控系统、智能照明系统、火灾自动报警系统。同时设置数据传输网络系统，“万兆骨干、千兆接入、三网隔离”原则，分别用于传输流程数据、生产数据、办公数据、语音数据、视频数据及消防数据等。

4 智能管控中心

智能管控中心是指提供公司数字化、信息化、智能化系统的基础支撑平台，包含公司的管控中心、数据中心和网络中心。

管控中心实现钢铁企业主要生产运营业务的智能化调度管理，以管控中心的监控大屏幕，智能化系统为载体，实现公司生产、能源、设备、安防、物流等多种业务的扁平化、集中化的公司级管控，实现五调合一。

数据中心将充分利用云平台技术、虚拟化技术实现对智慧化系统的硬件支撑，提供各智能化系统所需的服务器资源。

网络中心将实现对公司所有智能化系统网络的统一管理，保障公司整体信息网络、物联网络的互联互通和安全可靠。

上述三个中心在智能管控中心内实现合并为一个中心，该中心作为公司日常生产运营的核心大脑所在，公司的管控调度人员将在此统筹管理整个公司的日常生产运营信息。

4.1 生产管控大厅

智能管控中心一般设置在车间外的独立建筑内，例如办公大楼、调度中心等。通常由生产管控大厅、数据中心机房和会议室等房间组成。

大厅内设置大屏幕系统，大屏幕前分区设置联合操作台若干，每个区域操作台负责不同的调度管理内容。后方設置主调度操作台，对全厂各环节进行总体主持和协调。

生产管控大厅是公司的调度指挥中心，具有生产监视、无人值守的功能。生产管控大厅整合提取经营、生产、能源、设备、物流等各业务数据，建立对工厂主要生产环节的动态监视系统，为构建公司的大数据管理和分析系统提供全方位的数据支撑。

生产管控大厅配合公司各信息化、智能化管理系统，实现动态的全流程作业管控、智能化设备远程运维管理等，有效提高公司管控和调度效率。系统提供了统一、实时、一站式的管理功能视图，可以监控和管理设备生产运行的最新运行状态，并结合视频监控系统，对任何时间发生的异常情况都可以触发不同的应对策略，通知相关负责人进行处理。

主要管控功能包括：全流程数字孪生工厂、物流总调及管控、订单跟踪调度及管控、铁钢轧生产总调及管控、能源平衡总调及管控、质量大数据监控、设备管控、环保监控、消防安全监控、应急联动和运营分析。

4.2 辅助系统设置

管控大厅内包括大屏幕系统、调度操作台、操作员工作站、空调和电源系统、通信和安防系统等基础设施。大屏幕的配置不仅要满足监控的需要，还要满足展示的需要。大屏幕可实现对视频系统，生产调度画面的显示。同时支持多种显示方式：整个屏幕显示一个画面，多个屏幕显示一个画面，任意个屏幕显示任意画面等。

新建大屏幕方案考虑采用全彩高清室内LED屏幕，全彩LED显示屏画面清晰，色彩均匀，亮度高，效果好。采用分布式扫描技术和模块化设计技术，可靠性、稳定性更高。既可实现整体的无缝屏幕拼接和展示，又可根据需求灵活的设定和划分屏幕显示区域，实现大屏幕的多功能综合信息展示。

LED显示屏之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、小型化、寿命长、工作电压低、功耗小、性能稳定和耐冲击。LED显示屏顯示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。

4.3 数据中心机房

在智能管控中心设置公司级数据中心机房，为服务器云平台和网络平台的稳定运行提供安全、可靠、有保障的运行环境。该数据中心机房可单独设置运维值班室和维修工作间，机房面积应不小于200m2，运维值班室和维修工作间面积应不小于30m2，其设计要求按普通办公室考虑。机房的建设应该按照国家机房建设标准GB50174-2017《数据中心设计规范》实施，建成B级机房。

数据中心机房的建设一般包括装修工程、供配电系统、空调新风系统、机柜与综合布线系统、消防系统和机房环境监控系统等。

（1）机房装修工程的主要要求是防尘、防火、防电磁干扰，满足计算机机房的洁净度和特殊介质的存放要求。

（2）供配电系统的主要要求是高冗余、高容错，有防雷、防火、抗电网浪涌、静电泄漏等功能，具有良好的接地系统、防雷系统等。空调系统的主要要求是能够解决机房的高显热量负荷。机组制冷量可随室内工况变化自动调节。

（3）新风系统地要求是为室内引进洁净的新风，清除室内不断产生的空气污染物，改善空气品质，保持室内空气的清新健康;通过新风引进形成室内正压，保持室内空气的高洁净度。

（4）机柜及综合布线系统的主要要求是完成强弱电列头柜到每个机柜的强电、弱电的布线，做到机房安装设备时只在柜内接线，不涉及机房内布线。

（5）消防系统严格安装消防规范执行，一般应采用气体灭火装置，可采用有管网或无管网灭火系统。

（6）环境监控系统应该包括：环境和动力设备监控、系统配电监控、UPS设备监控、机房空调设备监控、环境温湿度监控、漏水检测、消防监测等系统;门禁控制系统监控和图像监控系统。

5. 结束语

随着越来越多的智能化钢厂的建设，智能集控中心加管控中心的管理操作模式也越来越普遍，对于不同工艺设施来说，实现远程集控的程度也并不完全一样，但这仍是目前智能化钢厂的发展方向，对于企业来说，智能化建设带来的直接和间接经济效益还是非常可观的，在云技术、互联网、5G通讯、3D可视化技术飞速发展的今天，在企业做大做强的同时，还要求对工艺、质量、能源等各方面有更加精细化的把控。钢厂的建设水平也有了质的飞跃，不光是在建筑风格上摒弃了传统的操作室风格，更多的融入式体验让你足不出户就可对现场情况了如指掌，犹如身临其境。我们期待着中国钢铁行业作为高科技领域的领军者，在未来的道路上继续前行。

参考文献：

[1] 殷瑞钰，《关于智能化钢厂的讨论——从物理系统一侧出发讨论钢厂智能化》，钢铁. 2017，52（06）。

[2] 周济，《智能制造———“中国制造2025”的主攻方向》[J].中国机械工程，2015（17）：2273。

[3] 王新东，《以“绿色化、智能化、品牌化”为目标规划设计河钢唐钢新区》，钢铁. 2021，56（02）。

作者简介：姓名：隋静博 出生日期：1981-11-24 性别：女 民族：汉族 籍贯：天津市 学历：硕士研究生

职称：高级工程师 研究方向：冷轧工艺自动化信息化控制，工作单位：中冶京诚工程技术有限公司