AI算法接管90%以上操作，工人實現(xiàn)“一鍵煉鋼”；“數(shù)字孿生”技術(shù)讓煉鋼“黑箱”透明化，虛擬轉(zhuǎn)爐與真實爐體同步運轉(zhuǎn)；無人天車與智能倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)鋼卷裝卸“零差錯”……

在首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，上述場景已經(jīng)成為現(xiàn)實。

該公司通過人工智能、5G專網(wǎng)等技術(shù)，重構(gòu)傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程，打造國內(nèi)領(lǐng)先的智能工廠標桿?；跀?shù)智引擎，該公司于今年2月入選我國首批卓越級智能工廠名單。

深化5G+AI應用，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司正推動鋼鐵行業(yè)從“制造”向“智造”跨越，為鋼鐵企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供樣本。

5月15日，貨輪在首鋼京唐碼頭進行裝卸作業(yè)

智慧生產(chǎn):從經(jīng)驗煉鋼到AI煉鋼

5月15日，唐山市曹妃甸區(qū)，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司（以下簡稱“首鋼京唐”）鋼軋作業(yè)部煉鋼主控室內(nèi)，幾塊巨大的屏幕占據(jù)了整面墻壁。

操作臺前，鋼軋作業(yè)部煉鋼操作人員王東手握鼠標，輕輕點擊“吹煉開始”按鈕。幾秒后，氧槍自動下降，物料精準投入，轉(zhuǎn)爐內(nèi)火光升騰，而他的視線始終未離開屏幕。屏幕上，一座虛擬的煉鋼轉(zhuǎn)爐正“沸騰”著，翻滾的鋼水泛著熾熱的紅光，氧槍插入爐內(nèi)激起耀眼的白色光焰。

這樣的場景，得益于首鋼京唐自主研發(fā)的“轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)”帶來的顛覆性改變。過去，煉鋼是經(jīng)驗活，老師傅們要手持煉鋼鏡，頂著高溫靠近爐口觀察火焰顏色，憑經(jīng)驗判斷氧槍高度、加料時機等。如今，AI接管了90%以上的操作，工人只需“一鍵啟動”，系統(tǒng)便能自動完成吹煉、出鋼、濺渣、出渣全流程。

從現(xiàn)場操作的汗流浹背到空調(diào)房內(nèi)的自動煉鋼，這種轉(zhuǎn)變背后，是首鋼京唐在智慧生產(chǎn)上進行的諸多探索。

傳統(tǒng)鋼鐵冶煉一直是神秘的“黑箱”操作。生產(chǎn)不可視、多環(huán)節(jié)難協(xié)同，在封閉的“黑箱”里，冶煉情況全憑經(jīng)驗和間接的數(shù)據(jù)來判斷，精準度欠佳。

如何讓“黑箱”透明化？首鋼京唐的答案是“數(shù)字孿生”技術(shù)。用攝像頭、傳感器等，將煉鋼過程實時“復制”到虛擬世界。主控室的大屏上，虛擬轉(zhuǎn)爐與真實爐體同步運轉(zhuǎn)，鋼水翻滾的細節(jié)、氧槍的位置、渣流的軌跡一目了然。

同時，煙氣分析儀、聲吶探頭、紅外測溫儀等設(shè)備組成“感知網(wǎng)”，每秒采集上千條數(shù)據(jù)，再通過AI模型轉(zhuǎn)化為操作指令。過去煉鋼依靠老師傅腦子里的經(jīng)驗，如今依靠數(shù)據(jù)和AI算法。

“這套智慧煉鋼系統(tǒng)攻克了轉(zhuǎn)爐智能化的多項業(yè)內(nèi)難題?！蓖鯑|介紹，轉(zhuǎn)爐冶煉涉及固、液、氣多相物質(zhì)的復雜高溫物理化學反應，變量復雜多變，任何一個細節(jié)失誤，都可能讓整爐鋼水報廢。

為攻克這些難題，首鋼京唐組建攻關(guān)團隊，將深度學習模型與冶金機理模型結(jié)合，探索人機合作模式的“最優(yōu)解”。2023年8月系統(tǒng)上線后，吹煉噴濺率較此前大為下降，終點鋼水磷含量穩(wěn)定在0.003%以下，達到國際先進水平。

智慧煉鋼系統(tǒng)不但提高了煉鋼效率，還“解放”了煉鋼工人。

爐前工曾是鋼鐵冶煉環(huán)節(jié)最辛苦的崗位之一，每天要清理數(shù)噸爐渣，穿梭在高溫與粉塵中。如今，系統(tǒng)通過視覺識別控制渣罐車與轉(zhuǎn)爐同步運行，渣流異常自動報警，爐下渣量日均減少2.1噸?！斑^去清渣像打仗，現(xiàn)在清理輕松多了?！蓖鯑|表示。

這些細節(jié)的累加，讓生產(chǎn)指標顯著提升。轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)投用后，直出鋼比例提高26%，冶煉周期縮短2分28秒，每噸鋼的原料消耗降低2.9公斤。對年產(chǎn)千萬噸鋼材的首鋼京唐來說，節(jié)約的總成本非?？捎^。

“更重要的是，系統(tǒng)消除了人為操作的波動，我們的產(chǎn)品質(zhì)量更好、更穩(wěn)定、更有競爭力了。相信在不久的將來，無人煉鋼不是夢?！笔卒摼┨其撥堊鳂I(yè)部黨委書記王國連表示。

智能儲運:廠內(nèi)物流整體效率提升15.2%

5月16日5時，天剛亮，首鋼京唐廠區(qū)內(nèi)已是一派繁忙景象。100多輛廠內(nèi)倒運車輛如同流動的血液，順著數(shù)字平臺的指引奔向各自目的地。

同一時間，在首鋼京唐運輸部智慧物流管控中心的電子大屏上，代表廠內(nèi)倒運車輛的綠色光點規(guī)律跳動，實時顯示車輛的位置、狀態(tài)、任務信息等。

“綠色表示正在運輸?shù)能囕v，黃色代表異常停車，藍色是待命空閑車。”運輸部智能制造工程師羅林林輕點觸控屏，一組數(shù)據(jù)瞬間彈出：當日已完成運輸任務127單，車輛平均等待時間8分鐘。

這樣高效、有序的運輸場景，在3年前還難以想象。

“我們的廠內(nèi)倒運車輛負責各部門原燃料、原材料、固廢半成品的倒運任務，過去，這些車輛被分散配置在12個作業(yè)部‘各自為戰(zhàn)’。”羅林林介紹，這樣的分散管理模式，帶來的直接問題是效率低下和運力配置不均。

變化始于智慧物流管控平臺的上線。這個被首鋼京唐數(shù)智運營部部長郭亮稱為“物流大腦”的中樞系統(tǒng)，以廠區(qū)GIS地圖為基礎(chǔ)，綜合運用北斗定位、5G通訊、AI算法等尖端技術(shù)，將三維電子地圖精確至0.5米，實時聯(lián)動物流需求、車輛狀態(tài)與路徑規(guī)劃，讓廠內(nèi)運輸車化作聽令而動的“鋼鐵軍團”。

在智慧物流管控中心，筆者看到，系統(tǒng)根據(jù)排產(chǎn)量、運輸需求、到貨量、到貨時間等信息，自動進行數(shù)據(jù)算法優(yōu)化，計算出最優(yōu)的產(chǎn)品庫區(qū)和車輛配載安排，從而實現(xiàn)智能調(diào)度，有效提升了車輛運輸效率。

數(shù)據(jù)不會說謊。在智慧物流管控平臺上線后，首鋼京唐運輸車輛減少了60臺，單車日均作業(yè)時長從6小時增至9.2小時，廠內(nèi)物流整體效率提升15.2%，錯運、漏運等問題也得到徹底解決。

和智慧物流匹配的，還有智能無人倉儲系統(tǒng)。

“冀B22910D，請進入庫區(qū)1跨A通道。”5月16日7時，隨著電子提示音響起，一輛重型卡車緩緩駛?cè)胧卒摼┨七\輸部成品碼頭5號倉庫。

司機將車停穩(wěn)后，走向車位旁的盤柜刷卡。隨著屏幕上跳出任務信息，接到指令的無人天車開始快速移動并精準定位，巨大的鋼卷被機械臂穩(wěn)穩(wěn)抓起，最終輕放在卡車貨板上。整個過程，不見一名天車操作員的身影。

這是5號倉庫的日常一幕。這座占地2.6萬平方米的巨型倉庫內(nèi)，6臺無人天車24小時穿梭于鋼卷垛位上方。機械轟鳴聲中，鋼卷的吊裝、定位、運輸?shù)茸鳂I(yè)環(huán)節(jié)完全由系統(tǒng)自主完成。

“以前倉庫里人車交錯，現(xiàn)在連腳步聲都很少聽到了?！痹搨}庫負責人鄭坤說，傳統(tǒng)庫區(qū)內(nèi)，天車司機需在十幾米高空俯視作業(yè)，理貨員則穿行于鋼卷垛位間，一個操作失誤就可能造成險情。

如今，智能倉儲系統(tǒng)和智能物流運輸系統(tǒng)匹配融合，實現(xiàn)了運輸智能化和倉儲調(diào)度無人化作業(yè)，最大程度消除了安全隱患。

相比之前，無人天車的操作準確率也大幅提升?！袄滠埉a(chǎn)品多是高端汽車板、家電板，人工操作稍有不慎就會導致鋼卷劃傷，造成不必要的損失。”鄭坤介紹。

現(xiàn)在，無人天車可以通過垛位坐標迅速找到存放鋼卷位置，不會磕碰到鋼卷。天車在夾鉗下落時，可以精準測算出下降高度，在距離地面1.5米時緩慢下降。自智能倉儲系統(tǒng)正式投運以來，裝卸產(chǎn)品差錯率一直保持著“零”的紀錄。

“作為鋼鐵行業(yè)第一家采用物流運輸模型算法的企業(yè)，首鋼京唐實現(xiàn)了物流大數(shù)據(jù)交互共享，建立統(tǒng)一的運輸資源管理體系，為鋼鐵物流數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了‘首鋼智慧’與‘京唐樣本’?！惫帘硎尽?/span>

5G專網(wǎng):讓智能化貫穿每個“神經(jīng)末梢”

“說到底，我們廠區(qū)的智能化、數(shù)字化改造，都離不開一項基礎(chǔ)工作——5G專網(wǎng)建設(shè)?！惫粮嬖V筆者。

5G專網(wǎng)為何如此重要？

眾所周知，鋼鐵產(chǎn)業(yè)的長流程生產(chǎn)十分復雜。在占地30平方公里的廠區(qū)里，首鋼京唐布局了從礦石碼頭、燒結(jié)、焦化到煉鋼、熱軋、冷軋等整個生產(chǎn)流程，有將近50條生產(chǎn)線。

此外，鋼鐵廠屬于典型的流程生產(chǎn)行業(yè)，生產(chǎn)過程是連續(xù)不斷的，在如此復雜的環(huán)境下實現(xiàn)大量信息及時傳遞，原來使用的信息化系統(tǒng)遇到了挑戰(zhàn)。

“過去用工業(yè)Wi-Fi，有時候數(shù)據(jù)傳輸量一大，視頻就卡成‘連環(huán)畫’，控制指令延遲幾秒，天車吊裝鋼卷時心都懸著?！惫撂寡浴?/span>

和傳統(tǒng)手段相比，5G網(wǎng)絡具有高帶寬、低時延、高可靠、廣連接的特點，能滿足工業(yè)環(huán)境下大多數(shù)應用場景的需求，不僅可代替有線連接，還比Wi-Fi更具安全性、可靠性、移動性和抗干擾性等優(yōu)勢，為鋼鐵企業(yè)構(gòu)建統(tǒng)一的無線網(wǎng)絡提供了可能。

2020年，首鋼京唐開始建設(shè)5G專網(wǎng)。2023年，首鋼京唐又進行了5G專網(wǎng)升級。

5G專網(wǎng)如同為這個鋼鐵巨人裝上了“超級神經(jīng)”：傳輸速率超1Gbps，時延壓至20毫秒以下，能同時連接數(shù)萬臺設(shè)備。

“信號‘飛’得快，天車‘跑’得穩(wěn)?！惫琳f，“以煉鋼部52架無人天車為例，算力基站讓控制指令‘一鍵直達’，即便在溫度很高且鋼結(jié)構(gòu)密集的作業(yè)車間，信息也能毫秒級響應；雙頻基站則像雙保險，一條信號波動，另一條即刻頂上。”

5G專網(wǎng)改變的不僅是效率和速度。之前，在港口作業(yè)區(qū)，工人在40米高的卸船機司機室里作業(yè)，夏日駕駛室悶如蒸籠，冬季寒風從腳底灌入，稍有不慎還可能造成安全事故。

與此同時，港機設(shè)備作業(yè)需要根據(jù)船和貨物的位置不斷移動，這意味著采用固定光纜架設(shè)網(wǎng)絡，除了需要高昂的成本，也需要卸船機一直拖著長長的“辮子”移動，既麻煩，也會帶來新的安全隱患。

首鋼京唐通過5G網(wǎng)絡實現(xiàn)卸船機的遠程控制后，不但完美解決了以上痛點，部署成本還更低了。

如今在首鋼京唐，5G已滲透到生產(chǎn)、物流、安全等五大核心場景：在酸洗原料庫、中間庫、鍍鋅成品庫，遍布車間的攝像頭將實時圖像清晰回傳到指揮中心屏幕，如有問題，控制人員第一時間就能及時處理；在無人倉庫，“黑燈作業(yè)”已經(jīng)實現(xiàn)，鋼卷定位誤差不超過2厘米；在全球首創(chuàng)的MCCR（多模式全連續(xù)鑄軋）生產(chǎn)線，從鋼水到鋼卷僅需25分鐘，比傳統(tǒng)工藝節(jié)能40%……

目前，首鋼京唐正在推進5G專網(wǎng)的第二期改造，重點深化5G的應用場景，進一步提升平臺的復用價值，并探索更多5G+AI應用。

“未來，首鋼京唐將依托5G專網(wǎng)，重點發(fā)展智慧園區(qū)等核心領(lǐng)域，探索無人駕駛等先進技術(shù)，致力于通過5G網(wǎng)絡實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸與處理，提升廠區(qū)安全、運維效率及能源管理。”郭亮說。

以智能化破解轉(zhuǎn)型難題

曾幾何時，高爐轟鳴、鋼花飛濺、汗流浹背的工人與“傻大黑粗”的標簽，共同構(gòu)成了人們對鋼鐵行業(yè)的刻板印象。然而，在唐山市曹妃甸區(qū)，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司用一場全方位的智能化改造，將這一刻板印象徹底打破。

在傳統(tǒng)鋼企生產(chǎn)車間里，老師傅的“火眼金睛”曾是核心競爭力，但這種依賴個體經(jīng)驗的模式，恰恰成為行業(yè)標準化、智能化的桎梏。首鋼京唐的轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)，將老師傅數(shù)十年積累的“肌肉記憶”，轉(zhuǎn)化為可復制、可迭代的AI算法，讓人從高溫高危的操作者升級為生產(chǎn)流程的“指揮官”。

這不僅是技術(shù)的進步，更是對傳統(tǒng)生產(chǎn)思維和管理思維的告別。首鋼京唐的實踐證明，智能制造的本質(zhì)不是簡單的機器取代人，而是重構(gòu)人與機器的關(guān)系。

對企業(yè)來說，這也是一場“生存革命”。在鋼鐵行業(yè)處于下行周期、原材料成本高企等多重挑戰(zhàn)并存的當下，企業(yè)的智能化已經(jīng)不只是錦上添花，而是決定企業(yè)未來競爭力的關(guān)鍵因素。

轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼系統(tǒng)投用后，直出鋼比例提高26%，冶煉周期縮短2分28秒，每噸鋼的原料消耗降低2.9公斤……這些直觀數(shù)據(jù)背后，是企業(yè)對降本增效的不斷追求。首鋼京唐入選我國首批卓越級智能工廠名單，正是對其智能化改造效果的最大肯定。

更值得關(guān)注的是，智能化與綠色化在首鋼京唐實現(xiàn)了“雙螺旋”上升。冶煉周期縮短帶來能耗降低，無人化操作減少資源浪費，直出鋼比例提升直接削減碳排放，每一項技術(shù)突破也同時給綠色發(fā)展、節(jié)能減排帶來了更多可能。

當某些企業(yè)還在環(huán)保與效益間艱難權(quán)衡時，首鋼京唐用自己的實踐證明，智能制造與綠色生產(chǎn)可以成為高質(zhì)量發(fā)展的“一體兩面”。

在采訪中，記者深切體會到，沒有夕陽產(chǎn)業(yè)，只有不愿意改革的企業(yè)。當AI煉鋼、“數(shù)字孿生”、5G專網(wǎng)從概念走入生產(chǎn)車間，首鋼京唐不僅完成了自我蛻變，更為傳統(tǒng)企業(yè)、傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了思路、樹立了典范。