数字时代钢铁的“智慧炼成法”：南京钢铁集团的数字化转型之旅

作者段跃初黄湘红

在现代社会，钢铁在能源化工、水电、桥梁等众多与我们日常生活息息相关的领域都发挥着不可或缺的重要作用。它作为国民经济的重要支柱产业，更是工业转型升级的关键主战场。随着数字时代的来临，传统的钢铁产业与新兴数字技术相互交融，这种碰撞正在为钢铁的生产带来前所未有的变革。让我们走进南京钢铁集团有限公司，深入探寻在数字时代，钢铁究竟是如何“炼”成的。

一、从“单机”到“智享”：数字工人与“一键炼钢”的新时代

在南钢JIT C2M智能工厂，一个在世界钢铁加工领域占据领先地位的智能工厂，这里专门加工高等级耐磨钢和高强钢配件，展现出了数字钢铁令人惊叹的智慧生产力。走进这个工厂，就仿佛置身于一个充满科技感的钢铁制造世界，六轴机器人、桁架机器人以及AGV小车忙碌地穿梭在生产线之间，宛如一群不知疲倦的钢铁精灵。与此同时，成千上万个传感器如同隐藏在生产线深处的“智能神经元”，它们精密地监控和测算着每一项工作，不放过任何一个细微之处。

这里的“JIT C2M”模式蕴含着独特的生产理念。“JIT”即just in time准时制交付，这一理念旨在确保生产与交付的及时性，避免库存积压和生产延误，从而提高生产效率和客户满意度。“C2M”则代表customer to maker从终端消费者到生产者的畅通模式，这种模式打破了传统生产中消费者与生产者之间的隔阂，让客户能够直接参与到产品、服务的设计和制造过程中。南钢金润JIT C2M智能工厂管理室主任李小亮介绍说：“我们现在可以像生产消费品一样生产钢铁工业产品。”这一创新模式的成果是显著的，目前，该产线已经拥有多达2400多种的生产图纸，并且产线具备快速换型的能力，实现了柔性生产。这种柔性生产能力是数字技术赋予钢铁生产的一大优势，它使得钢铁生产能够根据不同的客户需求，快速调整生产方案，生产出各种规格和性能要求的钢铁产品。

在这个智能工厂里，数字化系统对每个工件进行了细致的数字建模。通过这种方式，工件的工艺路径、生产时间和生产成本都能够被标准化制定。这一标准化过程就像是给每个工件制定了一份详细的“生产指南”，从原材料到成品的每一个步骤都清晰明确。智能工厂的订单、生产计划和板材生产线直接串联，形成数据包传输给系统。这种数据的高效传输和整合，使得钢铁的智能化生产在交付方面实现了敏捷化、准时化和便捷化。例如，当一个客户下达了特殊规格的钢铁产品订单时，系统能够迅速根据订单要求制定生产计划，调整生产线参数，确保产品按时、高质量地交付。这一过程不再像传统生产那样需要繁琐的人工协调和漫长的调整时间，数字技术的应用大大提高了生产效率和生产的精准度。

二、从“钢铁森林”到“3D立体”：现实与虚拟的融合，打造“数字工厂”

在南钢智慧运营中心，一块巨大的数字大屏吸引着人们的目光。在这个大屏上，一块小矿石逐渐成长为钢筋铁骨的全流程清晰可见，就像在观看一部钢铁诞生的纪录片。这里的每一座实体工厂，都在虚拟世界里被演化成了一个个“数字工厂”。南钢常务副总裁徐晓春介绍说：“通过智慧中心项目的建设，南钢以智慧运营中心、铁区一体化智慧中心、钢轧一体化智慧中心和能源管控一体中心，形成了‘一脑三中心’的布局。”这种布局的意义重大，它实现了大规模集控、无边界协同、大数据决策、智能化运营的变革。

以铁区集控中心为例，这里采用了3D建模、虚拟仿真、人工智能和大数据分析等一系列先进技术。通过这些技术的综合应用，南钢成功地实现了炼铁生产从“无人化料场 - 烧结 - 球团 - 焦化 - 高炉”的全流程优化重组和技术创新。在这个过程中，现实中的“钢铁森林”被搬到了屏幕上，呈现在操作人员眼前的是一个三维立体、直观可视的生产场景。工人只需轻点鼠标，就能远程实现对炼铁生产的可控、可视、可判的智能化操作。这不仅提高了生产效率，还大大降低了工人的劳动强度和工作风险。例如，在传统的炼铁生产中，工人需要在高温、高粉尘的恶劣环境下频繁地巡检设备、调整参数，而现在，通过数字技术的远程操作，工人可以在舒适、安全的操作室里完成这些工作。

这种现实与虚拟融合的“数字工厂”模式，还为企业的管理和决策提供了强大的支持。通过对虚拟工厂的实时数据监测和分析，企业管理者可以及时发现生产过程中的问题，提前做出决策，调整生产计划。例如，如果在虚拟工厂中发现某个生产环节的能耗异常升高，管理者可以迅速定位问题所在，采取相应的措施进行优化，从而降低生产成本，提高生产效益。

三、从“黑箱操作”到“百景千模”：构建适合大型钢铁企业的数据体系

在钢铁生产的传统模式中，炉内冶炼一直是一个看不见的“黑箱操作”。这就像是在一个封闭的黑盒子里进行生产，工人和技术人员很难确切知道炉内的具体反应情况和生产状态。然而，南钢通过自身的技术研发，开发了138个智能应用模型、456张自动报表和1467幅画面。这些智能应用模型就像是一把把打开“黑箱”的钥匙，让铁区生产变得直观可见。

南钢开展的“人工智能百景千模”工程更是在这一基础上进一步探索大语言模型和AI图像识别技术在不同业务场景中的应用，旨在实现高层次的智能化和数字化运营。在冶炼过程中，高炉炉温预测模型发挥着重要作用。这个模型可以预测未来2小时铁水中硅含量和趋势，高炉工长通过这个预测结果，能够提前发现冶炼过程中的潜在问题，如炉温异常、成分偏差等，并及时采取改进措施。这对于保证高炉炼铁生产的长周期稳定顺行，以及实现优质低耗的生产目标具有至关重要的意义。

在产品研发方面，钢铁企业传统的研发方式主要依赖技术人员的经验，这种方式通常需要开展多轮次的实验试错。这不仅导致研发成本居高不下，而且研发周期漫长。而如今，数字研发为钢铁产品研发带来了全新的模式。通过仿真模拟、大数据模型、AI算法、知识图谱等先进技术，研发人员可以及时快速地掌握产品性能的影响规律，从而快速提高新材料成分及工艺参数设计的准确性。这种从传统的物理实验试错到快速的“数字试错”的转变，大大缩短了研发周期，降低了研发成本。例如，在开发一种新型高强度耐磨钢时，传统研发可能需要进行数十次甚至上百次的物理实验，而现在通过数字研发，只需要在计算机上进行模拟实验，根据模拟结果进行优化调整，然后再进行少量的物理验证实验，就能够得到理想的产品成分和工艺参数。

钢铁行业一直以来都是重工业的典型代表，其生产过程往往伴随着大规模的设备、复杂的工艺流程和大量的人力投入。然而，在数字时代，南京钢铁集团通过数字化转型，成功地解决了生产不可视、多环节难协同这两个困扰传统钢铁生产的痛点。如今的钢铁生产正在悄然向“轻”生产蜕变，这里的“轻”并不是指重量的减轻，而是指生产过程更加智能、高效、灵活，生产管理更加精细、精准、可视化。这种数字化转型不仅为南京钢铁集团带来了竞争优势，也为整个钢铁行业的未来发展提供了一个可借鉴的范例。

在数字时代的浪潮下，南京钢铁集团的数字化转型之旅展示了钢铁产业在新兴数字技术推动下的无限可能。从生产模式的创新到管理决策的优化，从生产过程的可视化到研发效率的提升，数字技术正在全方位地重塑钢铁产业。随着技术的不断发展，我们有理由相信，钢铁产业将在数字时代焕发出更加耀眼的光芒，继续为国民经济的发展提供坚实的支撑。