方磊 何海熙
在工业制造领域，生产成本高、工序复杂、质量管控难、安全事故风险高，是炼铁行业亟待解决的问题，获得2024年中国金属学会冶金科学技术特等奖、2024年度全国第四届智能制造创新大赛一等奖的南钢基于多模态感知的三位一体炼铁解决方案解决了此项难题。
2019年，南钢携手中冶赛迪信息和金恒信息科技组建数智化团队，打造炼铁智慧集控中心，搭建一体化管控平台，将新一代信息技术与炼铁工艺技术和南钢60余年积累的炼铁专家经验深度融合，以多模态智能感知、跨工序协同优化等技术手段，开发了智能应用模型200余套，创造出“成本、质量、安全”三位一体的数智化炼铁新模式，并于2021年上线应用，取得了显著成效，实现年创综合经济效益5.3亿元、铁水一级品率提升13%、年均减排二氧化碳54.6万吨、零安全事故。
成本控制：
降本增效的创新实践
成本是体现企业竞争力的重要因素。南钢团队从原料和操作两个维度入手，深挖降本增效潜力，以保障高炉稳定顺行为中心，以“工艺机理分析—性能精准预测—反馈循环优化”为技术主线，研发了一体化配煤配矿和操作协同优化模型集群，有效应对了炼铁原料（煤炭和铁矿）物理化学性能复杂多变及市场价格波动带来的挑战。
同时，南钢依托一体化智能管控平台，围绕“原燃料质量稳定、高炉炉况顺行、铁水质量稳定、优质高效低耗”四大目标，开发了推焦计划排程智能优化、炼焦智能加热、炉温智能预测、操作炉型识别及优化、炉况智能诊断等智能化应用模型集群，不断提升高炉操作管理和决策的科学性。该系统应用后，一体化配煤模型降低成本2元/吨铁，一体化配矿模型降低成本10元/吨铁，操作协同智能优化模型集群折合铁水成本降低42元/吨，年均铁水成本降低54元/吨，并且每年减少CO2排放约54.6万吨，实现经济效益与环保效益的双赢。
此外，南钢炼铁智慧中心的建设也推动了生产管理模式的变革。该中心通过优化科室和车间数量、缩减管理层级，将48个车间整合为35个，操作岗位从120个减少到69个，人员优化比例达到41%。同时，在智慧中心的运营中，该中心不断完善和优化生产流程，加强与供应链、物流和环境保护等关键环节的协同，实现资源的高效利用和生产流程的优化。
质量提升：
全流程管控的精细化管理
质量是企业生存的根本。南钢项目团队搭建“原—焦—球—烧—高”大原料生产管理框架，优化了原料流程的结构与功能，并实现炼铁全流程物料动态跟踪和预警，其行业首创的物料跟踪系统和国内首个料仓多料口在线预测模型，根据入炉成分、时间等信息进行正向预警和反向关联操作，实现异常原因快速追溯，有效破解了行业共性难题，确保了炼铁全流程管控的精细化管理，为产品质量提升提供了精准的数据保障。在原料场的改造中，南钢在行业内首创刮板机自动平料、布料车自动往复布料、焙烧机台车自动加油、造球智能整粒等大原料工序数智化应用技术，打造出智慧料场、带式球团“黑灯工厂”产线，实现操作无人化、少人化，现场感知可视化，生产控制一键化和运营决策智慧化，为全工序物料精细化管理奠定了坚实基础。
质量过程管控领域系列智能模型应用后，实现了对生产的智能分析诊断和精准操控，将从原料至高炉的过程产品和铁水质量显著提升，包括混匀料SiO2偏差由0.31%降至0.14%，烧结矿R2一级品率由81%提升至98%，FeO稳定率由69%提升至95%，铁水一级品率由83%提升至96%。
安全保障：
智能监测与管理的全面防线
安全是员工福祉与企业持续繁荣的基石。南钢团队融合设备智能监测与运维技术以及大规模远距离安全集中控制技术，构建了一套涵盖“操作—运维—管理”的集中管理体系，为炼铁生产筑起了一道坚固的安全防线。
借助“机器视觉+知识嵌入+视频联动”的创新组合，该系统对危险区域和关键仓库等敏感地带实现视频弹窗即时报警，为远程操作人员提供精准辅助决策信息，显著提升现场安全管理的效能。
通过整合机器视觉、机器人巡检、光纤听诊、设备诊断等前沿技术，南钢成功打造出一条具备多模态感知能力的皮带智能管理示范线。同时，南钢也搭建了设备智能维护系统，确保关键设备的异常状态能够被即时捕捉并迅速处理，有效保障了设备的平稳与安全运行。
基于机器视觉、三电综合安全防护、融合通信等先进技术，南钢在铁区全域实施了2300个视频监测点、144个防入侵监测点、50台火灾和气体报警主机、1000路视觉协同系统，形成了跨工序、跨系统的大规模、远距离集控技术体系，对工控网络通信状态实施全面统筹管理，极大地提高了消防与安全生产的感知、监测、预警、处置和评估能力，实现了零安全事故。
南钢通过深度整合多模态感知智能与协同优化技术，实现了11项行业首创技术、20余项行业领先技术的突破，成功构建了“成本、质量、安全”三位一体的数智化炼铁新模式。这一创新举措极大地提升了企业的核心竞争力，确保了生产安全，提高了产品品质，并有力地推动了企业的可持续发展。这一实践不仅为钢铁行业推进智能制造提供了宝贵经验，还在炼铁行业树立了新的标杆，引领南钢炼铁向行业灯塔地位迈进。
图为南钢铁区智慧料场（南钢供图）
图为南钢炼铁设备智维系统（南钢供图）
【新知】
追求技术极致 破解行业难题
张殿华
2024年，钢铁行业普遍存在“降本不稳定、稳定不降本”的现象，南钢却通过这套数智炼铁新模式，交上了一份满分答卷。其背后，是南钢炼铁人大规模应用“AI（人工智能）+制造”技术、追求技术极致所带来的效果。
一是在高复杂度、强耦合工艺条件下获取配煤配矿的全局最优解，是炼铁届一直面临的共性难题。南钢炼铁通过自主研发“跨时域非线性梯度自适应”算法，实现“100多项约束+秒级求解速度+唯一最优解”，破解了行业共性难题。相比原模式，该模型在维持炉况稳定的情况下，降低铁水成本12元/吨。
二是在行业内首创物料跟踪技术，实时跟踪质量变化，有效破解了长流程炼铁的行业共性难题。同时，南钢开发了一系列协同优化模型集群，高炉炉温预报、烧结终点预报、炼焦加热预报的准确率均超过了90%，助力高炉燃料比降低21千克/吨，每年降本4.2亿元。
三是应用了多模态智能感知关键技术，打造出智慧料场、“黑灯工厂”，实现了生产远程化、一键化控制，大幅改善工人工作环境，提高生产稳定性。
近年来，南钢凭借在智能化转型过程中的优异表现，获得了行业内外的高度关注，不仅彰显了其作为行业领军者的实力与担当，更为整个钢铁行业的数智化升级提供了宝贵经验和示范引领。
《中国冶金报》（2025年01月14日 04版四版）
