摘要：回顾首钢自动化信息化的发展历史，看现代智能化项目建设的新成就，展望首钢智慧工厂、智慧城市建设，事实说明了一个基本道理，科技创新工作要一步一个脚印踏踏实实的去干，在优质技术传承的基础上实现新的跨越与发展，才能取得新的创新经验与成果。

我国钢铁工业当前在去产能、调结构、实现供给侧结构性改革的转型发展进程中，企业智能化建设取得了长足进步与发展，首钢更是走在了发展的前列。首钢依托几十年来自动化信息化发展的技术基础，为首钢智能化建设提供了根本的技术和人才保证。同时，首钢智能化建设的成果，则为钢铁绿色生产提供了不竭的原动力，为首钢重构竞争力创造了新的机遇。

1　上世纪50-80年代，首钢自动化建设起步

首钢自动化事业的发展，始于1958年，当时，水银整流器开始在300小型轧钢厂应用。从1972年开始晶闸管可控硅控制装置陆续在几个线材厂应用。到我国改革开放之初，也就是1978年，首钢已有六台计算机投入使用。除了引进的HOC-510等计算机外，当时还有DJS-135等国产计算机。当时的技术专业队伍，也基本成型。以炼铁厂为例，当时炼铁厂计控工段下辖有仪表班、计算机硬件班、计算机软件班、数模班等，这样的组织机构到现在也不应当算是过时。1982年首钢开始进行大规模的现代化技术改造，在自动化控制方面，从1982年下半年开始，利用第一烧结车间大修改造之机，首钢在国内冶金系统率先采用引进的“网络-90”集散型计算机控制系统，直接应用于首钢第一烧结车间的生产线。第一烧结车间的“网络-90”系统包括63台控制柜和操作台，分别安装在五个控制站，实施对烧结生产全过程的分散控制和集中管理。彩色显示器不仅能显示出全部生产工艺过程的情况，而且各控制点、开关量、模拟电信号以及生产趋势曲线等，均可通过区域显示屏在操作人员眼前。全系统共有3500多个输入输出点，在线控制800多台套设备，许多控制应用软件都是首钢科技人员自主开发的。这一系统于1983年5月顺利投产，各项技术经济指标均达到当时国内领先水平，经济效益和社会效益也十分显著。烧结矿的合格率达99.5%，一级品率达90%，不仅提高了烧结矿的质量，降低了燃料消耗，提高了生产效率，而且还减轻了工人的劳动强度，生产人员也由410人减少到250人，大大提高了劳动生产率。特别值得一提的是该系统首次对烧结生产实现了环保控制，排尘量远低于国家标准，同时对排出的粉尘实现了回收利用。

从1983年开始，首钢又结合高炉大修改造，先后在新2号高炉等三座高炉上，配套采用引进了六台PC-584可编程序控制机，并以此为核心自主建成了高炉自动化控制系统，取代原有的矩阵柜和KBS-101可编机，实现了对高炉上料、热风、喷煤和高炉本体四大工艺环节的综合自动化控制。该计算机控制系统的应用，为高炉的顺行、稳产打下了良好基础。使高炉利用系数基本保持在2.2以上，焦比降低到384公斤以下，创出了当时首钢炼铁生产历史上的最好水平。

在炼钢方面，也较早的采用TMC-80工业控制机，对炼钢三座转炉的生产过程进行监控，对装料、吹炼、出钢、钢水重量、成分、温度、终点碳等58个数据进行自动跟踪记录，为加强管理和稳定操作提供了准确数据。

从上世纪80年代初开始，首钢开始向钢铁生产现代化进军，在进行每一项大的技术改造中，除了更新主体工艺装备、提高生产能力外，都尽量采用先进的自动化控制技术，使改造后的生产工艺过程实现电子计算机控制。在首钢无论是高炉、烧结机，还是转炉、轧钢机和数以千计的配套设备，都在电子计算机的控制指令下，连续准确的进行工作。在主控室，已看不到传统的模拟盘，一台台整齐排列的工业监视器反映着现场生产的真实情况，一条条曲线，一幅幅图形，及时报告生产工艺过程的实时动态。

更值得一提的是早在上个世纪80年代，首钢就已经十分重视引进、消化、吸收、创新工作。首钢先后自行研制成功了多种生产过程控制计算机，如TMC-80、TK-80、SG-1等。在自动化仪表方面，也自行研制成功并投入使用了ZNY系列中子水份检测仪、SSL-84系列γ闪烁料位计、GY-2系列氧化锆测氧仪等产品。在晶闸管技术应用方面，首钢已经建成自己的元件车间并能生产可控硅传动装置、变频装置、高低压开关柜等产品，可以完成大型传动控制设备的设计、设备制造、安装、调试、投产一条龙服务的交钥匙工程。在科学计算和计算机辅助设计方面，首钢也有较强实力，当时，首钢设计院已经拥有设计二维、三维、平面、立体等各类图纸的能力，为冶金工程高质量快速设计提供了技术保证。

在自动化控制系统大规模应用于生产实际的同时，首钢计算机管理信息系统（MIS）建设，也取得了迅猛发展。该项目当时被列为全国五大试点企业之一，并于1984年8月，初步建成了三级计算机管理网络信息系统，系统采用美国王安公司的VS-100作为主机，另有16台管理小型机组成。每台小型机带若干个终端，构成星型布局。系统包括财务、计划等十个专业子系统，使全公司580多项管理业务实现了计算机管理，使首钢的管理进入了一个崭新阶段。计算机台数也从改革前仅有的六台计算机，迅速增加到300多台，当时在国内处于领先地位。

总之，在上个世纪80年代，首钢在计算机技术开发与应用方面，当之无愧的走在了全国的前列。首钢管理计算机应用系统还曾荣获原冶金部科技进步成果一等奖及北京市技术开发优秀项目奖等奖项。

2　上世纪90年代，首钢自动化信息化建设全面发展

进入上个世纪90年代以来，原有的管理信息系统已不适应首钢发展管理的需要，首钢又开始了新一轮的信息化建设。首钢总公司建设了以IBM ES-9000为主机，与二级公司IBM AS-400联网为主体结构的企业MIS系统，下属各工厂都相继建立和使用微机局域网，微机网通过上位机系统与生产现场实现对接，实现了主机与微机局域网的技术优势互补。总公司一级应用系统主要开发了：首钢集团生产经营日报、经理查询系统、备件管理系统、设备管理系统、工程管理以及人力资源管理等12个管理系统。近30个直属厂矿的所有微机局域网，都结合本厂实际开发了财务成本管理等专业子系统以及更多的查询、检索、统计、分析及部分预测功能。各子系统均有明确的设计技术要求，就财务成本核算子系统来讲，不仅有厂级成本核算，还有车间级成本核算等内容。厂级局域网还和本厂的生产控制系统相连，如铁厂高炉的13条生产曲线都能及时的传输到铁厂局域网，并通过铁厂局域网上传到总公司，供总公司领导及有关部门查询。

依靠自己力量，提高自动化控制的能力和水平也成为这一阶段的工作重点。通过解析掌握高速线材轧机的软件“黑匣子”，在国内最早实现了高速线材轧机自动化控制系统的国产化，成功替代了使用多年的LEITRONIC可编程控制系统，并取得了明显的经济效益和社会效益。高炉人工智能专家系统成功的在2号高炉上应用后，取得了良好效果，并通过了冶金部组织的技术鉴定。此项技术在当时已经达到世界先进水平。首钢计算机集成制造系统（CIMS系统）、神经元计算，以及对于非结构数据和非线性问题的处理等项目的研究，也都不同程度的取得了进步。截止到1998年，首钢计算机数量从上个世纪90年代初的一千台套左右，发展到了2800台套以上。在硬件不断更新的同时，首钢自主开发的各类应用软件，已经广泛应用于生产、经营、管理、设备、技术、质量、销售、采购等12大子系统。

在首钢集团自动化信息化全面发展的同时，首钢通信系统的建设也取得了重要成果。大型数字程序控制交换机于2000年建成并投入使用，从此首钢通信系统开始全面步入数字化新时代，为今后高质量的语音传输、数字传输、图像传输等提供了坚强的技术保障。

3　21世纪，首钢ERP（企业资源计划）建设

然而首钢生产自动化和管理信息化建设再一次新的飞跃，则是进入到了21世纪。

2002年，首钢千兆光缆主干网建成并投入使用。新世纪首钢管理信息化建设进入了ERP（企业资源计划）时期。这是首钢当时以客户为中心的经营战略转型的一个关键节点，是涉及到首钢进一步发展的再造工程。首钢ERP建设，科学的采用了三步走战略。首钢ERP一期工程于2003年7月开始实施，2004年6月正式上线运行，信息化一期工程覆盖总公司、新钢公司、股份公司三个独立法人，涉及钢铁主流程十个主要生产厂及相关部厅，标志着首钢管理信息化建设进入了新的创新发展阶段，也标志着首钢总公司的经营管理、改革创新进入到了一个新的关键历史阶段。

这是首钢历史上第一次将主流程生产经营的几乎全部活动都置于世界最先进的信息平台上：第一次实现每天上百万数据的梳理、规范、标准化、电子化和集成化，真正实现了数据统一、实时和共享；第一次培养出一大批杰出的系统配置、系统运行、系统开发和系统管理，并且又非常熟悉钢铁业务流程、业务知识和信息技术相结合的复合型人才。

首钢ERP信息化一期工程上线运行后，基本打通了首钢产销一体化流程。涉及首钢生产、供应、销售、质量检查、财务、计量、备件等专业的300多个业务流程基本实现通顺运转。一个对首钢主业全面的、集成的、动态的、实时的信息化平台，终于在首钢正式建立起来。

其中特别是首钢技术人员自主开发的与ERP（企业资源计划）无缝集成的三级系统MES（制造执行系统），不仅满足了数据上传、查询、计划落实等管理的需要，在首钢经营管理业务中发挥出重要作用，而且是中国钢铁企业大规模的自主开发的三级系统，这更是一次创新的巨大成果。

首钢二期工程从2004年开始建设，其主要内容有构建北京地区完整的信息化体系和支撑首钢钢铁业“一业三地”的管控体系建设。其中主要包括设备管理、资金管理、项目管理等七大方面的内容，基本涵盖了公司级的全部管理内容。支撑首钢钢铁业“一业三地”管控体系的主要建设内容有：构建首钢钢铁主业集中整体分层能级管控架构的业务流程体系、构建以增值财务为核心的财务管控体系、构建体现钢铁高端产品精益生产要求的产销体系、构建运行规模精细可控的物流体系和构建贯穿于企业物流全过程体现全面质量管理的质检体系。二期建设在2008年7月基本完成并正式投入使用。

首钢ERP三期工程实际上从2005年就开始了，重点是首钢京唐钢铁的建设。2005年2月18日，国家发改委下发“发改工业【2005】273号《关于首钢实施搬迁、结构调整和环境治理方案的批复》”，批准首钢“按照循环经济的理念，结合首钢搬迁和唐山地区钢铁工业调整，在曹妃甸建设一个具有国际先进水平的钢铁联合企业”。

建设目标是：坚持高起点、高标准、高要求，实现产品一流、管理一流、环境一流、效益一流，成为科学发展、自主创新、循环经济的示范企业。要实现这一目标，信息化支撑是必要的条件。而首钢京唐公司建设的一个突出特点是，信息化建设与工程施工管理高度融合，同步进行，同时投产，这在当时全国冶金系统建设施工中是开创先河的，并取得了丰硕的成果，起到了示范的作用。

首钢京唐钢铁信息化建设的重点是构建支撑首钢京唐现代企业运营模式五级控制的信息化支撑平台。平台建设选择了具有先进管理理念的套装软件与自主开发应用软件相结合的方式，这样既利用了套装软件的优点，又能结合企业自身的实际，满足企业的个性化需求。具有技术新、投资省、工期短、见效快的优势。这个平台为京唐公司提供了多种业务流程管理功能，其中包括以财务功能为核心，贯彻增值财务理念的增值链管理体系；以产销一体化协调销售、生产的一体化管理，贯彻市场客户导向的精益生产管理体系；以精准物流管理为基础贯彻三流合一的物流管理体系；管控一体化的生产执行过程管理体系；并且还是系统工具的技术平台和数据挖掘的工具平台。

在此期间，首钢的信息化、自动化有30多项科研开发项目取得了重大突破，其中，首钢炼铁“高炉专家”系统研制成功，并在京唐5500立方米大高炉上推广使用，标志着首钢已掌握了大型复杂数学模型的研发技术。其中的布料及高炉炉温模拟控制模型具有完全的自主知识产权，并达到国内领先水平；高炉异常炉况智能推理技术，填补了我国炼铁自动化技术领域的空白。“高炉专家”系统的投入使用，达到了指导优化高炉操作、顺稳炉况、提高产量、稳定并降低焦比、提高煤气利用率、节能降耗等多项技术目标。

2009年7月1日，在首钢京唐公司550平米烧结机上投入运行的“烧结专家系统”，实现了烧结生产的优化闭环控制，有效提高了烧结生产作业率，创造了显著的经济效益和社会效益。550平米烧结机智能闭环控制系统的研发成功，使首钢在国内首次实现了烧结机的整体智能闭环控制。中国金属学会召开的科技成果评价会认为，这项具有首钢自主知识产权的“烧结智能专家系统”，在优化配料、烧结终点判断、返矿的动态平衡控制等方面取得了多项技术创新成果，在控制理论应用方面也实现了新的突破，填补了首钢及国内空白，达到了国际领先水平，具有广阔的发展前景和推广价值。

自动化炼钢成功实现了一链式炼钢，为洁净钢冶炼作出了贡献；连铸自动化技术的应用，使首钢连铸技术在国内不断实现新的突破；轧钢自动化控制也达到了国内领先水平。

首钢经过多年从事自动化信息化研究、开发与应用的探索与实践，总结出了一整套从事企业自动化、信息化工作的经验和理论。简单来讲就是：规划先行、自动化信息化要与工艺产线、管理流程同步设计、同步实施、同步投入使用，要有明确的技术路线和方法论、强调自动化信息化与工艺的深度融合、稳健而有效的实施策略，以及科学合理的人才队伍培养与建设等。这对指导今后的智慧工厂、智慧城市建设，也是一笔宝贵的财富。

4　2008年以后，智能化建设新时代

从2008年开始，首钢自动化、信息化建设开始步入智能化的新时代。提出了大胆创新、坚持掌握并自主研发核心关键技术，广泛采用国内外先进成熟的设备与技术的系统集成与创新的战略方针。

首钢的智能化建设，从一开始就在两化融合管理体系的支撑下，在制造执行系统和企业资源计划系统的高效集成下，建立订单管理、生产计划与调度等多种优化模型，支持企业模型化智能分析决策、企业资源配置的优化、生产过程的精细化管理、成本和质量的动态跟踪、原材料和产成品配送的供应链管理优化，支撑精益制造、敏捷制造、综合集成制造等生产模式的创新。

在集团层面，根据集团战略发展规划要求，首钢集团有效开展了“首钢集团智能化管控体系”的规划设计与建设。按照“总体规划、分步实施”的原则，首先开始建设“统一标准、集中管控、分级授权、专业管理”的主数据管理体系，实现高效的数据利用和可靠的数据质量，满足全集团智能化建设的需求。与主数据管理体系建设开展的同时，集团智能化管控体系将集团财务共享智能化建设作为整个项目群建设的一个突破口进行攻关。通过对一系列财务共享管理与算法模型的开发与应用，提升集团对资金、财务的智能化管理能力和水平，构建符合首钢集团财务共享智能化要求的新模式和平台应用架构。目前已完成52个业务流程的系统集成和功能交付，以及财务共享系统与集团OA、统一身份认证、主数据系统、ERP系统等多个子系统的业务衔接与集成。

从实现钢铁全流程智能制造任务目标出发，通过优化、整合现有的各种形式的规则、策略、途径等信息，形成全流程的各专业策略包，包括质量设计、高级计划排产、生产排序、库存管理/数据仓库、质量检验规则，为厂级的智能制造提供服务。在开展关键共性技术研发的同时，结合首钢实际情况，首钢推进开展了被列入国家示范项目的硅钢一冷轧智能工厂示范项目的建设。该项目整合多方资源，以高素质的团队全力推进实施十个方面的任务，完成12项关键智能制造技术的突破，构建冷轧智能示范工厂，实现冷轧业务的变革和优化，最终带来绿色经济指标实质性的提升。

首钢在硅钢冷轧智能工厂示范项目建设过程中，充分发挥自身在治金行业的优势及控制系统的集成能力，攻坚克难，大胆创新，在机器人工业软件的二次开发和模块化的研制及应用过程中，积极采用“系统集成先行，自主开发跟进”模式，在项目中剪捆、绑捆和贴标签等工序环节中积极推进机器人的现场应用。通过冷轧入口拆捆带机器人智能系统的重点研究和项目实施，实现机器人代替人工自动完成从控制系统接收指令，智能适应生产节奏，并将视频识别技术嵌入系统，提高机器人多样化感知能力和自适应改善控制品质能力。通过机器人应用项目的实施，推进硅钢一冷轧工厂的全生产流程生产过程数字化建模和可视化展示，实现操作交互，实现生产过程的设备、工艺等关键参数的故障预报和报警展示，并形成具有首钢特色“机器人群+互联网+智能管控”的智能制造系统集成解决方案。进一步在首钢钢铁全流程积极推广智能安全型、智能检测型、智能替代型、智能防错型及智能治金专用型等机器人的推广应用，为首钢智慧工厂建设增添一抹亮丽的色彩。

首钢硅钢冷轧智能工厂示范项目建设的又一亮点是对原料库、中间库、成品库的多台天车进行智能化改造，将库区所有天车进行统一的智能化控制与管理，实现天车之间的信息交互，制定合理的天车作业调度顺序，并适时将作业指令发送至过程控制子系统。实现钢卷库位自动分配、最优运输路径选择等功能。同时实现该系统与ERP、MES等系统的深度集成，自动生成天车作业排程计划，解决工序生产计划与物料需求计划难以实现协调等难题，并最终实现天车的自主作业。为车间提供精准的库区管理、精准的物流跟踪以及实时的生产承接，满足按单生产以及计划排程对实际库存管理的需求，从根本上保证物流、排产及生产的顺行。其中天车摆动控制模型、多部天车优化运行模型以及钢卷跟踪模型等多项新技术的研制与成功应用，代表着首钢已经全面掌握了无人天车智能化控制与管理的核心技术，并已达到国内领先水平。

目前首钢智慧工厂建设与智慧园区建设正在如火如荼的进行中。其中以服务冬奥会组委会工作为主的园区建设，已经在智能交通、智能楼宇、智能路灯竿建设等方面取得了阶段性成果，目前正在比赛场馆智能化服务等方面开展新的研究与创新。

5　展望未来

首钢无论是智慧工厂与智慧城市建设都离不开大数据理论与应用的支持。在首钢数十年自动化、信息化发展历史积淀的基础上，融入大数据和人工智能技术的核心要素，首钢科技人员自主开发出了一款具有首钢特色的大数据综合一体化平台。这个平台由自研大数据平台和自研算法平台两部分组成。自研大数据平台可以为用户提供优良的基础计算环境和数据存储环境，使其更好的实现数据之间的全面结合，做到管理功能的解耦，生产工艺的优化，提高整体自动化、信息化品质，提供全方位的智能化服务。自研算法平台的结构是结合深度学习，满足不同个性化需求来进行总体设计，可以做到“千人千面”，满足不同使用者的需求。这项成果的研制成功，它可以通过数据、知识和模型的方式向世人呈现出百年首钢的新时期、新风貌，并将使首钢至少未来十年在钢铁行业自动化、信息化、智能化领域继续保持领先地位。

展望未来，打造智慧百年首钢任重道远。面对新形势和新机遇，首钢全面深化改革进入转型发展新阶段。确立“一根扁担挑两头”的发展战略定位，通过打造全新的资本运营平台，实现钢铁和城市综合服务商并重和协同发展。

（1）首钢钢铁智能：通过生产智能化、设备智能化、运营管理智能化和经营决策智能化，实现钢铁生产全流程闭环的智能化控制与管理，达到生产精细化，服务个性化与管理知识化的目的。

（2）首钢智慧城市：秉承以咨询规划设计为引领，以信息化、自动化技术为依托，面向城市/园区/社区提供全面的智慧解决方案，为城市提供智能基础设施、智慧城市建设运营、智慧产业发展、智慧社区生活、智慧决策与应急调度等相应服务和产品。

首钢在建设实体首钢的同时，通过对数字首钢的各种数据、知识的认识与实践，运用多源数据的融合，多维信息特征值的提取以及基于工艺的数据清洗等技术手段，推进首钢的智能制造水平进一步提升，促进实体首钢的进一步科学发展。“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海”。目前，首钢的智能制造仅仅是个开始，今后的路更长。在“中国制造2025”及“互联网+”的指引下，首钢的又一个春天，正在向我们走来！

作者简介：

郭雨春（1947-），男，北京人，计算机与自动化控制高级工程师，现任首钢自动化信息技术有限公司自动化研究所总工程师，从事冶金企业自动化和信息化项目。

钱宏智（1980-），男，内蒙古赤峰人，冶炼高级工程师，工学博士，现就职于北京首钢自动化信息技术有限公司，研究方向是面向铸坯质量的冶炼智能控制系统研发与应用。

摘自《自动化博览》2018年8月刊