摘要：文章结合我国钢铁工业转型发展的新思路，坚持创新原则，在提高自动集成能力、自动服务以及机电仪一体化测量技术等三个方面阐述了冶金自动化的发展方向。

    关键词：自动化；自主集成；服务；机电仪一体化

    当前我国冶金工业正处于一个新的发展战略拐点上，在这关键时期，通过创新驱动，转型发展，才可以找到超越自我的新思路、抓手和措施，使我国的冶金工业实现可持续发展。这是一场深刻的变革，其实质是自动化、信息化技术正逐步演变成冶金工艺的重要组成部分。这就为冶金自动化的发展提供了新的发展机遇与空间，也提出了新的更艰难的挑战。推冶金自动化之波，助冶金工业发展之澜，这就需要持续优化冶金自动化的发展方向，提高冶金自动化的发展质量，完善冶金自动化的发展方式。

    1 冶金自动化为新一代钢铁工艺流程提供了新的技术平台

    我国已经是一个钢铁大国，但还不是一个钢铁强国，我国钢铁工业目前面临的是资源短缺、环境污染、产品供大于求，品种质量无法满足日益发展的市场需要。因此，研发和推动更适应国家发展需要的新一代钢铁工艺流程，较好的解决资源、能源、环境和品种质量等方面的束缚，实现钢铁工业的可持续发展，是冶金自动化目前的关注重点。

   1.1 新一代钢铁工艺流程的主要内容新一代钢铁工艺流程主要具有三项功能，即钢铁产品制造功能（构建高效、低成本和洁净钢生产体系）、能源转换功能（能量流网络体系构建、能源效率的提高和充分利用）、大宗废弃物消纳处理和再利用（争取实现零排放），其主要内容包括原料动态优化配置、钢铁液态过程的连续与高效，特别是炼铁、炼钢界面技术，以及连铸－热轧界面技术和形变、相变相结合的控轧控冷技术。新一代钢铁工艺流程构建的是高效率、低成本洁净钢生产体系，在能源方面，构建的是能量流网络体系。从绿色工厂角度出发，构建废弃物综合处理和再生资源利用体系，而这三个体系的建设，都离不开自动化技术的支持与保证。

    1.2 新一代钢铁工艺流程的特征新一代钢铁工艺流程和传统的钢铁工艺有着本质的不同，只有理解并掌握了这些特点，才能更好地实现冶金自动化与新一代钢铁工艺流程的深度融合。

    （1）新一代钢铁工艺流程源于动态－精细准确的设计理论研究和方法创新，特别是物质流、能量流、信息流的三流合一，都需要数学模型等方面的自动化技术手段，才能在工艺中实现，进而达到生产出高效率、低成本的洁净钢。

    （2）新一代钢铁工艺流程的研发、运行要落实到高效率、低成本洁净钢生产和制造体系的构建、运行，能源调构中心的构建和优化运行，并建立起全流程的数据信息控制中心，通过数据挖掘与分析技术，把新一代钢铁流程建设成数字化新一代钢铁流程。

    （3）新一代钢铁工艺流程不仅适用于高端钢铁产品生产的需要，同时也能满足长才、特殊钢的生产需要，不仅要实现定制生产，同时也能满足不同用户的个性化需要。

    （4）新一代钢铁工艺流程将推动冶金企业向着资源节约、环境友好的方向发展，并通过物质流、能源流、信息流和资金流的延伸，推动冶金企业发展循环经济，实现低碳、绿色的生产。这些特征恰恰反映了自动化技术在新一代钢铁流程中的作用与地位。

    1.3 冶金自动化在新一代钢铁工艺流程中的作用与地位

    新一代钢铁工艺流程的发展离不开冶金自动化的支撑和保证，许多新的工艺只有通过自动化才能实现，自动化已经成为新一代钢铁工艺流程的重要组成部分。其次，新一代钢铁工艺流程要实现精细化管理，都要靠数据来实现。而数据的采集、存储、分析、挖掘以及优化等都离不开自动化平台技术的保证。还要说明一点的是，新一代钢铁工艺流程要实现“运筹帷幄之中，决胜千里之外”，没有自动化技术的支持与保证，是根本无法实现的。进入新世纪以来，衡量我国钢铁工业水平的标准已经发生了很大的变化， 不仅要看其机械化水平，更要看其自动化水平。冶金自动化开始参与并主导着钢铁工业转型发展的方向，使钢铁工业朝着高附加值、绿色产业的方向发展。

    2 在新一代钢铁工艺流程中，要重新认识自动化与信息化

    在传统钢铁工业生产中，自动化与信息化的概念是有所区别的，这个时期的自动化水平处于基本自动化阶段，只是钢铁工业向着工业化方向发展的一个中间手段，即采用计算机技术及其它信息技术，代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动。而新一代钢铁流程中的自动化技术，是一个动态的不断发展的过程，有着更加广泛和深刻的内涵。目前其功能已经形成了一个有机体系，在钢铁过程中，自动化不仅涉及到具体的生产工艺节点，而且覆盖到钢铁生产的全流程。信息化亦是如此，其基本内容是指培育、发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之创造价值的过程。而在新一代钢铁流程中，对信息化的要求是运用IT技术改造传统钢铁工业或构建新的钢铁生产工艺流程，实现钢铁生产全流程范围内实现信息资源的高度共享，推动包括人力资源、设备资源、智力资源在内的所有资源潜力的发挥，使钢铁工业向着绿色、环保、低成本和优质高效的方向发展。在新一代钢铁工艺流程中，无论是自动化还是信息化，都是从工业经济向信息经济融合的动态过程。工业化的发展直接导致信息化的发展，而信息化的发展又以工业化发展为手段，二者相辅相成。自动化与信息化的融合最直接的体现是数据融合，共用一个数据源、一个数据库，对数据优化与挖掘的理念也是相同的。二者之间你中有我，我中有你，泾渭分明的时期已经一去不复返。自动化与信息化实现了深度融合，共同构筑起新一代钢铁工艺流程的技术平台，这也是钢铁工业走新型工业化道路的需要。而信息化是在实施自动化之后，企业迫切需要引进先进的管理理论与手段，企业信息化建设势在必行，因此，信息化在本质上就是更先进的自动化。冶金工业走新型工业化之路，开发新一代钢铁工艺流程，是冶金工业实现可持续发展的必然选择，而新一代钢铁工艺流程的建设的实质就是自动化信息化与工业化有机结合，实施后发挥优势战略，实现生产力的跨越式发展。这种方式充分突出了科学技术的先导作用，其次突出了经济增长模式的优化，有效克服了先工业化再自动化和信息化、粗放型经济增长方式等问题，真正意义上实现了自动化、信息化带动工业化，工业化的发展又促进了自动化、信息化的发展，实现可持续发展。

    首钢通过搬迁调整， 以新一代钢铁工艺流程为基础的一座现代化先进水平的钢厂－首钢京唐公司已经建成并投入使用。在整个建设过程中，自动化、信息化建设与钢厂建设同步进行，同步投入使用，这在全国冶金行业新厂建设中尚属首次。京唐钢铁公司的许多设备都是在全国第一次使用，如5500立方米特大型高炉等等，这样对自动化、信息化技术的要求不仅高而且许多都是从零开始。如铁水包“一罐到底”自动化控制系统，特大型高炉专家系统以及大型转炉高品质钢低成本冶炼新技术等等都是在全国首次研制并成功投入使用。在IT业内还在对物联网技术进行讨论时，首钢京唐公司已经将该项技术成功应用于实际，并取得了重大的科技突破与经济效益。通过这一成功的案例说明，深化自动化、信息化建设与应用是走新型工业化道路的必然选择，是加大首钢转型升级力度、提升首钢核心竞争力的重要组成部分，是实现首钢精细化管理，提高效益的重要载体和抓手。今后，还要继续深化自动化、信息化的建设与应用，不断适应首钢创新驱动、转型发展的强烈需要。

     3.我国冶金自动化未来发展的重点

    我国冶金自动化几年来的发展已经取得了长足进步，但由于受到各个方面的影响与局限，全国冶金自动化发展的水平是有差别的。由于起点不同，每个单位对未来的发展思路也不尽相同，但有一点是相同的，那就是“年年岁岁花相似，岁岁年年人不同”，都要创新发展，每年都要争取有较大的进步与提高。

     3.1 提高自主集成大型数字化控制系统的能力和水平

     许多冶金行业内部的自动化单位、部门或技术队伍，都曾经做过不少自动化集成项目，但我们所讲的自主集成大型数字化控制系统是和一般的集成项目有所区别。

     （1）自主集成必须是以“我”为主自主集成大型数字化控制系统，必须以“我”为主，在这方面，首钢曾经有过深刻的教训。以我为主，并不是孤芳自赏，拒绝合作，而是集百家之长，持开放、平等、合作的态度去工作。对首钢而言，这个“我”，就是首钢的自动化、信息化专业队伍，它是一座“桥”，一头连着钢铁生产工艺，一头连着IT技术厂家，无论是对钢铁生产还是IT技术厂家，他都有发言权；其次，这支队伍还将承担自动化信息化技术应用后的维护工作及后续开发工作等等。所以我们说没有桥怎么能过河？又怎能过了河就拆桥呢？以我为主其意味着核心技术是自己的，而不是别人的，这样才能在实施自动化、信息化工作中争取主动，而不会陷于被动。这个问题现在提出来，可能觉得为时过早，其实不然。这个过程可能要经历挫折，甚至失败，时间可能要很长，所以早动手，早主动，用毛泽同志的一句诗词来说明这个问题最恰当不过：“天将晓，莫道君行早，踏遍青山人为老，风景这边独好”。新一代钢铁工艺流程的建设，为自动化的发展提供了广阔的空间，但是要求也相应的越来越高。采用先进的数学模型技术，实现智能化控制，数字化炼钢就是首钢坚持以“我”为主原则，开发的一项自主集成的大型数字化控制系统。数字化炼钢自动化平台结合新一代钢铁工艺流程中炼钢部分的“全三脱”、精炼、连铸工艺，在关注生产过程的同时，注重对生产过程进行调优。不仅可以实现控制系统的优化，而且还可以实现生产工艺的优化。而控制系统的优化，又可以分别进行静态优化与动态优化两种。该系统还具有强大的仿真功能，在工艺模型及其参数基本稳定的情况下，调整模拟历史生产操作过程，根据调整后的操作进行仿真计算，模拟形成调整操作后的预期效果。利用该系统，同时还可以进行新钢种冶炼离线仿真操作，完善模型、调整参数，待达到设计目标后，再上线实际操作。在这个系统中，转炉部分、精炼炉部分等都不再独立存在，而是作为一个整体统一考虑，所以“一罐到底”，炼钢模型、精炼模型等技术都作为一个个子系统存在，数字在整个系统中起到了关键作用，实现了真正意义上的数字化炼钢。

     （2）整套系统要实现实时控制

     自主集成的大型数字化控制系统，要具有很强大的实时性，不仅仅是实时的数据采集，更重要的是数据的实时分析与处理以及实时控制，否则无法满足新一代钢铁工艺流程生产的需要。钢铁生产过程中，如果最终产品是低端产品时，对实时性要求就不高，但是通过转型要生产高端钢铁产品时，对实时性的要求就越来越高，快速判断、快速诊断、快速处理都已经成为基本要求。

     （3）数据挖掘与应用

    为了提高企业的市场竞争力，满足市场对高端钢铁产品的不断需求，通过提高自动化控制系统水平来提高钢铁产品的质量，已经成为一项现实而又迫切的工作，在钢铁自动化控制系统中，对实际的生产工艺数据进行必要的采集、统计和分析，科学地管理大量的长期的生产工艺数据，通过建立与生产实际相结合的数学模型，并在此基础上提出了对数学模型的优化方向，达到对生产过程的精细化管理和生产的智能化控制。目前在冶金自动化技术的应用过程中，数采手段越来越完善，数据量越来越庞大，数据质量也越来越高，现场应用对数据的要求也越来越严格，特别是各种数学模型、控制算法已经普遍成为自动化控制系统的主要内容。所以数据挖掘与应用愈加受到重视。例如，冷连轧板形控制是一个多变量、时变、强耦合和非线性的复杂过程。轧制过程中各种板形影响因素，如轧制力、轧制速度、弯辊、窜辊、冷却水流量、温度、压力以及张应力等都会随着时间进程与空间位置而变化，并且相互影响、耦合。通过将这些许多互不相关的元素（数据信息）联系到一起，工艺和模型的交互性操作就成为新的应用方式并为程序规程提供了专业的技术支持。

     3.2 提供优质的自动化服务

     在冶金行业内的自动化技术的研发与应用，我们称之为冶金自动化，这种说法的本身没有问题，但长期以来，给大家的感觉就是冶金自动化是依附于冶金行业的，这其实是一个本质性的误解，对于“冶金自动化”我的理解是“为冶金行业提供关键性、建设性服务的自动化专业”。正如公交司机是开公交车的司机一样，这个司机如果开校车，那就是校车司机，但是他的身份是司机。现在我们应该对这种服务引起足够的重视。

     冶金行业有其自身的特点，一年365天从不间断生产，各个生产工艺之间衔接紧凑，生产节奏快，环境恶劣等等。自动化不仅能解决上述问题，更重要的是提供关键性和建设性的服务。

     （1）提倡“零故障”服务

    这是一个不断追求的目标，也是一个不断强化工作的过程，所谓零故障，就是除正常的设备检修外，不会因为自动化专业的问题而影响钢铁生产。不发生问题的服务是最优质的服务，而社会上还仍然存在一些误解，没故障他们就是没事儿干。其实只有做了大量的艰苦的幕后的默默无闻的工作，才能实现不发生事故。我们的服务就是做这些有针对性的、大量的、艰苦的、幕后的、默默无闻的工作。

     （2）有对应突发事件的能力和手段

    钢铁生产过程中，出现一些突发事件是不可避免的。我们要提供关键性的、建设性的服务，就要具有应对突发事件的能力和水平，这种能力和水平是服务的硬实力。一般性的服务要有，应对突发事件的服务我们也能做得很好，这才是优质的自动化服务。

     （3）标准化服务

    提供标准化的自动化专业服务，是精细化管理的需要，也是提供优质自动化专业服务的必要条件，如果没有标准化要求，服务的内容、服务的水平就会不同，更无法谈到提高、优化，也无法做到传承。

    3.3 发展机电仪一体化测量技术

     物联网技术的应用正在兴起，特别是“物物相连”的理论正在冶金行业逐步得到认同，通过这种技术的应用，使得新一代钢铁工艺流程的建设更加科学。但是在应用过程中，出现的问题往往不是大家关注的焦点，而是未能引起大家特别关注的部分，特别是检测环节问题较多。目前许多正在使用的测量功能仅为简单的测量，有些内容尚未达到专业的测量指标，并且不能做深一步的分析、判断；同时设备状态信息也不能做到实时的传输，不能及时满足自动控制的需要，对信息的处理时间大大滞后，以致无法满足智能专家系统的需要，更无法实时为MES、ERP系统提供完善的决策、支持数据。

     冶金机电仪一体化测量技术，是在冶金自动化发展过程中，机械工程、计算机与仪表技术的协同与集成。其未来的发展方向主要朝着智能化、微型化与网络化方向发展。

    智能化： 机电仪一体化测量技术中，一般都有专家系统对检测出的数据进行判断分析，实现对冶金大型设备主动维护，它能够在设备运行过程中进行不断监测（定时、实时），如有异常，及时报警并保存原始数据进行事后分析。

    微型化：微型化是现代测量技术的一种新的发展趋势，他是集微型传感器、微型执行器以及信号处理、通信接口等于一体的微型测量系统，甚至可以进入一般仪表测量设备无法进入的空间，完成测量工作，如智能化钓鱼式点检仪。

    网络化：机电一体化测量设备都可直接进入企业内部局域网，实现钢铁生产过程的数据集成，还可以对大型冶金设备进行远程监测，为数据的实时处理提供了保证。网络化数据传输，一般分解为若干层次，使系统功能实现集中管理、分散控制，使其性能最优、功能最强。

    钢铁生产有其特殊性，环境恶劣，需要检测的温度、压力、表面光洁度等数据量多，而且一些常规的点检测设备无法满足现场需要，许多专业检测设备生产厂家因为对工艺不了解，以及从生产成本、售后服务等方面考虑，这些专用定制生产的检测设备不是他们关注的重点。而冶金自动化企业完全可以利用自己熟悉工艺的特点，根据自己的自动化水平与能力，生产这些小批量、多品种的点检验设备，满足钢铁生产的需要。其中如智能化钓鱼式点检仪、连铸多功能辊缝测量仪等等，这些小批量、多品种的设备，正因为有一定的市场，自己又能很好的解决售后服务等问题，所以专用特殊检测设备的研制与生产也是可以有所作为的。

    更重要的问题是，有了这些特殊检测设备，才可以把自动化生产所需要的各种数据按照要求源源不断地检测出来，满足自动化控制、信息化管理的需求，使数字化工厂建设成为现实。

    冶金自动化的未来发展方向，实质上代表了冶金工业的发展方向，没有自动化技术的支撑，就无法炼钢。这样一句通俗的话，却比较深刻的反映了自动化在钢铁工业中的作用与地位，珍惜已经取得的成果，深刻反省过去的失误，科学判断未来的走向， 冶金自动化的明天会更加灿烂辉煌！

    强伟

    首钢总公司副总经理，1982年毕业于北京钢铁学院自动化专业，教授级高工，管理科学与工程博士。 

    摘自《自动化博览》2012年第四期