兴澄特钢：特钢企业打造“三高两低”智慧工厂的探索与实践

文摘 2024-12-26 11:18 四川

江阴兴澄特种钢铁有限公司始建于1956年，1993年成为中信泰富集团下属企业，隶属于中信集团，具备690万吨年特殊钢产能，是全球产品规格最全、单体规模最大的特钢生产企业，被国家《钢铁工业“十二五”规划》列为四大特钢产业基地之一和中国特钢技术引领企业。主要产品高端轴承市场占比86%，连续23年全国第一，连续14年世界第一；高档汽车用钢市场占有率75%，连续14年全国销量第一。兴澄特钢秉承“特钢是科技炼成的”创新理念，全面践行“创新铸成高质量特钢”管理机制，先后荣获联合国契约组织颁发的“最具核心竞争力企业”“全球卓越绩效奖”“国家创新示范企业”、全球特钢行业首家“灯塔工厂”“中国工业大奖”、国家科技进步一等奖、全国首批“两化深度融合示范企业”、两化融合管理体系升级版贯标AAA级典型贯标企业。

实施背景

智能制造已经成为我国经济发展面临的重大课题

从国家层面上看，党的十八大以来，数字化转型政策不断深化和落地，加快推进“中国制造”向“中国智造”转变。“中国制造2025”计划，旨在推动中国制造业向高端、智能化方向发展。政府对数字化转型的支持和投资为兴澄特钢提供了良好的发展环境。随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，新一代信息技术与实体经济正在深度融合，不仅是新型生产力，更是驱动生产关系变革的重要动力。推动了钢铁工业由传统生产运营模式向数字化、网络化、智能化生产模式转变。传统的生产方式已经无法满足现代工业的需求。

打造特钢企业数字化体系是实现数字特钢的需求

从行业层面上看，是产业升级和争夺国际市场的需求。通过对标国外先进企业，特别是日本和德国在钢铁精准制造和稳定性上的优势，使得我国从钢铁大国迈向钢铁强国的过程中必须依靠先进的手段，才能厚积薄发，实现弯道超越。《钢铁“十三五”规划》和《钢铁行业投资指南》中明确提出培育形成一批钢铁智能制造工厂，在全制造工序推广知识积累的数字化、网络化，尤其是支持钢铁生产关键工序的大数据中心等平台建设。中国在电子社交、移动支付、交互式互联网商务等方面已经走在了世界的前列，因此在制造业层面也需要一批代表中国制造水平的企业承担领路人，实现数字化转型。针对特钢生产需求及智能制造体系的现状对钢铁企业进行整体规划，并采用最新的智能化技术构建企业级的智能化系统体系，这一举措迫在眉睫。

体现了科技进步与企业发展的深度融合

兴澄特钢作为特钢行业的领军企业，正面临着提升生产效率、降低成本、增强产品质量和提升市场竞争力的多重挑战。在这个时代背景下，数字化转型的推进不仅是对这些挑战的积极响应，更是对企业未来发展机遇的有力把握。数字化转型不仅提升了兴澄特钢的市场响应速度，更赋予了企业以数据驱动的决策智慧，从而实现了对市场需求的更精准把握和对客户服务的更高效提供。这一变革，是兴澄特钢对新时代的深刻理解和对企业责任的坚定承担，也是对国家制造业升级战略的积极响应。兴澄特钢积极打造“高定制、高品质、高效率、绿色低碳、低成本”的“三高两低”智慧工厂，在纵向工序维度，贯通铁、钢、轧生产全流程，打造智能化示范产线，在横向业务维度，覆盖研发、质量、能源等全领域，布局数字化系统应用。在兴澄特钢的引领下，特钢行业将迈向一个更加数字化、智能化的未来，不仅满足国内外市场的更高期待，也为国家的工业现代化贡献新的力量。这不仅是一家企业的发展轨迹，更是一个行业乃至一个国家制造业转型升级的缩影。

主要做法

智能制造支撑核心竞争力构建

兴澄特钢积极响应中特集团实施 “六六三战略”，创建全球最具竞争力的特钢企业、打造特钢制造生态技术体系、赋能特钢生态圈引领智慧制造，成为全球特钢的引领者的十四五战略，全方位支撑企业“精品+规模+服务”战略，稳步发挥出强大的核心竞争优势，夯实了“智能互联、智能工厂、智能装备、IT基础设施”一体化的智能制造体系，明确了“四线并行、以点带面、先易后难”的实施方针，更有针对性地推进智能制造项目建设。“数智引领”战略举措就是要推动特钢传统制造向智能制造转变，实现全局化、多基地协同制造总结建成全球数智化引领者钢铁行业智能制造标杆。

数智化战略

基于工业互联网和大数据的互联互通能力中台

平台支持设备的接入、数据采集、设备建模、数据分析以及数据应用，实现设备、产线、车间、工厂及集团信息系统的互联和数据融合。以数据为驱动，融合现有系统与场景，支持各种数据来源和格式，分布式数据存储架构，采集整合全域数据形成标准，优化数据模型，为提供业务指导。AI算法引擎中枢承担各类AI任务，提供数据挖掘、模型开发训练、模型/算法库管理等一系列相关 AI 紧耦合的能力支持，敏捷支持智能化业务需求。通过平台的数据联动和业务协同运营，可为客户提供具备区块链属性的钢资产、质保书、单据和生产状态数据，实现端到端的数据联通和协同，帮助下游企业建设数据信用，成功地实现了从传统制造向智能制造的转型升级。

构建多层级、全方位的数字化保障规划落地

构建敏捷的企业文化与数字化协同机制。为了激发企业数字化转型活力，公司成立数字化转型领导小组和执行团队，制定完善的管理机制，积极引导企业员工拥抱数字化转型。同时，通过数字化手段和敏捷工作方法推进敏捷项目管理制度，组建的敏捷小组深入落实和赋能数字化转型。自主研发新技术赋能生产经营业务提升。利用项目制方式培养数智化精英人才，自主研发多个项目，通过软件功能和数据服务加强整个公司经营业务运转，持续为生产经营赋能。同时，扩展业务领域，发挥平台在互联网上的节点作用，将信息化服务从内部向外部供应商和客户进行延伸和覆盖。

建设全流程数智管控中心

数智中心依托“创新、协调、绿色、开放、共享”五大设计理念，构造了“一湖、一岛、一综合”的高品质空间，是特钢行业首个全流程的数字化、智能化的综合运营中心。数智中心包含四大功能模块，分别是铁前操控协同、生产运营决策、设备智能诊断和IDC大数据汇集。中心发挥着信息融合、运维保障、多部协同、智能决策等作用，是公司生产运营的核心大脑，同时也为集团高炉多基地铁前数智协同、未来集团智慧大脑打下了坚实的基础，具有理程碑的意义。

“六位一体” 智能制造能体系

综合应用智能设备、AI智能算法、机器人、辅助研发、智慧安全、智能诊断实现智能操控、绿色低碳、安全环保的精品特殊钢整体智能解决方案，构建了兴澄特有的“铁、钢、轧、能、环、研”六位一体智能制造体系，进一步加强数据治理，提升生产管控数字化能力，自动化率，关键工序数控化实现100%覆盖。加强数据的综合分析与利用，充分挖掘、开发信息系统中的数据资源，以价值为驱动，最终建成企业实时的数字化监控预警平台，企业的研、产、供、销、服务全链条数字化。

多业务、多场景大数据分析决策技术

兴澄特钢将生产过程中的各项数据，包括原料采购、生产流程、质量控制、产品销售等各个环节的数据，通过物联网技术和云计算平台进行汇总和整合，形成了一个统一的数据池。通过对这些数据进行深入的分析和挖掘，兴澄特钢能够实时掌握生产状况，精确预测市场需求，从而优化生产计划，提高生产效率。

AI + 工业机理深度融合应用

将人工智能与工艺机理、行业数据深度融合，自研开发了100多个垂直模型等，致力于攻关铁钢轧流程长、黑箱制造环节多、复杂物理化学变化多、高保真数据难、模型开发验证难等难点，以视觉、预测、自然语言三大场景为牵引，深度挖掘模型与生产制造深度融合应用，深入业务场景赋能。

基筑牢数据存储与安全保障体系

打造可信数据空间，构建网络安全体系，以数据安全核心，从工控设备、网络、应用、边界、响应和政策六个层级全方位巩固加强。建立ISO27001信息安全管理体系，管控信息安全风险，加强信息安全管理。开展信息安全相关培训，提高员工信息安全意识。

创新应用

兴澄特钢秉承“特钢是科技炼成的”创新理念，全面践行“创新铸成高质量特钢”管理模式，将智能制造作为驱动高质量发展的重要引擎，通过对数字化的转型探索和实践，结合自身多品种小批量、工艺流程复杂、产品技术含量高等行业特点，形成了智能制造五大典型应用场景。

大数据分析支持的制造工艺定制设计

为解决特钢定制化订单的工艺参数设计效率低，新产品试制次数多、准度差、周期长、成本高的难点问题。兴澄特钢通过工艺大数据分析，建立行业独特的“特钢工艺大数据库”，实现特钢性能预测模型，使新品研发效率提升56.6%，工艺参数命中率提升125%，试制次数降低55.6%。

智能闭环控制持续提升炼钢产品质量

在炼钢工序中，控制钢水成份的精度和纯净度是提高产品质量性能的关键，合金投料人工控制不精准不及时，复杂的人工操作导致成份不合格率高，原料成本损失大。钢包吹氩工序人工操作，造成纯净度指标波动大，不合格率高等问题。通过质量大数据平台、自主研发的合金配比加料模型、钢包吹氩模型，实现炼钢流程精细化控制，钢水成份不合格率下降34.4%，高端轴承钢产品疲劳寿命大幅提升241%。

AI赋能的轧钢工序高效制造

轧钢主要管控生产节奏，在轧制过程中，存在轧制预测精度低，自适应能力差；冷却温度命中率不高，生产达成周期受影响等问题。通过AI融合技术和智能轧制、冷却模型，大幅提升生产效率和尺寸合格率，机时产量提高15%，每月在线冷却量增32倍，热处理板交货期缩短50%。

多模态仿真实现高炉黑箱透明化

高炉作为高温高压的密闭容器，实现24小时连续生产，其内部气流、炉料、炉型及安全状态变化难以直观监测。炉内反应复杂，具有非线性、多耦合和强滞后性，原料多样且追踪困难，使得高炉成为行业中的“黑箱”难题。利用热态传感器等多模态数据，仿真模拟高炉内矿石-焦炭混合投料状态，优化控制参数，实现高炉精准操控和透明化管理，显著提升稳定性，降低能耗。炉温异常时间下降84.8%，铁水不良率降低23.4%，焦碳用量减少19.1%。

物联网与高阶分析推动的能、水、碳显著降低

兴澄特钢需对能源成本占比高的30%-40%进行精细化管理，优化生产参数以提升重点设备能源效率，并解决饱和式供水造成的资源浪费问题。采用“按需供给、精准控制”策略，建立能耗-设备参数模型和智慧水务系统，优化生产参数，实现水循环平衡与调度，降低热风炉能耗15%，单吨产品新水量降低30%。

实施效果

实现极致成本管控，企业产销指标实现历史新高

兴澄特钢通过大数据分析和人工智能技术，构建了100多个垂直模型，实现铁、钢、轧、能、环、研全业务全工序智能化提升。2023年，兴澄特钢的销售量和营收同比分别增长了3.7%和5.8%，产销指标历史性地突破了690万吨大关，全年实现吨钢综合能耗558.6kgce/t、吨钢耗新水1.75t/t、吨钢综合电耗452.3kWh/t，品牌价值首次突破百亿元，位列特钢行业首位。行业大面积亏损的情况下，兴澄特钢实现利润总额43.76亿元。

打造世界级灯塔工厂，社会效益显著提升

兴澄特钢通过打造“三高两低”智慧工厂，实现企业向智能制造的蜕变。2023年12月，兴澄特钢成为全球特钢行业首家灯塔工厂，引领特钢行业在全球的数字化潜势，巩固其国内外市场的领导地位。未来兴澄特钢将践行数字化建设之路，继续讲好和传播灯塔故事，深化数智化转型，做好数智化文章，以卓越的效率和创新能力推动企业向更高层次的发展迈进。兴澄特钢在智能技术融合应用方面深入推进，不仅显著提高了产品质量和经营效率，推动了企业品牌竞争力与影响力进一步攀升，还为中信泰富特钢集团高端化、智能化、绿色化转型升级拓宽了赛道。为行业数字化转型和地方产业高质量发展发挥积极作用，为钢铁报国、钢铁兴国、钢铁强国注入特钢力量。

践行碳达峰、碳中和，共创美好未来

构建智慧工业互联网平台，大幅提升能源综合利用效率，实现吨钢能耗降低10.46%，年节约成本达5000万元，展现了绿色制造的卓越实力。平台的应用有效减少了无组织排放，构建了多方参与的生态圈，推动了水资源管理的革命性进步，实现循环水耗电量下降20.5%，新水消耗降低30.1%。在碳中和道路上，兴澄特钢的碳排放管理效率提升89%，温室气体排放减少10.5%，为企业乃至整个行业的绿色低碳转型树立了标杆，为实现“碳达峰、碳中和”目标奠定了坚实基础。

来源：网络

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