張莉
摘要：目前，冶金行業應用了數字化技術，運用ERP、MES等系統，使得冶金行業的生產成本減少，生產效率和危險程度降低，設備利用率提高，不斷推進冶金行業規模化與現代化。本文主要就冶金行業與數字化技術應用相結合的原因、過程和特點進行闡述，旨在給相關工作人員一些思考。
關鍵詞：冶金；數字化應用；效率；成本
1 引言
隨著互聯網技術的高速發展，冶金行業與數字化技術相結合的生產模式也日漸成熟。這種模式的發展促進了我國工業智能發展的步伐，對工業的發展有著十分重要的作用。冶金與數字化技術相結合的模式和作用將從以下幾個方面進行闡述。
2 冶金行業與數字化技術為什么要相結合？
2.1 傳統冶金生產模式效率低
冶金行業生產過程步驟繁多。煉鐵生產分為裝入鐵礦石和焦炭、熔劑等原材料、加熱風、加燃料、出爐渣、出爐氣、出鐵水等6個工序。煉鋼生產分為倒罐接鐵、脫硫、提釩、煉鋼、LF精煉、RH精煉和連鑄等7個工序，1780熱軋卷板生產線包括加熱、粗軋、精軋、熱卷箱、卷曲、精整工序等6個工序。整體流程需要的計算量很大，公式也比較復雜，單純的依靠人工進行計算效率極低且容易發生計算錯誤的現象，影響生產。過程多且繁雜，大大降低了生產效率。
2.2 傳統冶金生產模式成本高
依據上段描述的冶金行業的生產流程，需要極大的計算量，因此也就需要極多的人力來進行計算，這無疑是一筆很大的支出。且在選擇人員時，對員工的文化素質要求較高，需要懂相應的計算公式和化學原理，擁有較高文化素質的員工薪資也相對較高，這也加大了企業的人工成本。需要的人員多且要求高，大大增加了企業成產成本。
2.3 傳統冶金生產模式危險性高
冶金生產涉及到大量的設備和人員，有的部分甚至是處于高溫生產的環境下，在進行生產時一旦原料比例失調或者是人員操作不當，容易發生大型的生產事故，輕則影響損耗一些原料，正常的生產，重則會毀掉重要設備，危害員工的生命。要求精確精準且影響較大，危險性高。
3 冶金行業與數字化技術怎么相結合？
3.1 建設數據采集與監控系統
以承德釩鈦熱軋卷板生產車間為例，熱軋卷板生產車間通過虛擬制造技術對煉鋼、軋鋼生產過程仿真，來提前解決實際生產中可能出現的問題；利用計算機技術優化實際生產過程以及整個生產系統的性能；依賴于集成系統、自動化以及強大的信息網絡技術建設新型現代化生產制造系統。
采用網關技術，物理隔離生產控制系統與管理系統，保證控制系統安全；采用高速實時數據庫，滿足毫秒級數據要求；編寫數據匹配、清洗軟件，清除異常和無用數據，建立涵蓋了熱卷產線所有工藝參數及設備運行參數的數據庫。
圍繞“物流時刻表”，以煉鋼三大流為主線—物流、鐵水流、鑄坯流構建拉式生產組織模式，打造生產物流時刻數字化系統，實現生產總貌動態顯示，本工序視上下道工序生產狀況實現科學匹配，為下一步作業創造條件。如連鑄機定點開始澆鋼、鐵水倒罐站定點出鐵、天車定點吊運鐵水、半鋼、鋼水等，借助數字化煉鋼系統，追蹤天車吊運鐵水時間、前一工序延時，后道工序匹配做出響應，保障措施自動啟動，實現生產各環節的進度情況在線管控，全線管控煉鋼生產，科學動態調度，實現高效化生產。
3.2 應用企業資源計劃系統（ERP）
冶金行業可以運用ERP系統，以財務為核心，實現了財務、業務物資管理兩帳合一管理，有效地保證了數據的一致性。ERP主要實現功能如下：
財務管理實現集中統一化的網絡財務。即由以前的三級分散核算,轉變為集中財務管理模式。主要功能包括：總帳、應收、應付、資金和固定資產等功能。
采購管理加強了流程對業務的關鍵環節（供應商評審、合同審批、采購價格等）控制。增加供應商評審流程,完善采購審批流程,在系統內外強化了采購價格監控流程。采購業務流程自動化，提高業務效率。主要功能包括供應商評估、物料需求計劃、采購詢價與訂單、采購接收等功能。
庫存管理：通過精密的預測和計劃工具改進客戶服務，并優化庫存投資。多項預測技術允許用戶預測未來庫存需求。重訂貨點和最小/最大計劃性能有助于用戶進行有根據的庫存補充決策，還能自動生成采購申請和內部申請單。同時借助于制造數據和計劃管理，基于準確的庫存數據，可以針對單板和元器件產生合理的的需求，有效地解決物料齊套性和庫存積壓。
銷售管理：包括銷售預測與計劃、銷售人員的管理及銷售自動化、貨幣回籠、價格處理和折扣處理、降低銷售成本、退貨處理、銷售分析、銷售訂單管理及訂單實現、訂單控制、定價和折扣管理。
3.3整體產銷系統（MES）
整體產銷系統強調鋼軋一體化計劃的執行，它在計劃管理層和生產控制層之間架起了一座橋梁。其主要任務是根據客戶訂單制定生產計劃，經過成品替代、坯料設計后生成更為詳細的工序級作業計劃，然后下發給過程控制系統（L2），同時采集底層生產控制系統的實時信息，進行生產監控和調度，對生產過程中的在制品（鋼水、鋼坯、鋼卷）和工藝過程進行在線控制和優化。
整體產銷系統打通了從生產到銷售的主線，即從訂貨合同——>生產計劃——>作業計劃——>生產管控——>出廠——>結算的關鍵路徑，實現了按合同優化排產，降低了庫存，縮短了合同交貨期，質量追溯和質量異議處理周期也大大減小，極大的提高了生產效率。
3.4質量過程自動監控
以卷板生產線為例，卷板生產實現全流程、全工序、全產品的自動管控。系統包括：工序控制、工藝監控、設備監控、工藝預警、性能預測、在線判定、工藝追溯、工藝分析、工序評價、原料質量管理、過程績效管理、過程質量報表、業務數據維護等功能。質量過程控制信息系統率先在行業中實現鑄坯和卷板在線分級判定，徹底改變了以成分、性能、表面為主的判定產品質量的現狀，讓過程質量控制情況參與產品質量判定，對提高產品質量和優化產品使用提供了重要幫助。
工序控制包括生產提示、操作要點、生產準備確認、客戶工藝卡和生產準備確認等5個單元。“生產提示”主要以“產品標準+α”的質量要求，對“訂單牽引式生產組織模式”和“過程關鍵控制點”進行提示，針對品種不同要求形成不同控制要點，對以往同類產品發生的質量問題和解決方法對崗位進行提示，實現過程控制的“電子質量看板”專項管理。
工藝監控通過采集現場監控視頻，掌握崗位操作和設備運行情況，實現質量問題可追溯。
在線判定對生產過程關鍵工藝技術參數進行分級設定，監控鑄坯和鋼卷產品分級判定結果。重點監控判定A級以外的產品判定結果。通過判定結果，快速分析工序控制中的薄弱環節，可按牌號、規格分析各參數命中率，為工藝提升和優化提供依據，最終實現產品質量的穩步提升。
工藝追溯把控全面質量信息控制的關鍵點，開發同一軋件在多工序的關鍵參數同步功能，實現跨工序質量橫向數據的集成分析，實現終端產品質量問題與各工序參數控制、位置的一一對應。通過終端產品質量、性能情況，追溯各工序控制，分析質量影響因素。工藝追溯中具備模擬開卷功能。根據各部分參數控制情況，進行鋼卷模擬開卷，實現質量問題提前預報，為下道工序或客戶提供生產指導。
以卷板生產線為例，過程控制系統具備實時數據處理、粗/精軋模型、層冷模型。實時數據處理負責處理一級和儀表上傳實測值數據，并將其轉化為模型可用的數據格式。粗/精軋模型負責計算粗軋的輥縫、精軋的輥縫和速度等設定，包括粗軋寬度模型、精軋厚度模型、精軋溫度模型、精軋板形控制模型等。層冷模型負責實時調節水閥狀態，以期將帶鋼冷卻到工藝要求的卷取溫度。
為實現信息系統按功能分區域管理，有效降低安全事故的發生概率、縮小影響范圍，按照網絡區域和用戶角色定位，將整個網絡系統劃分為外部接入區、管理網、生產主干網、生產服務器區、L2/L3 互聯專用網五個安全層次，系統安全層次架構圖如下:
圖1 系統安全層次架構圖
4 冶金行業與數字化技術相結合有什么作用？
4.1大幅度提高運行效率，降低成本
借助數字化技術，可以將冶金行業中涉及到計算的部分設置固定的公式比例，提升計算速度的同時也能增加計算的準確度，并且可以減少相關計算人員的數量，對員工的文化素質水平的要求也降低，從而減少了企業的人力成本，減少開支，提升運行效率，降低運行成本。
4.2降低傳統冶金的危險性
由于傳統冶金生產模式過于依賴員工的操作水平，現在引用數字化信息技術，制定標準的生產流程，每一個數據都有具體的標準，可以提升操作過程的精準度。同時監控系統隨時報警，增加了一層安全保障，將意外扼殺在了搖籃之中，大大減少了意外情況的發生，為保護人員生命安全和設備降低了危險性。
4.3有效提升設備運行效率
冶金行業與數字化技術將結合是需要依托計算機來實現的，計算機的運行能力，使冶金操作過程的各個環節和細節得到保證，讓整個流程更加的高效和標準。在數字化技術應用的同時，既能保證人力所不能完成的任務，同時又可以有效地提升設備的運作效率，對機械設備進行實時的監控，避免問題的出現，如果出現問題，智能技術則可以快速的檢查出，專業就可 以及時的采取措施進行解決，對于產品質量的有了很大的保障。
4.4推進冶金生產的規模化和現代化
相對于傳統的冶金行業工作時需要依靠大量的人力物力，現在與數字化技術相結合的冶金行業則能夠做的更好。在冶金生產的過程中，涉及到很多的步驟和細節，有些步驟需要全天候不斷地操作才能維持正常的生產，數字化技術可以提供數據庫，將冶金生產推動到自動化生產，并且對一些環節進行改造和升級，這樣才能推動冶金行業不斷地進步和發展。利用數字化信息，引用智能化和自動化發展，帶勁更加先進的技術，比如帶電保護技術、傳感技術等，有了這些技術的存在，冶金生產過程的精細化程度更高，冶金生產也就變得更加的規模化和現代化。
5 結語
目前，冶金行業與數字化技術應用相結合的水平不斷提高，這樣才能促進冶金行業不斷地發展。這種模式可以極大的提高冶金行業的生產效率，降低企業成本，對我國冶金行業的發展具有十分重要的意義。所以，我們更要學習國外的先進經驗，取其精華，去其糟粕，不斷創新，促使我國冶金與數字化應用相結合的技術可以領先于世界。