物联网技术助钢铁业打响绿色信息化战役

　　物联网：应用中求发展

　　物联网作为国家的新兴战略产业，实际上是在社会经济活动发展到一定程度后，利用信息技术、通信技术等使社会与经济活动更加有效的一种技术。物联网的基础是技术，如传感技术、网络技术、分析技术等，而推动其发展的核心动力则是应用。在“节能减排”和“低碳经济”的理念下，钢铁行业等原材料工业、制造业、能源工业对企业内部和企业间的管理和流通都提出了更高的要求。因此，物联网将不断推动钢铁行业的信息化与自动化进程，拓展企业的发展空间，并在应用当中不断完善和发展，继续推动行业的优化，逐渐将信息化渗透到行业流程的各个环节。

　　物联网起源于感知、传感技术的发展，它通过无线和有线相结合的方式来传递、接受和发送数据，因此物联网需要感知层、网络层和应用层三个方面的配合。要建立钢铁行业的物联网，我们的自主技术还不过关，RFID、条形码和其他传感技术还有待发展，而应用的驱动可以刺激民族工业的发展，使得物联网技术向更精、更小巧、价格更低廉的方向发展，不断顺畅信息的衔接，加快制造过程，提高解决制造过程中处理问题的能力。

　　钢铁行业属于原材料工业，是上下游企业中比较靠前的典型中间企业，除铁轨以及少数金属网格等最终产品外，钢铁行业的产品基本上为中间产品，它为下游制造加工业提供的原料，如汽车、家电、船舶、集装箱板，以及建筑(如桥梁、铁路、高速公路、大坝、工厂以及民用建筑)等。

　　信息化说到底就是把生产过程中的物资流管理起来，实际上就是对物资流的追踪。从物联网的角度看，钢铁企业的生产过程就是一个行业内部的物流过程，这其中也有物联网的问题。对生产过程中各个环节的追踪和优化安排，可以使得产销衔接更为准确，而且对能源、原料的消耗以及效率的提高都有很大的影响。例如，沙钢从炼铁到炼钢采用“一包到底”的技术，使得电炉钢每吨钢冶炼电耗由改造前的221度下降到167.7度，降幅达24.12%，既减少了铁水热量消耗，又提高了效率。其中，“一包到底”工艺在铁水包运输的过程中省去了中间包和混铁炉等环节，但还需要对运输过程进行全程跟踪与调度，这就需要用物联网信息系统来解决。

　　企业间物联促进大供应链形成

　　生产出满足汽车等行业需求的钢铁产品，就是钢铁企业信息化所要实现的目标。尽量提高交货的准确性，以缩短交货期，这样就可以减少库存的积压和原料的保有量，减少资金的占用。而钢铁行业的下游企业，如汽车制造业等信息化程度较高的行业，对产品的要求极为严格，对每一个零件型号、尺寸等的要求都极其精确，一旦不符合标准即成为废品。对于汽车制造商来说，如何降低原料库存是它不能够完全左右的事情，因为原料库存与上游企业之间的中间环节(如采购和运输)都有直接联系。而一旦这些中间环节对企业产生影响，可能会对交货期以及零件批次产生比制造过程更大的影响。制造的过程是以分、秒甚至是更为精确的数据来计算的，而物流若是出现如原料不到位等问题，那么制造过程中所提高的效率就会被完全掩盖。因此，出现这些问题最直接的解决办法就是加大库存，随之产生的最直接后果就是大量资金的占用。 

　　针对企业间这些不可控因素可能出现的问题，很多钢铁企业都在努力寻找解决的办法。如宝钢建立了配送剪切中心，按照客户的尺寸需求直接将所需零件剪切好送到用户那里去，中间的运输过程由企业自己来负责，即由宝钢来主导企业之间的物联，这样宝钢下游企业的供货就有了保障，成功保证了产销衔接的紧密性和精确性。然而，能够做到这一点的钢铁企业并不多，可见针对企业间的物联要做的工作还非常多。

　　上下游企业之间的物流除了以上游企业为主导的方式之外，还可以以下游企业为主导，如湘潭钢铁公司(其上游企业为铁矿石、运输和码头)。虽然由于目前钢铁、板材市场的不景气，下游企业在这方面可能并不积极，但是企业间的物联已经成为未来发展的一大趋势，上、下游企业分别主导或是双方共同主导，甚至是由中间的运输企业为主导的企业间物流在未来都很有可能出现并得到发展。企业间的物联可以优化路径，既保证了供应，又保证了生产，最后形成双赢的局面。

　　对于国内企业来说，要实现企业间的物联还有很长的路要走，要在应用中不断摸索，并向这方面发展较快的国家学习。将上游企业和下游企业各自的企业内信息化工作做好，再将企业间的物联打通，那么针对钢铁行业上下游企业的大供应链就会形成。这不仅仅适用于钢铁行业，其他行业也可以针对各自行业的特点来进行企业间的物联，甚至是跨行业的物联。在这一点上，企业要有自主性，政府也要给予支持和鼓励，以保证行业间的互动。

　　管控衔接是钢铁企业管理的核心

　　钢铁企业中的自动化和信息化从来都是密不可分的，国外一些大的公司(如西门子等)，对钢铁企业的自动化都有成套的技术，国内也有相当的技术力量在做这方面的研究。

　　在生产过程的控制中，传感及对指标的采集等都需要通过自动化手段来进行，不但要采集数据，还需要通过数学模型去处理和分析，如采集到氧气的流量和压力、钢水的粘稠度、渣滓成分等数据后，如何调整氧枪的高度、流量如何控制才能达到出钢碳含量的要求等，这些都需要借助数学模型来演算。归根到底，就是要做运行数据的积累和分析、机理的推导和研究，根据目标来推断下一步所要控制的参数，这也是一个演算的过程。而实际上，这个过程不仅需要传感技术，还需要网络、IT技术等信息化技术，这与管理的演算非常相似，甚至更为复杂。而传统上来讲，将上述这些步骤都称为自动化。管理层需要信息技术来优化管理流程，并在不断积累经验的过程中提出更好的方案和模型。

　　钢铁企业信息化发展是一个从无到有的过程，也是一个观念改变的过程。现在，钢铁企业的信息化已经参与到了管理当中，如宝钢、武钢、鞍钢、首钢等大型钢铁企业的客户订单都在计算机处理后直接转化为作业，而且在管理的过程中处处体现着自动化技术和信息化技术的应用。

　　“信息化与自动化的融合是题中应有之义，体现在钢铁企业中就是管控衔接。”漆永新教授这样说。从应用的角度来说，无论是依靠引进还是自主开发，自动化项目在信息化推进的过程中都是不可或缺的。管理和控制衔接起来的主要难点在于接口的设置。如在含碳量传达到自动控制的过程中，若设计中没有这个接口则无法进行衔接;只有在接口处接受了指令，才能进行氧气流量、压力和转炉形态的控制。另外，在从现场收集钢铁冶炼完毕后的结果数据时，不同的实际温度会影响到以后连续浇铸的方式选择。目前，这一点在钢铁企业中是可以做到的。

　　如何开发管理信息系统，可以自行开发，也可以选用套件。绝大多数套件并不是为钢铁企业量身定做的，想要解决钢铁企业的订单与生产之间的衔接，需要进行软件的改造。最常用的手段就是利用原来软件的数据结构能力，表述订单及规程，对销产转换的功能打补丁。

　　节能减排乃重中之重

　　钢铁企业是能源消耗的大户，约占全国能源总能耗的15%，占工业能耗的15%~25%。当前，能源价格仍呈上升趋势，这对于能源费用占企业生产总成本约20%~30%的钢铁企业来说是个严峻的挑战。近日，国务院办公厅关于进一步加大节能减排力度加快钢铁工业结构调整的若干意见指出，钢铁工业是节能减排潜力最大的行业，在节能减排工作中占有举足轻重的地位。因此，“节能减排降耗”成为企业信息化过程中呼声最高的任务，钢铁行业也越来越重视这个问题。漆永新向记者介绍，钢铁企业采取了多项措施来实现节能降耗。

　　漆永新认为，节能减排应当与生产工艺相结合，与自动化和信息化技术相结合。钢铁业的节能主要包括制造过程中的节能和排放后的节能两个方面。制造过程中的节能减排主要是以钢铁技术创新为主，排放后的节能，要不断推广成熟技术，开发应用新技术来实现。

　　(1)从整体上来说，首先是对散放的气体物进行回收，如焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气。炼焦的过程中煤气含量比较高、比较稳定，因此废气的回收比较容易进行，而转炉和高炉中煤气含量常常处于变化当中，废气的含量不稳定。尤其是转炉，断续性的废气排放对烟气回收的技术具有较高的要求。搞好了，转炉炼钢不但不消耗能源，还能产生电能，将烟气的排放和热能都回收了，故又被称为负能炼钢。

　　(2)其次是对废弃的固体物的回收，如高炉渣、转炉渣。先要把含铁物从废弃物中分离出来重新入炉，剩下的炉渣又轻又硬又可以绝热，是非常环保的建筑材料。

　　(3)第三是对水的循环使用。水在钢铁业里的消耗量很大，用过的水通过过滤处理变成中水之后再进行使用，在有的企业，水的循环利用率已经基本上达到了100%。

　　济南钢铁厂是我国节能减排的先进典型企业，2009年，济钢以建设“都市型钢厂”为目标，实现了工业废水、CO、SO2排放量的进一步降低，能源资源利用水平得到进一步提高。

　　可以看出，如何利用信息化手段促进节能增效是钢铁企业工作的重点，建设能源管理系统本身就是非常有价值的。一个完整的能源系统不仅要采集数据，而且要实施能源的平衡和调度。在过去，对于全企业性的能源综合管理是薄弱环节。能源介质分布在生产的各个环节，由于一些环节的环境十分恶劣，采集数据点繁多，因此采集十分困难，成为了钢铁企业的难点。

　　随着网络技术的发展和传感技术的飞跃，这一方面的工作有了较快的发展。建立能源管理系统是钢铁企业运用信息化手段达到节能目的的标志性的台阶，宝钢、鞍钢、马钢、济钢、南钢、沙钢、邯钢等15家钢铁企业已经拥有了能源管理系统，更多的企业正在建设能源管理系统，并且得到了政府的大力支持。此外，一些企业还主动建立了排放数据采集系统，使其与当地的环保系统相连接，将节能减排落到实处。