這次調(diào)查的主要內(nèi)容是重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)主要生產(chǎn)工序的自動化基本狀況。諸如20m2以上燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)系統(tǒng)、300m3以上高爐的煉鐵系統(tǒng)、30噸以上轉(zhuǎn)爐和25噸以上電爐和連鑄的煉鋼系統(tǒng)、管帶線熱冷軋的軋鋼系統(tǒng)，以及涂鍍及其他深加工系統(tǒng)的配置和應(yīng)用情況，對上述這些系統(tǒng)中的基礎(chǔ)自動化、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)中應(yīng)用的可編程控制器、集散控制系統(tǒng)、工控機(jī)、計算機(jī)等的數(shù)量，以及數(shù)學(xué)模型的數(shù)量做了統(tǒng)計。同時還調(diào)查了各生產(chǎn)裝備的自動化水平、主要計算機(jī)和控制設(shè)備的型號。 調(diào)查的范圍包括65家鋼產(chǎn)量在百萬噸以上的重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)，這些企業(yè)的自動化程度和水平基本上能夠代表全國鋼鐵行業(yè)的自動化的現(xiàn)狀。 最后，分別對65家重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)和其中寶鋼、鞍鋼、首鋼、武鋼、馬鋼、攀鋼、本鋼、唐鋼、包鋼、太鋼、邯鋼和濟(jì)鋼12大鋼自動化現(xiàn)狀進(jìn)行了匯總對比，分析了燒結(jié)系統(tǒng)已配置有基礎(chǔ)自動化、過程自動化和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的燒結(jié)機(jī)的臺車面積占所有企業(yè)臺車面積總和的比重；煉鐵系統(tǒng)已配置有基礎(chǔ)自動化、過程自動化和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的高爐容量分別占所有企業(yè)高爐總?cè)萘康谋戎兀粺掍摗⑦B鑄、軋鋼系統(tǒng)已配置有基礎(chǔ)自動化、過程自動化和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的裝備或生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力分別占所有企業(yè)生產(chǎn)能力總和的比重。 在分析過程中，采用的是最簡單的認(rèn)可方法，即只要配置了一臺自動化控制裝置或控制系統(tǒng)，就認(rèn)可該裝備或系統(tǒng)初步具備了自動化的生產(chǎn)能力，對其自動化所應(yīng)用的具體功能內(nèi)容及其發(fā)揮的作用未做進(jìn)一步調(diào)查。通過這樣初步的統(tǒng)計，計算出各主要生產(chǎn)裝備或工序采用自動化技術(shù)設(shè)備的比重，從而分析得出自動化的程度。 從調(diào)查結(jié)果看，鋼鐵行業(yè)自動化技術(shù)經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，水平得到顯著提高，有的已經(jīng)領(lǐng)先國內(nèi)，有的已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，特別是有的已經(jīng)具有了自主知識產(chǎn)權(quán)并形成了產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，這些技術(shù)成果獲得了國家級、省部級的大獎。之所以有這樣的結(jié)果，一是在經(jīng)濟(jì)全球化、市場國際化的大環(huán)境下，企業(yè)認(rèn)識到自動化技術(shù)在企業(yè)發(fā)展中的重要作用，不采用新技術(shù)搞自動化，就難于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，就難于在激烈的國際國內(nèi)的市場競爭中占有一席之地；二是企業(yè)看到了自動化所產(chǎn)生的實實在在的效果，為企業(yè)帶來的巨大效益；三是企業(yè)在基建和技改項目上重視上自動化項目，肯于投資。 進(jìn)入20世紀(jì)90年代，在信息技術(shù)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用的推動下，鋼鐵工業(yè)向高精度、連續(xù)化、自動化、高效化快速發(fā)展，使鋼鐵生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品和技術(shù)裝備呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：1.流程短、投資少、能耗低、效益高、適應(yīng)性強(qiáng)和環(huán)境污染少的新技術(shù)、新工藝被不斷應(yīng)用；2.提高產(chǎn)品的外形尺寸精度、改進(jìn)表面形貌和改善內(nèi)部質(zhì)量的技術(shù)受到重視；3.生產(chǎn)技術(shù)裝備向大型化、現(xiàn)代化、連續(xù)化邁進(jìn)。信息技術(shù)、控制技術(shù)使檢測和執(zhí)行設(shè)備取代了傳統(tǒng)的人工操作，工藝參數(shù)的檢測方法和檢測儀表得到了高速發(fā)展；在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)過程控制中，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已深入各個領(lǐng)域，傳統(tǒng)的計電儀功能劃分不再明顯；仿真技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中日益廣泛應(yīng)用，不僅用于控制系統(tǒng)的培訓(xùn)和新工藝、新控制方法的研究，而且易于模擬生產(chǎn)設(shè)備調(diào)試，指導(dǎo)生產(chǎn)和參與生產(chǎn)；人工智能技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，包括模糊控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在各個工序的應(yīng)用已取得可喜成果和經(jīng)濟(jì)效益；可視化技術(shù)和監(jiān)控系統(tǒng)為無人化工廠提供了條件：從現(xiàn)場總線到車間網(wǎng)、工廠網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成了企業(yè)的信息高速公路。 根據(jù)有關(guān)資料，“七五”末，大中型設(shè)備實現(xiàn)自動化的比重約為總生產(chǎn)能力的30%，其中過程自動化為13.3%，基礎(chǔ)自動化為16.7%。按煉鐵、煉鋼和軋鋼三項主要工藝設(shè)備統(tǒng)計，裝備了基礎(chǔ)自動化設(shè)備和其他自動化檢測裝置的大中型高爐，占煉鐵總能力的41%。配備了過程計算機(jī)的大型轉(zhuǎn)爐占煉鋼總能力的16.3%，而實現(xiàn)基礎(chǔ)自動化的大中型轉(zhuǎn)爐占煉鋼總能力的7.9%，大型主力軋機(jī)實現(xiàn)了過程自動化的占全國成品材軋制能力的17%。上述配備了過程計算機(jī)生產(chǎn)設(shè)備是技術(shù)發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)70—80年代初的水平。“八五’期間，新建和改擴(kuò)建的冶金大型工藝設(shè)備都已程度不同的裝備了過程計算機(jī)系統(tǒng)，各主要工序普遍提高了自動化的水平。如：煉鐵工序中，裝備了過程計算機(jī)的大型高爐生產(chǎn)能力占煉鐵總能力的比重達(dá)到19%；煉鋼工序中，實現(xiàn)了過程自動化的煉鋼能力占總能力的比重達(dá)到37%；連鑄自動化的比重也有了顯著提高；全國成品材軋制能力中過程自動化的比重達(dá)到20%。 通過2003年的調(diào)查了解到，鋼鐵企業(yè)在“十五”期間內(nèi)新上或改造的自動化工程中，基礎(chǔ)自動化級已經(jīng)普及。在重要的生產(chǎn)工藝過程的控制自動化系統(tǒng)得到了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策層的高度重視，在新建和技術(shù)改造項目建設(shè)的同時，加大投資力度，采用配套引進(jìn)國外技術(shù)和裝備或選擇與國內(nèi)科研部門聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)相結(jié)合的道路，大大提高了生產(chǎn)過程的控制能力，提高了過程控制自動化的水平。第三級的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，作為近年國內(nèi)外重要的生產(chǎn)管理控制技術(shù)以其所產(chǎn)生的關(guān)鍵作用，已經(jīng)被許多企業(yè)所接受。在一些新建的生產(chǎn)流程線上，積極與國內(nèi)外合作伙伴共同研發(fā)或購買軟件平臺，加速建設(shè)。這一級系統(tǒng)的陸續(xù)投產(chǎn)運(yùn)行，將會對鋼鐵企業(yè)產(chǎn)銷一體、管控銜接、信息暢通的信息化起到至關(guān)重要的作用。新建設(shè)的自動化系統(tǒng)，瞄準(zhǔn)了國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，力爭達(dá)到國際先進(jìn)水平。 下面，我們對截止到2003年6月，鋼鐵企業(yè)在主要生產(chǎn)工序中的基礎(chǔ)自動化、生產(chǎn)過程自動化、車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀、鋼鐵企業(yè)自動化的發(fā)展程度和水平分別予以分析和對比。 1.基礎(chǔ)自動化已經(jīng)普及 在鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等主要生產(chǎn)工序和流程中基本上普及了基礎(chǔ)自動化。 基礎(chǔ)自動化(一般稱為設(shè)備控制級)是生產(chǎn)過程自動化中最底層、最基礎(chǔ)的部分，由各種電子、液壓、氣動控制裝置組成，承擔(dān)各種生產(chǎn)工藝參數(shù)的計量檢測和設(shè)備控制。基礎(chǔ)自動化級普遍采用各種可編程控制器(PLC)、集散控制系統(tǒng)(DCS)和成套工業(yè)控制機(jī)。它們對設(shè)備級的控制發(fā)揮重要作用。目前的應(yīng)用基本上可以達(dá)到94%以上。生產(chǎn)工藝控制愈復(fù)雜，基礎(chǔ)自動化的程度就愈高，高爐系統(tǒng)甚至接近100%，連鑄、軋鋼達(dá)到99%。 我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)共應(yīng)用PLC約7226臺套，DCS約1280臺套，工業(yè)控制機(jī)約4791臺套。見圖1。 2.生產(chǎn)過程控制自動化有了提高 過程計算控制系統(tǒng)即生產(chǎn)過程自動化是提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證生產(chǎn)過程優(yōu)化控制的重要的環(huán)節(jié)，—般由過程控制計算機(jī)系統(tǒng)完成，包括生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、工藝控制數(shù)學(xué)模型和人工智能等技術(shù)的應(yīng)用。近年來，生產(chǎn)過程控制自動化有了一定的發(fā)展，較“七五”、“八五”期間有很大增加，見圖2。 大量數(shù)學(xué)模型和人工智能技術(shù)，如模糊控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等在這一級廣泛應(yīng)用。高爐爐況預(yù)報模型、軟熔帶推斷模型、爐料下降仿真模型、冷軋設(shè)定模型等等，還有高爐冶煉專家系統(tǒng)、基于模糊控制的電弧爐電極提升系統(tǒng)、采用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的連鑄漏鋼預(yù)報系統(tǒng)、均熱爐模糊控制系統(tǒng)、鋼板冷卻智能化控制系統(tǒng)等在各個工序的應(yīng)用，已經(jīng)取得重大成果和經(jīng)濟(jì)效益，目前正在向多種技術(shù)的混合系統(tǒng)發(fā)展。 由于引進(jìn)或改造了一批能夠生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的冷熱軋系統(tǒng)及配套的自動化控制系統(tǒng)，使得軋鋼系統(tǒng)的過程控制自動化程度提高幅度最大。見圖3。 在生產(chǎn)控制自動化級中，配置的生產(chǎn)過程控制計算機(jī)系統(tǒng)以小型機(jī)為主，共2108臺套，應(yīng)用的控制優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和人工智能軟件系統(tǒng)共1066個。 由于受優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的開發(fā)及引進(jìn)的模型的消化吸收滯后的制約，生產(chǎn)過程自動化仍有較大的發(fā)展空間。在“十五”期間乃至今后一些年里，在新建和改造的大中型設(shè)備上應(yīng)配置過程控制計算機(jī)系統(tǒng)。 3.車間管理級或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)受到關(guān)注 車間管理級或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(UES)近年來得到鋼鐵企業(yè)的普遍關(guān)注，已經(jīng)有部分企業(yè)在新建或改造生產(chǎn)線的同時，引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在一兩年內(nèi)將陸續(xù)投入運(yùn)行。 生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)主要由區(qū)域管理計算機(jī)系統(tǒng)完成在線作業(yè)計劃和生產(chǎn)調(diào)度管理、質(zhì)量跟蹤控制等許多功能。這一級系統(tǒng)在企業(yè)信息化架構(gòu)中的位置和重要作用是不可或缺的，只有實現(xiàn)它們，才能使控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接和系統(tǒng)集成，生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)和生產(chǎn)指令才能順暢的上傳和下達(dá)，實現(xiàn)信息不落地傳輸。為了實現(xiàn)企業(yè)信息化，今后應(yīng)進(jìn)一步認(rèn)識它的重要性并努力發(fā)展之。根據(jù)圖4我們可以看出，這一級的應(yīng)用才剛剛起步，應(yīng)用的水平還較低，許多地方僅僅是在車間或廠內(nèi)建設(shè)了計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)和少量的生產(chǎn)報表處理，大量的生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)通過人工輸入。 車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)用的計算機(jī)共1502臺套。 4.主要生產(chǎn)工序自動化現(xiàn)狀 我們還可以通過以下各圖表顯示每個生產(chǎn)工序中各級自動化的現(xiàn)狀以及對比狀況。 (1)燒結(jié)系統(tǒng)自動化 燒結(jié)系統(tǒng)自動化包括對燒結(jié)的原料儲存、配料，混合燒結(jié)和冷卻等幾個部分的計量檢測、自動控制和管理。 從圖表中看出，在重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)系統(tǒng)中，20M2以上的燒結(jié)機(jī)的臺車總面積總計約15637平方米，已經(jīng)配置有基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的臺車面積達(dá)到94%以上，過程控制自動化居中，車間管理級或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)非常低。 表1 重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在燒結(jié)系統(tǒng)中各級自動化所占的比重 總臺車面積 基礎(chǔ)自動化級(L1) 過程自動化級(L2) 車間管理級或制造執(zhí)行系統(tǒng)(L3) (M2) 臺車面積 比重 臺車 面積 比重 臺車面積 比重 重點(diǎn)鋼鐵企業(yè) 15637 14768 94．44％ 6933 44．33％ 299 1．91％ 其中12大鋼 9410 8765 93．15％ 4472 47．52％ 0 0 (2)煉鐵系統(tǒng)自動化 煉鐵系統(tǒng)自動化是指在高爐本體、熱風(fēng)爐等主要工藝部位的自動化控制系統(tǒng)。煉鐵系統(tǒng)自動化主要是改善操作、穩(wěn)定爐況、提高質(zhì)量、增加產(chǎn)量、降氏能耗、延長爐體壽命。 在高爐煉鐵系統(tǒng)中，重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)300m3以上的高爐總?cè)莘e為159228立方米，并且全部配置了基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，自動化的比重達(dá)到100%。過程控制系統(tǒng)的自動化比重已經(jīng)超過50%以上，部分高爐上配置了國內(nèi)外先進(jìn)的高爐冶煉專家系統(tǒng)等。 表2 重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在煉鐵系統(tǒng)中各級自動化所占的比重 總?cè)莘e(M3) 基礎(chǔ)自動化級)(L1) 過程自動化級(L2) 車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(L3) 容積 比重 容積 比重 容積 比重 重點(diǎn)鋼 鐵企業(yè) 159228 159228 100.00% 85413 53.64% 5000 3.14% 其中12 大鋼 88960 88960 100.00% 54787 61.59% 4100 4.16%