南京：“賽博鋼鐵”是怎樣煉成的？

朋友，你看過鋼鐵是怎樣煉成的嗎？

我說的不是那本大家耳熟能詳?shù)臅钦嬲臒掍摗獜蔫F礦石到煉鐵、煉鋼、軋鋼的全流程。

就在上周，我去了一趟南京江北新區(qū)，在南京鋼鐵集團(tuán)（以下簡稱“南鋼”）智慧運(yùn)營中心，親眼目睹了一場數(shù)字化的“鋼鐵是怎樣煉成的”。

就是上圖這個(gè)大屏幕，你可以把它理解為南鋼的數(shù)字孿生工廠，從原料碼頭的作業(yè)場景，到煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序，直至產(chǎn)品交付的每一條數(shù)據(jù)，都是實(shí)時(shí)跟蹤、動(dòng)態(tài)更新。

比方說1號(hào)高爐正在作業(yè)，2號(hào)高爐的爐內(nèi)溫度是多少，甚至連港口作業(yè)率、客戶交付量也都一清二楚。

可能有人好奇，“賽博煉鋼”又不能煉出真正的鋼鐵，有什么意義嗎？

答案是很簡單，降本增效。

鋼鐵的生產(chǎn)過程，主要是處理鐵礦——高爐煉鐵——轉(zhuǎn)爐煉鋼——鑄坯成型——軋鋼加工——質(zhì)檢入庫，并最終交付客戶，整個(gè)過程相當(dāng)于一場大型的物理、化學(xué)反應(yīng)，需要人來“上料”，工業(yè)設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)生反應(yīng)。

傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)模式，原料處理、爐內(nèi)冶煉一直是“黑箱操作”，只能憑經(jīng)驗(yàn)和間接的數(shù)據(jù)來判斷。

但當(dāng)數(shù)字化接入生產(chǎn)，南鋼的廠區(qū)全部實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離集中管控。

在原料處理階段，通過行業(yè)首創(chuàng)的鐵區(qū)物料跟蹤系統(tǒng)，能夠追蹤物料的流向，同時(shí)，南鋼的焦化智慧配煤模型能夠通過科學(xué)配比，從源頭提升成品的質(zhì)量穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)使混勻料硅的偏差降低57%，燒結(jié)礦R2（±0.08）達(dá)標(biāo)率提升了13個(gè)百分點(diǎn)；配煤效率從人工1-2天縮短至1-2分鐘，噸焦成本降低10-15元。

在高爐煉鐵階段，南鋼開發(fā)了一體化配況模型，根據(jù)原料性能數(shù)據(jù)庫，融合線性規(guī)劃與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，讓AI來預(yù)測(cè)混勻礦的質(zhì)量；同時(shí)，爐礦模型能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高爐內(nèi)的氣流、料柱狀態(tài)，控制模型還能自動(dòng)調(diào)整熱風(fēng)、風(fēng)量、爐料速度——你可能看不懂，總之就是借助AI大模型，將原來高爐內(nèi)的“黑箱操作”，變成最優(yōu)配料方案。

工作人員表示，“通過煉鐵工序各模型協(xié)同應(yīng)用，南鋼已創(chuàng)造了5座高爐連續(xù)27個(gè)月零懸料的新紀(jì)錄，高爐燃料比下降超40千克/噸，鐵水成本指標(biāo)位居行業(yè)前列。”

注：高爐懸料是指爐料在高爐里下不去，輕則減產(chǎn)，重則停爐。

在煉鋼階段，關(guān)鍵一環(huán)是脫硫，硫含量的精準(zhǔn)控制，直接決定著鋼材的強(qiáng)度與韌性。

以往這道工序，同樣依賴?yán)蠋煾档慕?jīng)驗(yàn)，但現(xiàn)在，“AI煉鋼師”能根據(jù)鐵水溫度、硫含量、初始成分等數(shù)據(jù)，計(jì)算脫硫劑用量與噴吹參數(shù)，脫硫命中率達(dá)95%以上，還能基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)優(yōu)化配方，以適配不同的鋼種。

到了轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)，大模型又能實(shí)時(shí)分析冶煉過程中爐氣成分、熔池溫度、供氧流量等數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整供氧強(qiáng)度、造渣劑用量，實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)碳含量與溫度雙達(dá)標(biāo)。目前，南鋼轉(zhuǎn)爐智慧煉鋼模型已顯著提升冶煉終點(diǎn)命中率至90%以上。

此外，鋼鐵生產(chǎn)的連鑄與軋鋼環(huán)節(jié)，同樣有大模型的深度參與，AI能通過智能參數(shù)控制，提升鑄坯合格率，并通過對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測(cè)，進(jìn)行提前預(yù)警。

可以看到，南鋼整個(gè)生產(chǎn)過程中，AI無處不在，其中既有負(fù)責(zé)全局優(yōu)化的大模型，也有負(fù)責(zé)精準(zhǔn)落地的小模型，通過數(shù)據(jù)與模型的迭代，南鋼實(shí)現(xiàn)了從“經(jīng)驗(yàn)煉鋼”向“數(shù)據(jù)煉鋼”的躍遷。

統(tǒng)計(jì)顯示，數(shù)智化轉(zhuǎn)型的南鋼，在過去五年質(zhì)量成本下降了10%、研發(fā)成本降低了20%，高端品種成材率提升5%，通過產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化協(xié)同，產(chǎn)業(yè)鏈整體成本下降了5%。

更重要的是，南鋼的數(shù)智化，也將人從辛苦、危險(xiǎn)的工作中解放出來。以前的鋼水運(yùn)輸，工人要登上幾十米的高空行車，面對(duì)1700攝氏度的高溫鋼水，現(xiàn)在只需要在地面的集中控制室，就能遠(yuǎn)程操作完成鋼水運(yùn)輸任務(wù)。

總結(jié)來說，在南鋼這類傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型浪潮中，有兩個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)：

一是“AI大腦”降本增效，這需要芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；

二是“工業(yè)義肢”解放人力，這又離不開工業(yè)機(jī)器人的協(xié)作。

我在參觀南鋼之外，也順便走訪了江北新區(qū)的幾家半導(dǎo)體和智能機(jī)器人企業(yè)。

比如華天科技，主要聚焦集成電路高端封裝的研發(fā)生產(chǎn)及銷售，是全球第六、國內(nèi)前三的半導(dǎo)體封測(cè)龍頭。

比如美辰微電子，專注于射頻收發(fā)一體化芯片及芯粒集成，其客戶覆蓋軍工航天、通信運(yùn)營商等領(lǐng)域，是中國星網(wǎng)“多通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器與高速接口芯片”的供應(yīng)商。

在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，集萃智能的協(xié)作機(jī)器人，早已成了很多生產(chǎn)車間的熟練工，一些高強(qiáng)度的、特殊工況的、或者相對(duì)精細(xì)的工作，都可以交給協(xié)作機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)。

如果再往上，還能看到江北新區(qū)產(chǎn)業(yè)布局中最上游的環(huán)節(jié)——被稱為“工業(yè)制造之母”的工業(yè)軟件。

比如華大九天，國產(chǎn) EDA的（集成電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化）龍頭；比如芯華章，聚焦數(shù)字芯片的全流程驗(yàn)證。

截至2022年，江北新區(qū)圍繞集成電路產(chǎn)業(yè)集聚上下游企業(yè)900家，規(guī)模以上企業(yè)106家，覆蓋設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造全流程。

上面說的這些公司，既有傳統(tǒng)鋼鐵巨人的數(shù)智化轉(zhuǎn)型，也有新興的芯片半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，有我早就知道的國產(chǎn)工業(yè)軟件老大，也有剛剛成立不久，就成為國家級(jí)“專精特新”小巨人的企業(yè)，它們的共同點(diǎn)是，都在南京江北新區(qū)。

我為什么會(huì)關(guān)注江北新區(qū)？

你應(yīng)該發(fā)現(xiàn)了，江北新區(qū)這些產(chǎn)業(yè)，基本都是To B或者To G，它們很難像互聯(lián)網(wǎng)大廠那么知名，也不可能像熱門的AI產(chǎn)品那么耀眼，但它們卻是南京，是長三角，甚至是全國工業(yè)發(fā)展中不可或缺的一部分。

實(shí)際上，南京江北新區(qū)構(gòu)建的，是一個(gè)“3+3+X”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

第一個(gè)“3”，是鞏固新材料、高端裝備制造、汽車及軌道交通領(lǐng)域這3個(gè)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，通過培養(yǎng)龍頭企業(yè)，聚集專精特新企業(yè)，發(fā)展“鏈主”企業(yè)，鞏固產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

第二個(gè)“3”，是集中力量發(fā)展集成電路、生命健康、高端現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，而這三個(gè)行業(yè)，瞄準(zhǔn)未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是未來城市競爭、甚至國際競爭的關(guān)鍵所在。

這也對(duì)應(yīng)了最后的“X”，是更未知的領(lǐng)域、更前沿的技術(shù)、更創(chuàng)新的應(yīng)用，也是未來的無限可能。

過去很長一段時(shí)間，“江南”是人們默認(rèn)的南京主城，這里是政治、文化中心，是知識(shí)創(chuàng)新的高地，是柴米油鹽的宜居之所，是槳聲燈影里的秦淮夜色。

現(xiàn)在，“江北”則聚集新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式，探索“老”南京的新活力，為南京的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做補(bǔ)充。

江南江北，共同組成了今天的南京，她或許不夠喧囂，卻足夠扎實(shí)；或許不夠“網(wǎng)紅”，卻憑實(shí)力嵌入了中國制造的筋骨之中。