最近，新剧《风吹半夏》开播不久，收视率却节节攀升，高居全网第一。剧中的许半夏白手起家，从一车车废钢收购开始，含辛茹苦打造其自己的钢铁帝国。除了大时代背景之外，该剧在细节的刻画上也很真实，比如描写许半夏是如何“变废为宝”出国采购废钢的情景。看到这里不仅许多人要问——炼钢为什么要用废钢？这能达到高品质的要求吗？
要解释这个问题，就要从炼钢的基本原理来说了。这里我们首先应该明白——钢与铁本质上是同一种物质，只是含碳量有差异。而炼钢的关键就是去除铁水中的杂质，并按照标准与规格添加必要的元素，以实现不同的用途。受到影视剧的影响，不少人想到炼钢时脑海中出现的依然是人工锻打的场面。
其实这种是最原始、最古老的炼钢方式，工人们在炉中将铁矿石冶炼成呈海绵状的固体块，然后经过反复锻打，除掉杂质又渗进碳，从而得到钢。为了尽可能提升纯度，人们只能反复的淬火与捶打，最终形成大众熟知的“百炼钢”。由此可见，人工——无论是体力还是经验，在这其中都占据了重要的作用。
即便是如今最普遍的转炉炼钢也是如此。所谓转炉，因“灵动高效”得名。现代的转炉炼钢法由一位无心插柳的英国工程师贝斯麦（Henry Bessemer）于1856年发明，由此开创了钢铁生产的新时代。由于此前的炮筒是用铸铁做成的，容易发生裂纹，贝斯麦为了解决这一问题，尝试用反射炉把生铁熔化后再掺入合金，以制造炮筒。
在试验时，当他开动鼓风机后，突然发现了一种奇异的现象——在炉子边缘上一些不熔化的生铁和吹入的空气起作用而发生燃烧。他把经过燃烧后的生铁用铁棍挑起来进行化验，结果发现铁被吹成含碳很低的钢。这是一项震惊世界的发明，因为用这种方法炼钢，不再需要外加燃料，且十几分钟就能炼成数吨的优质钢，效率比过去的炼钢方法高出上百倍。
但温度是个大问题。随着反应的不断发生，太高的温度对转炉的炉衬不好，降低炉衬寿命。还有可能造成磷高的风险，增加白灰消耗。而这时候，人们就想到了向炉中加入废钢。当然这个投入量会经过精密的控制，加入太少不解决问题，而加入太多会造成出钢温度低，影响钢材质量，消耗脱氧合金，降低金属收得率。所以在实际生产中，废钢的投入比大概是10-15%左右，当然对于生产来说，更多的废钢可以降低成本，因此从国家到地方政府，不少地区都要求将废钢占比提升到20%以上。
看火操作，是老师傅的独门绝技，也是钢铁数字化难题
虽然转炉炼钢效率高、产出快，但这其中还是有一个关键的步骤——看火。在转炉炼钢工作中，由于人不能直接观察到炉内所进行的一系列理化过程的变化，只能凭借炉口的火焰变动情况间接判断炉内的情况，所以操作主要是根据工人由吹炼过程中火焰、火花的特征对炉内情况的判断。这种利用视觉的观察判断以鉴定冶炼情况的操作，称为“看火操作”。
这是一种极其依赖工人自身经验与水平的操作，而任何一个小小失误都会为工厂带来巨大的损失。诸如工人把火焰所表示的温度判断错了造成低温钢，不能正确掌握火花特征因而难以控制含碳量等问题也是屡见不鲜，由此就造成了钢质量波动的问题。因此在传统钢厂中，“看火”师傅是一个非常重要的岗位，甚至不同的师傅因为经验、水平的差距，产出的钢钉品质也有差异化。
“同一个制度下去，每个人的理解程度不一样，执行程度也不一样，所以得到的结果也就不一样”，在谈到如何精确控制品质的时候，无锡新三洲特钢厂厂长李阳感慨的说。作为一家集烧结、炼铁、炼钢和轧钢为一体的大中型钢铁联合企业，炼钢只是新三洲众多工作的第一步，却也是最关键的一步。为此，新三洲也积极寻求全新的解决方案，希望找到稳定品质、提升效率的好办法。而这一次，它将目光瞄准了浪潮云洲的工业互联网平台。
纵然我也听过不少数字化转型的案例，也了解过不少物联网应用的实践，但是对于一家钢铁厂如何实现数字化转型，我还是比较陌生。与大家的想法一样，我对于钢铁厂的印象也是灼热的车间、轰鸣的厂房、大汗淋漓的工人……在这样的环境下如何实现数字化，这不仅是摆在浪潮云洲和新三洲面前的难题，更是摆在整个中国产业界面前的难题。而针对品质管控的难题，浪潮云洲也给出了智能化的解决方案——依托云洲工业互联网平台的智能炼钢项目。
用智能化实现标准化，让每一位工人都能称为“老师傅”
根据去年人社部发布的“最缺工”的100个职业排行中，有超过四成属于生产制造及有关人员。“你也知道的，现在应届毕业生进工厂的意愿都不强烈，这就造成了像钢铁行业人才梯队失衡的局面，经验丰富的老师傅越来越少。”这一句话道出了产业现状，却也表明了新三洲积极改进的决心。
“这套系统上去之后，由于智能化、标准化的赋能，钢厂受限于人员技术和学历要求的程度降低。”李阳口中说的，就是浪潮云洲提供的智能炼钢系统，它的核心价值它的核心价值就是提供了一套标准化、智能化的解决方案。
无锡新三洲特钢厂长李阳
正如我们前面提到的，炼钢过程中最难的就是观察炉内温度情况，进而调整配料比例。而如今随着数字化发展，我们也可以用智能化的手段通过探头测温与成像分析，通过模型化的方式将数字技术与冶炼经验相结合，通过以往的熔炼数据对模型进行训练，进而达到智能化配料分析，再把分析的结果推送给一线的操作工人，从而实现操作流程的标准化。这不仅对新三洲来说是一次新尝试、新体验，甚至在全国数字化炼钢的版图中也成功填补了空白，真正做到“从实践中来，到实践中去”。
整个改造的过程还是非常顺利的。依托特色的云洲工业互联网平台，浪潮云洲的工程师团队以“精益+智能”服务模式和专家经验模型，对转炉炼钢进行数字化升级改造。其中使用的核心技术包括AI智能、数算模型等，在短短4个月不到的时间里，成功实现了全智能炼钢过程的数字化管控改造的一期工程，也帮助新三洲的产品品质迈上了一个新的台阶。
穿越数据，让炼钢更简单
在谈及这段过往的时候，浪潮云洲的项目负责人陈老师也是感慨不已——从9月15到10月30号，浪潮云洲实现了对新三洲过去9个月的数据采集还有整个辅料的推荐模块的上线，这其中如何结合原有数据实现精准划分配料比是系统最核心的部分，也是智能化的集中体现。为此新三洲也成立了数字管控中心，对炼钢产生的数据进行采集与进一步分析，这样就可以根据每日炼钢的进度及时优化系统数据，达到快速迭代、小步快跑的效果。
别看只有短短几个月，但是改造的效果却是立竿见影。基于浪潮云洲数字孪生技术以及自动化平台，可以对以往采集的PLC数据及AI图像识别等技术精细化管理，记录生产全流程的数据信息，从而实现对生产环节形成透明的指标要求，如铁水温降、天车调度时长、铁水入炉喷溅次数、终点钢水合格率、连铸拉速等，从而建立起各生产环节之间的协同机制，确保各工艺环节的最优，最终实现“管理简化，标准统一，成本优化、管理转型”。
以炼钢过程为例，新三洲对炼钢的全过程实现了数字可视化。在管理系统中，操作员可以看到当下炉内的各项详细信息，包括运行阶段、炉内温度、吹氧时间、压力状况、辅料数量等等，这种数字化的方式让原有的人工“看火操作”大大简化，哪怕是哪怕是初级工人也也可以快速上手。
“不需要工人经验有多丰富，按照数字化炼钢系统操作，按照这个执行，得到的结果是一样的。不存在员工在人工判断的过程中的一些误差和执行偏差”，在谈及新系统的表现时，李阳非常满意。值得一提的是，浪潮云洲系统中甚至许多辅料的配比都可以在事先经过精密测算，这样工人只要按照系统指示进行操作就可以了，即便是新手也能作出符合生产规格要求的产品，品质大为提升。
“精益+智能”实现降本增效双收益
除了炉况稳定和品质稳定之外，浪潮云洲系统还帮助新三洲大大节省了辅料成本。以往依靠人工添加辅料的时候，总会出现多加或者少加的情况，一方面造成了原材料的浪费，另一方面也降低了品质。而如今借助于智能化的系统，这方面的问题也可以得到妥善解决。更神奇的是，浪潮云洲系统可以将废渣率控制得非常低，这样也变相提升了产量，优化了产能。“新系统进来之后，使我们的成本降低了一大块”。
在李阳看来，浪潮云洲系统的优势还不只这些。除了产品侧之外，在管理方面也大有帮助——“有了智能化系统，管理人员也不需要监督员工的操作过程，只要数字对比就知道哪方面没按照要求完成，简化了我们的管理流程”。如此一来，本身具备高学历的管理者就可以将精力投入到更需要的项目中，对于人才培养的多元化也有好处。
由此看来虽然浪潮云洲系统应用的时间并不长，但给新三洲带来的改变却非常明显。据统计，在进行数字化升级改造之后，废钢添加比达到38%以上，炼钢渣料、合金、耐材、钢铁料等综合成本降低30-100元/吨，达到了加快生产节奏、提高生产效益的目的。“我们对这套系统还是很满意的，后期也计划将原辅材料的跟踪、使用、质量监督，包括备品备件等功能都加上，最大限度的降本增效”，李阳信心满满。
新时代，以数据为生产要素，让制造业更智能
“没有做不到，只有想不到”是新三洲秉承的生产理念，正是这一理念促使它携手浪潮云洲在当下数字化洪流中勇敢冲在行业前面。近几年，新三洲炼钢厂取得多项突破，各项生产和技术指标在国内乃至世界都处于全国先进水平，在生产过程中仍然还在追求技术的进步和创造更加优化的模式，积极寻求数字化转型，这也再次证明了数据的价值，科技的价值，是真正意义上的第一生产力。
浪潮云洲将持续赋能各类制造业企业实现数字化转型，除新三洲之外，包括山东九羊集团、山东黄金、鲁泰化学等多家企业已经基于浪潮云洲有了领先的实践成果。浪潮云洲也将继续依据“精益+智能”服务，引入更多行业专家经验，基于新型基础设施赋能更多行业的数字化转型。
