?攀鋼鋼鐵大腦
1 項(xiàng)目背景
攀鋼希望能夠以工業(yè)大腦技術(shù)為載體，以積微物聯(lián)為平臺(tái)，挖掘鋼鐵運(yùn)營(yíng)、生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)企業(yè)彎道超車的愿望，有效提升攀鋼集團(tuán)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
經(jīng)過(guò)攀鋼業(yè)務(wù)工程師、積微物聯(lián)技術(shù)團(tuán)隊(duì)與阿里云工業(yè)大腦團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)專家的多輪討論與實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)考察，基于數(shù)據(jù)采集難度、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)性與收益等綜合因素考慮，最終決定從兩個(gè)場(chǎng)景入手：從冷軋板的表面檢測(cè)與煉鋼脫硫工藝優(yōu)化兩個(gè)場(chǎng)景著手工業(yè)智能的嘗試。
項(xiàng)目痛點(diǎn)：
1）脫硫是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，旨在降低鐵水中的硫含量。而脫硫環(huán)節(jié)由于扒渣帶鐵（脫硫劑反應(yīng)后產(chǎn)生的脫硫渣中含大量的鐵）會(huì)帶走大量金屬料。經(jīng)測(cè)算，每個(gè)爐次（以220 噸計(jì)）的脫硫渣量均值為 5 噸，脫硫渣中鐵損占比約為40% - 55%，假設(shè)經(jīng)過(guò)參數(shù)推薦優(yōu)化后能將脫硫劑的加入量降低10%，理論上測(cè)算可降低鋼鐵料消耗 0.8-1kg/噸鋼。
2）冷軋鋼帶經(jīng)過(guò)軋制、熱處理等連續(xù)加工工藝后會(huì)形成長(zhǎng)約千米的鋼卷。在表面檢測(cè)環(huán)節(jié)，質(zhì)檢員通常會(huì)在短短 5 到 10 分鐘內(nèi)，識(shí)別出少則十幾個(gè)，多則上百個(gè)的缺陷，并在表檢儀（表面檢測(cè)設(shè)備）掃描完畢的 30 秒之內(nèi)給出表面等級(jí)、分選度、主缺陷和是否合格等判定。檢查人員長(zhǎng)期從事的高強(qiáng)度、重復(fù)且又枯燥工作性質(zhì)決定了其過(guò)程輸出的穩(wěn)定性難以得到保證，同時(shí)，檢查人員在對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的理解和把握上存在個(gè)人經(jīng)驗(yàn)差異勢(shì)必也會(huì)造成判定水平高下、參差不齊。最終導(dǎo)致的結(jié)果則是客戶的使用體驗(yàn)與滿意度變差或者質(zhì)量成本提升，無(wú)疑，這些都構(gòu)成企業(yè)巨大的隱性成本損失。
2 項(xiàng)目實(shí)施
1)總體實(shí)施思路與架構(gòu)
1.對(duì)于煉鋼脫硫工藝優(yōu)化場(chǎng)景：通過(guò)分析建模，優(yōu)化脫硫環(huán)節(jié)工藝，推薦最優(yōu)的脫硫劑加入量，提高脫硫劑利用率，降低脫 硫環(huán)節(jié)的鐵損。
2.對(duì)于冷軋板的表面檢測(cè)場(chǎng)景：面向鋼鐵行業(yè)冷軋板材的表面質(zhì)量檢測(cè)場(chǎng)景，構(gòu)建表面質(zhì)量自動(dòng)判定模型，輔助人工判斷產(chǎn) 品缺陷，降低人工依賴性、提高判定準(zhǔn)確率。
2)應(yīng)用場(chǎng)景與技術(shù)方案
1.煉鋼脫硫工藝優(yōu)化場(chǎng)景：
采集脫硫工序流程數(shù)據(jù)，通過(guò)建模分析獲得脫硫工藝優(yōu)化的關(guān)鍵因子，結(jié)合專家知識(shí)，依靠 脫硫仿真模型與參數(shù)尋優(yōu)模型尋找最優(yōu)參數(shù)。
·仿真模型：基于歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建脫后硫預(yù)測(cè)模型。通過(guò)結(jié)合脫硫劑加入量、 噴吹速率等十多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，模擬脫硫全過(guò)程，預(yù)測(cè)出脫硫后的硫含量，并配合參數(shù) 優(yōu)化模型，檢驗(yàn)不同組參數(shù)的合理性及有效性。
·參數(shù)尋優(yōu)模型：結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)與老師傅在工業(yè)控制上的經(jīng)驗(yàn)，識(shí)別脫硫過(guò)程中的關(guān)鍵 因子（對(duì)脫硫結(jié)果影響最大的參數(shù)），包括鈍化鎂加入量，鈍化石灰加入配比，平均流量，噴吹時(shí)長(zhǎng)等，通過(guò)參數(shù)尋優(yōu)模型識(shí)別參數(shù)間的最優(yōu)關(guān)系。優(yōu)化模型提供的多組優(yōu) 化參數(shù)再回歸到仿真模型中進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證與優(yōu)化，最終得到最優(yōu)參數(shù) – 即在滿足脫硫效果的前提下，達(dá)到最小脫硫劑加入量的那組“配方”。
2.冷軋板的表面檢測(cè)場(chǎng)景：
首先，表檢儀將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（圖片信息）結(jié)構(gòu)化，將幾千種產(chǎn)品外觀缺陷歸納為 60-70 大類，例如：平整斑、翹皮、擦傷、壓印、麻點(diǎn)、氣泡等。 其次，表檢數(shù)據(jù)結(jié)合 MES 數(shù)據(jù)輸入到模型中進(jìn)行訓(xùn)練，通過(guò)聚類算法、規(guī)則引擎（含用戶需求識(shí)別的自學(xué)習(xí)重構(gòu)功能）、缺陷嚴(yán)重程度量化模型等深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)軋鋼分級(jí)最初步判定。最后，再結(jié)合人工的進(jìn)一步確認(rèn)得出最終判定結(jié)果。
3 實(shí)施效果
對(duì)于煉鋼脫硫工藝優(yōu)化場(chǎng)景：鐵水進(jìn)站后，脫硫優(yōu)化模型將提取相關(guān)數(shù)據(jù)將進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化計(jì)算。脫硫操作人員將根據(jù)推送 的推薦參數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)脫硫劑的加入量，減少脫硫劑的消耗。
除了脫硫工藝優(yōu)化場(chǎng)景以外，攀鋼鋼鐵大腦的煉鋼工藝優(yōu)化，還完成了提礬、轉(zhuǎn)爐、配合金、精煉、連鑄等多個(gè)煉鋼工藝相關(guān)模型的建立，實(shí)現(xiàn)噸鋼生產(chǎn)節(jié)約1.28kg鋼鐵原料消耗，合金成本1.2元/噸的降低。根據(jù)實(shí)際測(cè)算，對(duì)年產(chǎn)值 440 萬(wàn)噸鋼的攀鋼西昌鋼釩基地來(lái)說(shuō)，年成本節(jié)約約為 1700萬(wàn)元。
對(duì)于冷軋板的表面檢測(cè)場(chǎng)景：算法模型輸出的自動(dòng)定級(jí)結(jié)果與人工判定結(jié)果對(duì)比，表判碼準(zhǔn)確率達(dá) 92%以上，分選度準(zhǔn)確率達(dá) 80%以上。
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