鋼鐵行業(yè)數字化轉型智慧鋼鐵整體解決方案

鋼鐵行業(yè)數字化轉型及5G智慧鋼鐵解決方案介紹1中國鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)展現狀和趨勢分析2鋼鐵制造流程介紹35G智慧鋼鐵整體解決方案4鋼鐵行業(yè)實踐鋼鐵行業(yè)簡介：屬于黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，分為煉鐵、煉鋼、鋼壓延加工和鐵合金冶煉四個部分n鋼鐵行業(yè)屬于“黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)”指利用不同來源的氧（如空氣、氧氣）來氧化爐料（主要是生鐵）所含雜質的金屬提指鐵與其他一種或一種以上的金屬或非金屬元素組成的合金生中國鋼鐵行業(yè)概況：中國粗鋼產量份額占全球比重過半并持續(xù)提升，2020達56.5%鋼鐵行業(yè)是周期性行業(yè)，受國家政策影響大，隨著淘汰落后產能、合并重組、嚴格環(huán)保執(zhí)法等政策的落實，近年來鋼鐵行業(yè)市場環(huán)境發(fā)生了明顯變化，企業(yè)效益持續(xù)改善，鋼鐵行業(yè)生產保持平穩(wěn)。據國家統(tǒng)計局公布的數據，2020年1-11月，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)實現營業(yè)收入65131.8億元，同比增長3.7實現利潤總額2114.9億元，同比下降9.9％。2020年全國生鐵、粗鋼、鋼材產量分別為88752萬噸、105300萬噸和132489萬噸，同比分別增長4.3%、5.2%和7.7%，我國粗鋼產量持續(xù)保持全球第一，其中中國x粗鋼產量超億噸，問鼎全球鋼企粗鋼產量之冠。1053002013~2020年中國粗鋼產量1053002013~2020年中國粗鋼產量99600796805976039840199200996009960079680597603984019920092900871008130082200804008080020132014201520162017201820192020 粗鋼產量（萬噸）中國鋼鐵行業(yè)分省分布：分布比較集中，TOP5省粗鋼產量占比達56.2%?2019年粗鋼產量排名前10位的省份占比達到72.2%；.74% 0中國鋼鐵行業(yè)企業(yè)分布：行業(yè)集中度高，規(guī)模以上企業(yè)達5138家，34家企業(yè)進入中國500強我國鋼鐵行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)達5138家，煉鐵和煉鋼企業(yè)有500余家，鋼材軋制企業(yè)4000余家，34家企業(yè)進入中國500強；40中國x鋼鐵集團有限公司上海4386.20河鋼集團有限公司河北3368.2485江蘇沙鋼集團有限公司江蘇2410.4599鞍鋼集團有限公司遼寧2157.67首鋼集團有限公司北京2055.13山東鋼鐵集團有限公司1558.57中天鋼鐵集團有限公司江蘇1250.33湖南華菱鋼鐵集團有限責任公司湖南1208.85南京鋼鐵集團有限公司江蘇1182.06河北津西鋼鐵集團股份有限公司河北1081.73杭州鋼鐵集團有限公司浙江1031.49酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司甘肅960.72301301武安市文安鋼鐵有限公司河北599.73303河北普陽鋼鐵有限公司河北591.48304冀南鋼鐵集團有限公司河北584.09311福建省三鋼有限責任公司福建570.16313昆明鋼鐵控股有限公司云南568.82325武安市裕華鋼鐵有限公司河北541.04331天津友發(fā)鋼管集團股份有限公司天津531.47341安陽鋼鐵集團有限責任公司河南512.03368唐山港陸鋼鐵有限公司河北464.64372武安市明芳鋼鐵有限公司河北458.46378河北新金鋼鐵有限公司河北450.87412石橫特鋼集團有限公司418.93448山東泰山鋼鐵集團有限公司379.99201日照鋼鐵控股集團有限公司953.67210x（集團）控股有限公司x917.84220廣西柳州鋼鐵集團有限公司廣西891.61225包頭鋼鐵（集團）有限責任公司內蒙古870.69246太原鋼鐵（集團）有限公司785.58282江西方大鋼鐵集團有限公司江西633.98284本鋼集團有限公司遼寧633.66286金鼎鋼鐵集團有限公司河北631.31297新余鋼鐵集團有限公司江西605.23中國鋼鐵行業(yè)發(fā)展趨勢：行業(yè)兼并重組和產業(yè)優(yōu)化升級帶來鋼廠新建和升級機會&&&&序號指標2015年2020年“十三五”累計增加1/234產業(yè)集中度（前10家%）52867//89//中國鋼鐵企業(yè)運行概況：多重壓力下，尋求高質量發(fā)展粗鋼產量創(chuàng)新高l生鐵、粗鋼和鋼材產量8.88、10.53和13.25億噸，同比增長4.3%、5.2%和7.7%l粗鋼產量占比全球56.5%，同比增長3.2%進口鐵礦量價齊增l進口鐵礦石11.7億噸，同比增長9.5%；l進口平均價格為101.7美元/噸，同比增長7.2%。行業(yè)經濟效益逐步轉好l前5月，利潤總額同比下降57.2%，l全年利潤總額2464.6億元，同比下降7.5%。l重點統(tǒng)計企業(yè)利潤總額2074億元，同比增長6.6%。鋼鐵企業(yè)智能化轉型趨勢：行業(yè)智能化程度高，智能化需求高，但缺乏核心核心智能化項目中國鋼鐵行業(yè)智能化痛點分析解決人員和設備本質安全不到位的問題解決復雜系統(tǒng)實現工藝突破的問題l制造過程長流程、長時滯、工況復雜多變、多元系統(tǒng)交叉、數據耦合性高解決產品質量異議頻發(fā)難以溯源的問題l難以實施監(jiān)理產品質量與物料、設備、人員、工具、能源、工藝參數質檢的關聯(lián)關系解決制造過程人工決策效率低下的問題l制造過程穩(wěn)定性、產品質量一致性、計劃調度最優(yōu)性、運營決策實時性等均有不穩(wěn)定性解決能源供給中無法最優(yōu)化配置的問題解決產業(yè)鏈價值鏈服務效能低下的問題l企業(yè)與用戶間信息交互不及時，無法對多元化、個行業(yè)優(yōu)秀實踐：利用IoT、AI和大數據等技術，提高生產效率，實現智能化生產1中國鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)展現狀和趨勢分析2鋼鐵制造流程介紹35G智慧鋼鐵整體解決方案4鋼鐵行業(yè)實踐鋼鐵行業(yè)流程圖：包括采礦、冶煉和加工等環(huán)節(jié)應用及消費占比（2019）加工冶煉礦石采選應用及消費占比（2019）加工冶煉——曾主要燃料主要燃料其他相關上游下游上游鐵礦石按照物理形態(tài)可以分為：原礦、塊礦、粉礦和精礦從鐵礦石的物理形態(tài)上來看：可以分為原礦、塊礦、粉礦、精）；我國鐵礦石由于原礦鐵品位較低（平均30%以下所以國產成品中國超大型礦床少，鐵礦石品味低，對進口的依賴度達80%鐵礦粉加工有燒結和球團兩種工藝，我國燒結占比高、球團未來會提升200網目（小于0.074mm）進一步焦炭是煉鐵的發(fā)熱劑、還原劑和滲碳劑，并是料柱的骨架煉鐵（還原反應）：赤鐵礦：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高溫)磁鐵礦：Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2(高溫)焦化是以焦煤等原煤為原料生產焦炭的過程，焦炭的質量對于煉鐵至關重要2.焦炭中的磷分：煉鐵用的冶金焦含磷量應在0.02—0.03%以下。我國焦煤、肥煤稀缺，需要采用配煤技術降低生產成本，提升資源利用率煉鋼主要包括轉爐（長流程）和電爐（短流程）兩種方式煉鋼長流程與短流程對比示意圖關鍵設備。主要的礦物原料有三種：鐵礦、煉焦煤、石灰石高爐鐵水經過氧氣轉爐吹煉配以精煉爐得到合格鋼水。鋼水經?工藝差異決定電弧爐煉鋼適合冶煉小批量、多品種合金鋼、中?爐外精煉技術致轉爐和電弧爐轉變?yōu)闊捴袊壳耙蚤L流程煉鋼為主要模式，短流程產量占比雖有提升，但仍較慢爐外精煉是指在電弧爐、轉爐之外的鋼包內完成對鋼水的精煉提純任務連鑄即連續(xù)鑄造，將鋼液轉變成鋼坯的過程軋制分為熱軋和冷軋?定義：將金屬加熱到再結晶溫度以上進行軋制叫熱軋。?缺點：高溫下鋼件表面易生成氧化鐵皮，使產?定義：金屬在再結晶溫度以下進行的軋制叫冷軋。注：稱為金屬的再結晶。跡）。熱軋工藝：主要包括加熱、除鱗、分剪和冷卻等流程冷軋工藝：主要包括酸洗、淬火、退火等流程料的潛力。其主要目的是1）提高金屬成材或零件的機械性能。例?退火：退火的主要目的是使金屬內部工和最終熱處理做準備。去應力退火是為了消除由于塑性形變加等而造成的以及鑄件內存在的殘余應力而進行的退1中國鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)展現狀和趨勢分析2鋼鐵制造流程介紹35G智慧鋼鐵整體解決方案4鋼鐵行業(yè)實踐從企業(yè)IT架構全景分析，探尋切入點5G+工業(yè)互聯(lián)網鋼鐵行業(yè)解決方案思路智慧檢測AR運維遠程專家指導傳送帶巡檢鋼卷表面缺陷檢測鋼筋識別與計數人員合規(guī)管理物料識別板材不合格品自動分揀智慧園區(qū)智慧檢測AR運維遠程專家指導傳送帶巡檢鋼卷表面缺陷檢測鋼筋識別與計數人員合規(guī)管理物料識別板材不合格品自動分揀智慧園區(qū)安防云視頻監(jiān)控智慧消防廠區(qū)一級高危作業(yè)監(jiān)控車輛安全檢查電力線無人機巡檢煤氣管道無人機巡檢智能車輛管理智慧能源產線能源監(jiān)控工序能耗分析與預測智慧生產智慧生產3D數字料場3D數字料場堆取料機遠程控制堆取料機遠程控制焦化四大車遠程控制焦化四大車遠程控制燒結爐遠程控制燒結爐遠程控制鐵水罐車智能調度高爐熱風管無線測溫高爐熱風管無線測溫天車遠程操控天車遠程操控機器人遠程控制機器人遠程控制風機在線監(jiān)測風機在線監(jiān)測臺工業(yè)邊緣云平臺工業(yè)邊緣云平臺工業(yè)外網工業(yè)內網標識解析工業(yè)外網工業(yè)內網標識解析5G全景攝像頭5G全景攝像頭PLC傳感器VR智慧生產--3D數字料場、堆取料機遠程控制方案一方案一5G+3D數字料場解決痛點—原料管理手段單一、料場利用率不高解決方案—通過5G網絡將3D掃描的海量點云數據回傳至數據中心，對料場、料條進行三維建模及計算，完成實時盤庫、制定作業(yè)計劃，實現料場精細化管理，提升料場利用率，提高生產效率。方案二方案二5G+堆取料機遠程控制解決痛點—作業(yè)環(huán)境惡劣、人工成本高解決方案—綜合利用數字料場的三維模型數據、智能化傳感設備及高清視頻技術，利用5G低時延特性完成機載控制系統(tǒng)與智能決策系統(tǒng)的實時通訊。實現堆取料機無人駕駛，減少健康安全風險，降低用工成本。智慧生產--焦化四大車和燒結爐遠程控制方案三方案三5G+焦化四大車遠程控制(裝煤車、推焦車、攔焦車、熄焦車)解決痛點—推焦車精確定位、設備周圍無關人員進入、無線通訊不穩(wěn)定、現場環(huán)境惡劣解決方案—通過5G網絡將現場高清視頻回傳至集控中心，工作人員通過集控中心實現四大車遠程操控、遠程運維管理。智能識別現場人員，進行安全提示，減少現場設備作業(yè)風險。方案四方案四燒結爐遠程控制解決痛點—燒結爐工作環(huán)境惡劣，作業(yè)溫度較高，監(jiān)控點位分散且位置高，現有光纖網絡有部署不能改變、抗干擾能力弱等諸多問題。解決方案—通過對燒結爐實施5G智能化改造，實現對設備的遠程反向控制，通過遠程操控及無人作業(yè)，改善操作員工作環(huán)境，降低事故風險，逐步降低人力成本，提高整體智能化作業(yè)管理水平。智慧生產--鐵水罐車智能調度、高爐熱風管無線測溫方案五方案五5G+鐵水罐車智能調度解決痛點—溝通調度效率低、人工測溫不準確、人工計量易出錯、人工操作風險高解決方案—通過定位、測溫、計量、檢化驗的自動化，對上下游的工序進行同步協(xié)調，使鐵、鋼包運輸更加透明，最終實現鐵鋼作業(yè)無縫對接，達到出鐵控制、車輛調度、鐵包調度管理、行車調度管理等的協(xié)調統(tǒng)一，使得生產組織可控有序。方案六方案六高爐熱風管無線測溫解決痛點—煉鐵環(huán)節(jié)為重要生產工序，高爐熱風溫度為解決方案—利用部署在高爐熱風管的溫度傳感器，通過5G無線網絡傳輸至后臺服務器或邊緣服務器，并在高爐中控室進行實時數據展示。方便生產調度人員及時掌握智慧生產--天車遠程操控、機器人遠程控制、風機在線檢測方案七方案七5G+天車遠程操控解決痛點—現場環(huán)境差：高溫、有害氣體、噪音。工人長期俯視，疲勞工作，存在安全隱患解決方案—通過5G助力天車遠程操控、提供大帶寬、低時延、高可靠、差異化的移動鏈接。方案八方案八5G+機器人遠程控制解決痛點—作業(yè)現場高溫、高危，人員勞動強度大、效率低、風險高解決方案—利用5G低時延、高可靠特性，控制自動化機器人，在板坯連鑄加保護渣、探傷樣棒、焊接標牌、等環(huán)節(jié)實現機器代人，減少人工成本，減少安全隱患，提高勞動生產率。方案九方案九風機在線檢測解決痛點—鼓風機人工檢測危險性高、難度大、運維效率低。解決方案—傳感器獲取鼓風機振動、視頻、油位等數據后，利用5G網絡傳到檢實現在線遠程監(jiān)控，可以有效提高設備故障預警率和運維時效。智慧檢測--人員合規(guī)管理、AR遠程運維方案一方案一人員合規(guī)管理解決痛點—廠區(qū)范圍大、有線方式成本高；企業(yè)安全生產管理要求解決方案—利用5G高帶寬特性，實現無線高清視頻監(jiān)控。根據企業(yè)安全生產管理要求，對違規(guī)行為進行建模。結合AI能力、對視頻數據進行合規(guī)分析。對人員違規(guī)、異常狀況進行預警。方案二方案二AR運維遠程專家指導解決痛點—生產環(huán)節(jié)多，電氣設備多、設備維修需要較高技術水平、維護及修障不及時影響生產。解決方案—廠區(qū)部署5G網絡，提供低時延的通信通道。在云端或邊端部署遠程運維服務系統(tǒng)，一線點檢人員可通過智能眼鏡與專家實時音視頻溝通，提升設備維護水平、縮短停機時間。智慧檢測--傳送帶巡檢、物料識別方案三方案三5G+傳送帶巡檢解決痛點—長距離傳送帶管理困難，人員難以及時發(fā)解決方案—通過5G大帶寬特性傳輸多點位高清視頻，故風險（傳送帶火災）。方案四方案四物料識別解決方案—結合5G+視頻AI技術，在入料口對物料識別，讀取物料條碼或二維碼，進行物料跟蹤，并結合標識能力，對接企業(yè)生產系統(tǒng)，實現生產過程全程可溯。智慧檢測--板材不合格品自動分揀、鋼卷表面缺陷檢測、鋼筋識別計數方案五方案五解決痛點—主要解決客戶定制板材制品的質檢。如開孔直徑、板材切割尺寸、板材表面質量。解決方案—通過5G傳輸現場高清圖像，機，匹配工藝參數，檢測孔徑、長寬尺寸、有無擦傷，劃傷，壓痕，開口，裂方案六方案六解決痛點—人工檢測難度大、準確率低、效率低通過工業(yè)相機高清視頻回傳及人工智能等技術，自動識別缺陷并標注，提高缺陷檢測工序的速度、準確率。方案七方案七漏數。解決方案—利用5G高清工業(yè)相機及人工智能等技術，不受外界光線、鋼筋截面反光及吸光影響支持，鋼筋零散及捆智慧能源--產線能源監(jiān)控與工序能耗分析預測方案一方案一產線能源監(jiān)控解決痛點—產線能源實時監(jiān)控能力不足、發(fā)現問題不及時解決方案—通過對產線能源系統(tǒng)運行數據與生產過程數據采集并進行集成，利用3D建模技術，實現生產過程中的能源介質系統(tǒng)集中監(jiān)控、在線計量、趨勢分析、診斷預警、報表生成等。方案二方案二工序能耗分析與預測解決痛點—能源利用率低解決方案—運用監(jiān)控平臺加工處理后的數據，通過數據模型與預測模型，實現單件產品能源消耗跟蹤與在線成本核算、能耗數據挖掘與評價，能源利用效率優(yōu)化與用量預測。智慧園區(qū)--園區(qū)安防監(jiān)控、智慧消防方案一方案一園區(qū)安防云視頻監(jiān)控解決痛點—廠區(qū)安全監(jiān)控覆蓋不足、監(jiān)控工作人員多且易出錯、安全隱患反饋不及時解決方案—5G無人巡檢車+固定位置攝像頭+視頻AI分析平臺打造全區(qū)立體智慧安防系統(tǒng)方案二方案二智慧消防解決痛點—不能將火警信息及時通知消防部解決方案—實時監(jiān)控園區(qū)聯(lián)網單位消防設備狀態(tài)信息，將消防設備接入智慧消防物聯(lián)網平臺，通過web端、APP端以及監(jiān)控大屏實時監(jiān)控聯(lián)網單位消防信息，防患于未然。智慧園區(qū)--廠區(qū)一級高危作業(yè)監(jiān)控和車輛安全檢查方案三方案三廠區(qū)一級高危作業(yè)監(jiān)控解決痛點—廠區(qū)多處施工檢修需要在高空高危高溫解決方案—利用5G高帶寬特性，實現無線高清視頻監(jiān)控。對檢修施工人員行為進行平臺化監(jiān)測與預警管控，安全事故預警提高30%。方案四方案四車輛安全檢查解決痛點—鋼廠鋼材丟失嚴重的問題。解決方案—在廠區(qū)車輛入口、停車場入口，通過系統(tǒng)對車輛進行安全檢查，可快速根據圖像判定車內是否裝有鋼鐵材料、危險品及違禁品等，防止鋼材丟失。智慧園區(qū)--電力線、煤氣管道無人機巡檢和智能車輛管理方案五方案五電力線無人機巡檢解決痛點—人工巡檢安全性差、工作量發(fā)現問題。電線路通道巡視、塔桿精細化巡視及缺陷識別、部分輸電線路的三維激光建模及自主巡檢航線規(guī)劃、樹障分析和紅外方案六方案六煤氣管道無人機巡檢解決痛點—空中煤氣管道人工檢修難度大、危險高。解決方案—無人機搭載氣體檢測儀、熱網絡實時傳到后臺。方案七方案七智能車輛管理解決痛點—運輸人工成本高、調度不統(tǒng)一、機車利用率低、機車油耗問題人機車。同時通過5G低時延、廣連接、高帶寬的特性保證無人駕駛的實時操作的效率?；旌蠈＞W一點/多點上云多云連接混合組網跨境互聯(lián)提供中國大陸與境外（含港澳臺）進行跨境工業(yè)邊緣云平臺邊緣云平臺依據IP、APN、端口號等識別本地網絡訪問業(yè)務流、進行本地數據分流，將數據包轉發(fā)到相關應用；將應用的下行數據封裝好發(fā)給基站，最終可以到達用戶側；支持數據融合：將網絡獨有的位置數據、用戶數據、設備標識數據與工業(yè)數據相結合，形成創(chuàng)新業(yè)務應用1中國鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)展現狀和趨勢分析2鋼鐵制造流程介紹35G智慧鋼鐵整體解決方案4鋼鐵行業(yè)實踐案例（一）--x鋼鐵x鋼鐵是一家集焦化、煉鋼、軋鋼、發(fā)電、物流、國際貿易、現代農業(yè)開發(fā)為一體的股份制企業(yè)。是“中國民營企業(yè)500強”“山西省百強民營企業(yè)”，2019年年產值283億元。作為大型鋼鐵集團,涉及來料、煉鐵、煉鋼、軋鋼、焦化、水泥等相關領域,場景復雜,各廠之間存在信息孤島的問題。x通過5G、MEC等相關技術打通廠與廠產業(yè)鏈之間的物流、信息流和數據流,解決方案體現出5G在無線化、廣連接、大帶寬、低延時方面的優(yōu)勢,MEC在算力、控制能力軟件化方面所起到的重要作用。通過泛在的5G無線化感知、AI、以及云化PLC技術使用,為傳統(tǒng)生產流程賦能,形成數據采集--分析決策--反向控制執(zhí)行的自動控制閉環(huán)管理,實現企業(yè)無人化、少人化,降低成本,提高效率和生產管理的精準度。下一步，將成立聯(lián)合實驗室,重點研究“一鍵煉鋼”等場景,賦能實現全連接工廠管理。鐵水車無人駕駛鐵水車無人駕駛焦化四大車集控焦化四大車集控皮帶智能系統(tǒng)皮帶智能系統(tǒng) 5G云視頻監(jiān)控案