云计算平台实现了大量数据的即时传输和高效处理，并运用数据分析模型获取海量数据的价值，为决策者提供业务数据的快速分析结果，为企业创造商业价值。
文/李欢 莫欣岳
关键词：钢铁行业 智能制造 互联网+ 物联网 云计算 大数据
智能制造适合自动化程度较高的行业，而我国钢铁行业是自动化程度最高的制造业之一，要实现由制造向“智造”的转型，钢铁企业必须将互联网技术，特别是物联网、大数据、云计算等技术充分应用在钢铁的生产、销售、管理等各个方面，以此实现我国钢铁行业的智能化转型升级。
一、物联网技术
物联网是继计算机、互联网和移动通信之后，新一代信息技术的重要组成部分。我国的钢铁行业已经有工业和信息化方面的建设经验，故物联网技术在钢铁行业有良好的应用基础。
物联网技术因其特点，在智能化建设方面发挥了极其重要的作用，结合物联网的数据集成和RFID等技术可以构建钢铁行业的物联网应用架构（如下页图1所示），从钢铁企业的生产管理、物流管理、绿色制造以及资源管理等方面，积极探索通过改善生产流程，优化生产能力，降低生产方式推动其智能化进程，实现企业的现代化发展。
1.生产管理
以迁钢炼钢厂为例，传统的钢包监控系统主要采用人工方式，工作量大、运行效率低，不能满足不断增长的生产需求。钢铁生产时的高温、强屏蔽等特殊环境，也为钢包号码、状态以及位置的获取带来困难。为了解决迁钢炼钢厂钢包管控中存在的以上问题，建立基于物联网技术的钢包管理系统，利用RFID、激光测距以及无线通信等物联网技术，将炼钢、天车等数据库与钢包管理系统相连接，开发了包括钢包跟踪模块、钢包配包模块以及钢水温度补偿模块在内的钢包控制系统，实现了对钢包的实时识别、监控、跟踪，加快了周转节奏，提高了周转效率和红包出钢率。系统投入使用后，当日产钢量达到38-48炉时，钢包周转率平均值提高0.8炉/个，典型钢种的出钢温度平均降低11.2℃，对于钢包管控效率和炼钢厂运行效率都有极大提升，值得广泛推广。
2.物流管理
基于GPS、RFID、无线传感网络等技术，为钢铁运输过程中车辆的远程跟踪定位、物资远程控制管理以及智能物流的实现提供了可能。针对钢铁企业内物流管理专业化水平、物流运输效率、智能化程度较低，协同性较差的问题，中国钢铁科技集团有限公司联合河冶科技股份有限公司对基于物联网的钢铁企业物流智能管理系统进行了设计开发。系统主要围绕物资运输需求、运输调度、运输计划、物流跟踪和仓储管理这些环节，通过促进物流的一体化管控、多平台协同运行和智能化管理，实现物流系统的高效、低成本运行，该物流管理系统在钢铁企业内运行可以有效提升钢铁运输效率，以此增强企业内部运行效率。
3.绿色制造
工业和信息化部印发的《绿色制造2016专项行动实施方案》中指出，我国虽然是制造业大国，但没有完全摆脱高投入、高消耗和高污染的发展模式，明确提出制造业要全面推行绿色制造，构建绿色制造体系。“十二五”期间宝钢、首钢等大型钢铁企业推行智能化的绿色制造技术，卓有成效，全国共淘汰炼铁产能9089万吨、炼钢产能9486万吨，重点大中型企业吨钢综合能耗（折合标准煤）由605千克下降到572千克，能源消耗总量呈下降态势，但是还有很多中小企业没有做到污染物达标排放。工信部于2016年11月14日发布了钢铁工业调整升级规划（2016-2020），要求大中小型钢铁企业全面实施绿色改造升级，将物联网等技术手段运用到生产过程中，达到节能减排的目的。
4.资源管理
宝钢集团是较早将物联网技术运用在设备资产和厂区综合管理的大型钢铁企业。物联网技术作为宝钢集团信息化系统的补充和延伸，嵌入现有的管理系统中，建成仓库库位、搬运工具以及仓储物品三合一的识别系统。此外在厂区采用网格化+重点区域监控的管控模式，对车辆、人员等植入RFID芯片，结合门禁系统，实现车辆、人员、物资以及厂区环境的综合管理，规范了生产、检修作业流程，对于厂区安全生产也有极大提升。
物联网技术是工业化与信息化深度融合发展的重要应用技术，对于实现钢铁行业生产自动化、运输智能化、管理一体化等方面具有巨大的作用，国内钢铁企业应该积极推行基于物联网的管理系统，走新型工业化道路，实现制造向“智造”的转型升级。
二、云计算和大数据
钢铁生产工艺流程漫长且复杂，在整个生产过程中会产生海量的数据，这些数据经过及时准确的处理才能挖掘出其价值，全面实现工业信息化。传统的企业单独搭建主机系统处理海量数据的方式会产生诸如投入较大、能源消耗多、管理效率低下、主机系统之间独立以及资源利用率低等问题，导致该行业大量数据只是单纯存储在硬盘上，数据的深层价值没有被挖掘出来，使得企业信息化的进程陷入停滞。此外，企业为进一步实现信息化，又引入了各种各样的服务器、硬件和设备，加剧了资源的消耗。
针对钢铁企业存在的这些问题，云计算平台实现了大量数据的即时传输和高效处理，并运用数据分析模型获取海量数据的价值，为决策者提供业务数据的快速分析结果，为企业创造商业价值。
钢铁企业等大型制造业的私有云整体建设框架（如图2所示）主要由基础架构即服务IaaS（Infrastructure as a Service）、平台即服务PaaS（Platform as a Service）和应用即服务SaaS（Software as a Service）三层架构以及云计算管理平台组成。
宝钢结合上海宝信软件公司的云平台建设思想，建设宝钢私有云平台。其云计算平台制定了规范的原则，统一规划、集中建设、分步实施。在起步期，控制孤立系统的规模对设备物理集中、资源统一分配；在过渡期，为新建系统提供PaaS服务，迁移系统提供IaaS服务；在发展期，提供SaaS、PaaS为主的云服务，对内实现中心间互备，对外可以向社会提供云服务。总体来看，宝钢私有云投运以来，为集团内各子公司提供了近百套PaaS服务环境，同时，云中心也开始试点对外提供云服务。
以上云计算是以PC为基础的，随着无线通信技术的发展，出现了基于手机等移动终端的云计算服务，形成了集成无线通信和云计算两项技术的移动云计算。相比以PC为基础的云计算，移动云计算具有其独特的优势，如设备和管理成本较低，数据存取操作便捷，智能化的均衡负载等。移动互联网的这些优势对于钢铁企业信息化的进一步精细化管理起到了巨大的作用。
钢铁企业移动云计算的应用并不广泛，所以探索这方面的应用在钢铁企业具有巨大的前景。宝钢提出基于移动云计算架构的钢铁企业私有云平台（如上页图3所示）包括三层结构：移动终端层、网络传输层和应用层。
钢铁行业云平台采用云计算和大数据的前沿技术，突破了传统主机系统处理海量数据的瓶颈，实现了资源的统一管理，对数据进行高速有效的处理，并将可用信息反馈给决策者，有效解决了资金投入、能源消耗和资源利用之间的矛盾。
三、智能制造技术在我国钢铁行业应用中存在的问题和对策
智能制造技术在我国钢铁行业的推进过程中取得了显著成效，但同时也存在一些问题亟待解决。一是我国钢铁企业发展层次不一，统一推行智能制造难度较大，且钢铁企业集中度低导致了严重的信息孤岛问题；二是受钢铁企业管理理念、城市发展水平等方面的制约，大多钢铁企业缺乏智能制造方面的专业人才；三是我国钢铁行业在智能系统的设计、开发和管理等方面的创新能力较弱，使用的多数软件和技术还处于较低层次，带来的工业产值的增加也不高。
针对上述问题，建议采取的策略如下：一是政府支持，企业配合，实现大中小各级钢铁企业统一规划，推动跨企业、跨部门的资源整合及业务协同；二是政府加大政策扶持，企业提高对信息化建设的重视程度，吸引更多国内外高层次人才投入到信息化建设中；三是加强企业和高校、科研院所的合作，推动产学研一体化建设，吸收、转化最新研究成果，实现协同创新。■
本文系国家自然科学基金面上项目（编号41475008）的阶段性研究成果。
主要参考文献
[1] 左世全.美国推进智能制造对我国的启示[J].中国国情国力,2016(6).
[2] 蔡峻,吕冬瑞,汪红兵.基于物联网技术的钢包管控系统开发与应用[J].冶金信息导刊,2015,(6).
[3] 王懿,张小坡,郑业宁,等.钢铁企业厂内运输物流智能管理系统[J].计算技术与自动化,2016(2).
作者单位
李 欢 兰州大学信息科学与工程学院
莫欣岳 兰州大学大气科学学院
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