長知識啦!煉鋼高爐竟有「孿生兄弟」,我們如何打造「超級鋼」?

2020-12-14 央視財經

本期提要

在《中國經濟大講堂》演講中,中國工程院院士王國棟指出,裝備智能化就是我們要把我們的裝備通過智能化的製造建設,使之變成一個智能的、能夠思考、能夠學習、能自己運行得越來越好的設備。鋼鐵行業的自動化水平是各個行業裡最高的,控制系統是最複雜的,這就需要多學科結合、多學科交叉來做研究。 更多精彩,4月19日21:30,CCTV-2央視財經頻道《中國經濟大講堂》特邀中國工程院院士王國棟,為您深度解析:《我們如何打造「超級鋼」?》

裝備智能化現在是一個熱門話題,我們鋼鐵工業和汽車上的智能製造不一樣。汽車上的智能製造是一件件往上焊,是單件生產的。而鋼鐵工業叫流程工業,流程工業都是黑箱,要想控制它是很難的。 現有的控制系統中有一個信息物理系統。假如一邊是實體高爐,另一邊是它的孿生或者是叫雙胞胎的數位化的東西。這兩個東西是通過數位化,把高爐裡啥樣給描述出來。所以,得有這個東西才能談得上智能製造,如果沒有這個「數字雙胞胎」,你想智能製造,沒門兒。

別看我們鋼鐵行業不起眼,可鋼鐵行業的自動化水平是各個行業裡最高的。比如軋鋼的系統,它是多變量、強耦合、非線性、大滯後,這些控制系統最難的特點,我們軋鋼的系統全有,它的變量上千。而且這些變量是強耦合的,都攪在一塊了,你動這個,那個又變了,在這種情況下,控制很困難。由於它很難,所以鋼鐵的控制系統是最複雜的。

我們現在需要多學科結合、學科交叉來做,起碼搞鋼鐵的是煉鐵、煉鋼、連鑄,軋制都要有專家,還得有信息專家、自動控制專家等等。按照任正非的話說,還得有物理學家、數學家和化學家,得有這些人參加,學科交叉。

另外,行業上要協調協同,鋼鐵行業和信息行業、傳感器行業都得結合起來。我們實驗室在智能化方面也做了一些工作,在上一世紀80年代、90年代,國際上像日本和德國就有一個人工智慧技術的高潮,但那個時候不像現在是成系統的,它只是某一個單個環節上的。這裡邊我們做的很重要的一項工作就和我們現在智能製造有關係。那時候我們的劉振宇老師在念博士,研究組織性能預測和控制,就是了解鋼材軋制過程中,黑箱裡邊的組織是怎麼變化的?它的性能又隨著這些變化會發生什麼樣的變化?劉振宇建立了一套模型來描述這件事。當時覺得建立模型還有限制,就採用了一種方法:人工神經元網絡,和自控系信息學院的一位博士生一起合作的。他們兩個博士生,一個是研究軋鋼的,一個是研究信息的,學科就交叉了,做組織性能預測上用這個辦法。後來寫了一篇文章,是全世界第一篇,用人工神經元網絡處理材料這樣的技術。當然那個時候還是比較初級的,不像現在這麼全面、深刻來處理這個問題。但是它是我們現在搞鋼鐵行業智能製造走出了一條路,而且這個路已經證明是可行的。所以這個技術,從劉振宇他們畢業了以後沒斷,一直到現在。

後來郭華東院士提出「大數據+大科學=大發現」。那是大數據正熱的時候,2014年、2015年的時候。我們又開了個研討會,把金屬學會的領導們,還有一些搞煉鋼、軋鋼的大咖們請來討論,大數據在我們鋼鐵行業裡能做什麼應用?我們現在搞智能製造,從過去我們就可以理解當下,同時還可以展望未來。後來這個工作有進一步的發展,現在這項工作已經申請到國家的「十三五」重大項目。在鋼鐵原材料行業裡頭,有三個重大項目是關於智能製造的項目,一個是扁平材,就是板材的,還有長型材智能製造項目,還有一個銅鋁大數據,也是智能製造項目。這三個項目都是東北大學承擔的,是我們的學校和企業一塊來做的。

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