“數(shù)據(jù)科學(xué)、數(shù)字技術(shù)是解決鋼鐵全流程‘黑箱’等生產(chǎn)不確定性問題最好的一把鑰匙。同時，鋼鐵行業(yè)全流程‘黑箱’生產(chǎn)又是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的最佳場景。”11月23日，中國工程院院士、東北大學(xué)教授王國棟表示，現(xiàn)今，信息技術(shù)和數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展強力支撐鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，成為鋼鐵行業(yè)崛起的一個重要機遇。

他介紹，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，正式宣告了數(shù)據(jù)時代的來臨。在數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)成為社會發(fā)展的重要驅(qū)動力，成為全球新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點、改變國際競爭格局的新變量?！八裕覀儗τ跀?shù)據(jù)這個新的生產(chǎn)要素要給予充分的重視?！彼赋觯ㄟ^數(shù)據(jù)/機器學(xué)習進行數(shù)據(jù)分析，成為數(shù)據(jù)時代解決不確定性問題最強有力的科學(xué)方法。

“鋼鐵行業(yè)全流程生產(chǎn)都是‘黑箱’，包括高爐里的鐵水、轉(zhuǎn)爐里的鋼水、連鑄坯與軋件內(nèi)部復(fù)雜的組織等，具有嚴重的不確定性，看不見、摸不著，更測不了，但又事關(guān)鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、工序穩(wěn)定性、成本、生態(tài)等最核心問題?！睂Υ怂赋觯撹F行業(yè)只有進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，才能突破這些不確定性問題，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

鋼鐵行業(yè)自身生產(chǎn)特色和數(shù)據(jù)時代發(fā)展特點的契合度極高。王國棟分析道，一方面，鋼鐵行業(yè)有著發(fā)達的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)，更有著大量的數(shù)據(jù)積累。這些數(shù)據(jù)中蘊含著企業(yè)生產(chǎn)過程的全部規(guī)律，是關(guān)鍵的生產(chǎn)要素。由此可見，鋼鐵行業(yè)在充分利用豐富的數(shù)據(jù)資源、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化方面具有巨大潛力。作為世界上最先進、最高級的智能系統(tǒng)，信息物理系統(tǒng)特別強調(diào)，我們對于物理世界進行的分析計算，不僅僅深深嵌入到系統(tǒng)的每一個相互連通的物理組件中，甚至可能嵌入到物料中。因此，作為流程工業(yè)的鋼鐵行業(yè)可以針對物料建模，即建立物料的數(shù)字孿生，并將得到的數(shù)字孿生用于反饋控制，形成閉環(huán)賦能的信息物理系統(tǒng)。相較制造業(yè)來說，這一點是鋼鐵等材料行業(yè)解決不確定性的特有優(yōu)勢。

“因此，我們要萬分珍惜這個優(yōu)勢，要充分發(fā)揮這個優(yōu)勢，搶先建設(shè)和應(yīng)用信息物理系統(tǒng)?！蓖鯂鴹澾M一步介紹，這個信息物理系統(tǒng)的底層是原位分析系統(tǒng)，主要包括兩個部分。第一部分是實驗工具，包括實驗室的儀器設(shè)備、中試裝備和生產(chǎn)線裝備。第二部分是計算工具，包括機器學(xué)習、深度學(xué)習和數(shù)據(jù)分析。實際生產(chǎn)線等實驗工具提供狀態(tài)感知的數(shù)據(jù)，由計算工具對這些數(shù)據(jù)進行實時分析，分析的結(jié)果是可以對過程進行預(yù)測的數(shù)字孿生，再用數(shù)字孿生對過程進行優(yōu)化設(shè)定，給出科學(xué)決策，并反饋賦能實現(xiàn)精準執(zhí)行。這樣就形成了基于數(shù)據(jù)自動流動的狀態(tài)感知、實時分析、科學(xué)決策、精準執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系。

這個系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)驅(qū)動的特征?！斑@意味著我們的控制模型由機理或經(jīng)驗驅(qū)動的傳統(tǒng)模型轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)字孿生模型。”王國棟對比分享了傳統(tǒng)機理模型驅(qū)動與數(shù)據(jù)驅(qū)動的控制系統(tǒng)架構(gòu)之間的不同，以及后者的巨大優(yōu)勢。

他介紹道，以往機理驅(qū)動的過程控制數(shù)學(xué)模型是將傳感器信號匯集到定序器等下位計算機后，經(jīng)過多個傳感器的邏輯運算、閾值處理等，分層地匯集到上位計算機，常常不得不舍棄大量數(shù)據(jù)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，大數(shù)據(jù)的分析和運用是非常困難的。而數(shù)據(jù)驅(qū)動的系統(tǒng)能夠有效且公平地收集與處理所有數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)/機器學(xué)習，建成數(shù)字孿生過程控制模型。這樣一來，就可以將底層傳感器得到的信息，直接送到大數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過處理后用機器學(xué)習來進行運算，得到數(shù)字孿生模型，并將這個數(shù)字孿生模型送到邊緣決策系統(tǒng)進行決策，最后再將決策結(jié)果送回到底層執(zhí)行機構(gòu)，完成閉環(huán)?！爱斎?，數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)中心，不僅可以存儲數(shù)據(jù)，還必須具有數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)?shù)據(jù)進行提取、轉(zhuǎn)換和加載，以滿足下一步機器學(xué)習的需求?！彼貏e說道。

王國棟認為，鋼鐵行業(yè)必須與數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字技術(shù)相融合，發(fā)揮鋼鐵行業(yè)應(yīng)用場景和數(shù)據(jù)資源的優(yōu)勢，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為載體、以底層生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)感知和精準執(zhí)行為基礎(chǔ)、以邊緣過程設(shè)定模型的數(shù)字孿生化和CPS(信息物理系統(tǒng)）化為核心、以數(shù)字驅(qū)動的云平臺為支撐，建設(shè)鋼企數(shù)字化創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施，加速建設(shè)數(shù)字鋼鐵。

同時，他根據(jù)產(chǎn)學(xué)研深度融合的實踐，介紹了企業(yè)建設(shè)數(shù)字鋼鐵的經(jīng)驗。一是信息采集與精準執(zhí)行是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，是必備項，不完全、不完善的要先補課。二是軟件定義。主要指軟件改造，硬件可以利用已有的系統(tǒng)，將大幅降低數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成本、提高轉(zhuǎn)型效率。三是數(shù)據(jù)驅(qū)動。采用數(shù)據(jù)/機器學(xué)習方法對數(shù)據(jù)進行運算，可以將機器學(xué)習的模型做到標準化，以實現(xiàn)對不同規(guī)模的裝置采用各自的數(shù)據(jù)處理來建成最終的用于控制的數(shù)據(jù)孿生模型，便于推廣、掌握、共享，有助于縮短工期、降低成本。四是數(shù)據(jù)驅(qū)動采用雙層架構(gòu)，容易實現(xiàn)離線調(diào)試—在線并行—實時上線，可避免風險，系統(tǒng)可快速由傳統(tǒng)系統(tǒng)過渡為數(shù)字化系統(tǒng)。

隨后，王國棟指出，鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型須攻克的一系列關(guān)鍵共性技術(shù)，其中包括數(shù)據(jù)驅(qū)動的IT系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)驅(qū)動的信息感知、數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學(xué)分析、數(shù)字驅(qū)動的智慧決策、數(shù)據(jù)驅(qū)動的回饋賦能、制造主流程及一體化的虛擬模型與實際過程實時融合的CPS化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的資源配置與管理云平臺、自動化系統(tǒng)補課、軟件定義、軟件、網(wǎng)絡(luò)、安全和系統(tǒng)開發(fā)與上線。

“鋼鐵行業(yè)要充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應(yīng)用場景優(yōu)勢，促進數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟深度融合，建設(shè)鋼鐵創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施，加速鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，增強企業(yè)核心競爭力，賦能高質(zhì)量發(fā)展，打造新動能，將中國鋼鐵行業(yè)建設(shè)成為國際領(lǐng)先的工業(yè)集群?！蓖鯂鴹澴詈笳f道。

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