南京鋼鐵股份基于數(shù)字孿生的一體化運(yùn)營管理

為了滿足企業(yè)管理提升需求，提高企業(yè)綜合競爭力，南鋼依據(jù)“中國制造2025”提出的“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，并結(jié)合“兩化融合”戰(zhàn)略思想，提出企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，旨在通過智能制造的規(guī)劃與實(shí)施，引領(lǐng)企業(yè)進(jìn)行管理的變革與業(yè)務(wù)提升，推進(jìn)以“智慧南鋼”為核心理念的南鋼智慧運(yùn)營中心建設(shè)，形成企業(yè)級的一體化數(shù)字運(yùn)營管理平臺——南鋼智慧運(yùn)營中心。

南鋼智慧運(yùn)營中心，是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建的集制造、經(jīng)營、生態(tài)于一體的數(shù)智化管理平臺，該中心以“生產(chǎn)高效管控、異常極速響應(yīng)”為主線，從原料進(jìn)廠、煉鐵、鐵調(diào)、煉鋼、軋鋼到成品出庫進(jìn)行鋼鐵生產(chǎn)全流程追蹤管控，結(jié)合生產(chǎn)、能源、物流、設(shè)備、環(huán)保、安全、質(zhì)量、安防等八個(gè)管控模塊以及營銷、成本、研發(fā)、采購四個(gè)經(jīng)營模塊進(jìn)行協(xié)同聯(lián)動、高效運(yùn)行；面對各類應(yīng)急事件對接現(xiàn)場視頻、應(yīng)急預(yù)案、相關(guān)部門等，實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保、消防、交通等應(yīng)急處置全鏈路極速響應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了企業(yè)運(yùn)營管控從傳統(tǒng)到數(shù)字、從離散到集約、從多層級到一體化的轉(zhuǎn)變，大幅度提升公司生產(chǎn)組織的應(yīng)急能力和異常協(xié)調(diào)處理能力，不斷提升企業(yè)的運(yùn)營管控能力。

基于數(shù)字孿生的一體化運(yùn)營管理背景

加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，滿足一體化運(yùn)營管理能級提升的需要

截至2021年11月底，國內(nèi)已有約80%的鋼鐵企業(yè)在推進(jìn)智能制造，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成效初顯。但整體來看，目前我國鋼企數(shù)字化轉(zhuǎn)型仍面臨較多挑戰(zhàn)。工信部印發(fā)的《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》指出，鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型以工藝優(yōu)化為切入點(diǎn)，加速向設(shè)備運(yùn)維智能化、生產(chǎn)工藝透明化、供應(yīng)鏈協(xié)同全局化、環(huán)保管理清潔化等方向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

突破傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)痛點(diǎn)，提升企業(yè)管理水平的內(nèi)在需求

隨著信息化的發(fā)展，近年來南鋼建設(shè)了諸多信息化系統(tǒng)，例如ERP、生產(chǎn)MES、能源EMS、設(shè)備管理等，但這些系統(tǒng)相互獨(dú)立，信息孤島較多，協(xié)同不足，缺乏一個(gè)從原料、煉鐵、煉鋼、軋鋼至成品出庫的全流程運(yùn)營管控平臺。各級人員無法及時(shí)全面的掌握現(xiàn)場生產(chǎn)異常情況，缺乏對整體生產(chǎn)流程的宏觀量化觀測，無法及時(shí)的對影響生產(chǎn)的異常因素做出恰當(dāng)?shù)奶幚?，無法及時(shí)評估和制定后續(xù)生產(chǎn)策略。

基于數(shù)字孿生的一體化運(yùn)營管理主要做法

明確一體化運(yùn)營管理建設(shè)目標(biāo)，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)

南鋼智慧運(yùn)營中心，主要依托南鋼已有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，利用新一代數(shù)字技術(shù)，結(jié)合南鋼的工藝技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)成鋼鐵企業(yè)基于數(shù)字孿生的一體化運(yùn)營管理平臺，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營、采購、市場等各領(lǐng)域的橫向到邊、縱向到底的大數(shù)據(jù)決策、無邊界協(xié)同、智能化運(yùn)營，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營管控從傳統(tǒng)到數(shù)字、從離散到集約、從多層級到一體化的轉(zhuǎn)變，成為國際一流的企業(yè)運(yùn)營生態(tài)體系，最終形成一個(gè)融入客戶基因、創(chuàng)新基因、數(shù)字基因、綠色基因的企業(yè)“智慧生命體”。

建立項(xiàng)目組織，規(guī)范建設(shè)流程

為保障南鋼智慧中心項(xiàng)目管理與建設(shè)的順利實(shí)施，成立了由公司董事長掛帥，各部門主管組成的項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)組，負(fù)責(zé)項(xiàng)目方案及相關(guān)決策的審定、檢查工作進(jìn)度、審批人員及獎勵(lì)方面的資源等。領(lǐng)導(dǎo)組下設(shè)推進(jìn)辦公室和十三個(gè)業(yè)務(wù)工作組。推進(jìn)辦公室設(shè)在制造部，十三個(gè)工作組分別由業(yè)務(wù)相關(guān)部門的分管領(lǐng)導(dǎo)牽頭組成。各事業(yè)部進(jìn)行工藝技術(shù)和采集數(shù)據(jù)的支撐，金恒科技承接項(xiàng)目的具體開發(fā)實(shí)施。

基于數(shù)字孿生技術(shù)，建設(shè)一體化運(yùn)營平臺

1、重構(gòu)業(yè)務(wù)流程，提高協(xié)同效率

智慧運(yùn)營中心建設(shè)本身就是企業(yè)運(yùn)營管控體系重新梳理優(yōu)化的過程，未建設(shè)智慧運(yùn)用中心前，生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量、物流等業(yè)務(wù)管控都是分散在各相關(guān)的業(yè)務(wù)部門單獨(dú)進(jìn)行。部門之間、部門內(nèi)部通過簡單的電話、OA、ERP、紙質(zhì)或微信等方式進(jìn)行信息傳達(dá)，無法實(shí)現(xiàn)橫向到邊、縱向到底的實(shí)時(shí)信息交互、異常預(yù)警、業(yè)務(wù)協(xié)同，在智慧運(yùn)營中心實(shí)施過程中，進(jìn)行了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)梳理，整合數(shù)據(jù)資源，建立優(yōu)化模型，實(shí)時(shí)分析預(yù)警，不同業(yè)務(wù)之間高效信息傳遞，有效提升了運(yùn)營效率。

2、構(gòu)建數(shù)字孿生，達(dá)成生產(chǎn)全局可視化

利用新一代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)，基于專業(yè)的3D可視化軟件平臺，構(gòu)建鋼鐵企業(yè)從原料到成品的全工序數(shù)字孿生體，整合南鋼各條生產(chǎn)線的生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，通過“云邊端鏈”的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)成本、算力、時(shí)延等方面最優(yōu)權(quán)衡，并將模型、算法、區(qū)塊鏈、5G等技術(shù)嵌入到人機(jī)交互、企業(yè)運(yùn)營、產(chǎn)業(yè)協(xié)作的每個(gè)環(huán)節(jié)，最大限度利用數(shù)據(jù)能力。

3、通過數(shù)字孿生場景，實(shí)現(xiàn)一體化管控

通過三維的數(shù)字孿生場景，展現(xiàn)原料、煉鐵、鐵調(diào)、煉鋼、軋鋼、成品六大集群的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營全流程可視化交互，從而讓冰冷的數(shù)據(jù)產(chǎn)生溫度，從視覺效果上降低了工作人員的理解難度。數(shù)據(jù)管理方式也突破了時(shí)間和空間的局限性，打破了平常的數(shù)據(jù)孤島，形成一個(gè)信息互相協(xié)同的科學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，便于掌握整體的生產(chǎn)經(jīng)營動態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速分析，達(dá)到預(yù)知、預(yù)判、預(yù)調(diào)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測、預(yù)警、聯(lián)動、響應(yīng)，從而輔助管理者駕馭數(shù)據(jù)、洞悉價(jià)值、提高決策效率和能力，保證生產(chǎn)經(jīng)營穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)原料、鐵鋼、能源等供需平衡，生產(chǎn)經(jīng)營降本增益。

六大生產(chǎn)集群，全面提升全流程管控精準(zhǔn)性

1、原料集群，實(shí)現(xiàn)原輔燃料供需無縫銜接

通過先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、信息化等技術(shù)將在途的船只、火車、汽車的品種、重量等信息采集到公司大數(shù)據(jù)平臺，同時(shí)將原燃料采購訂單、廠內(nèi)庫存及原燃料消耗數(shù)據(jù)分別從ERP,MES中取到公司大數(shù)據(jù)平臺，通過物料跟蹤及匹配算法，將耗用信息與物流信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行跟蹤數(shù)據(jù)準(zhǔn)備供展現(xiàn)層進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用。通過預(yù)設(shè)的可配置的規(guī)則對在途、港口庫存等信息進(jìn)行報(bào)警預(yù)警，并將結(jié)果推送給可視化層展示。對國外、江海港、鐵運(yùn)等在途品種、數(shù)量實(shí)時(shí)跟蹤，到達(dá)時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)測，為港口、碼頭調(diào)運(yùn)計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支撐；根據(jù)在途預(yù)計(jì)到達(dá)量、接卸計(jì)劃、廠內(nèi)耗用預(yù)測廠內(nèi)庫存量。

2、煉鐵集群，模型預(yù)測出鐵支撐鐵鋼平衡

實(shí)時(shí)掌控?zé)Y(jié)、球團(tuán)、焦?fàn)t、高爐等工序的生產(chǎn)狀況、設(shè)備運(yùn)行狀況、關(guān)鍵工藝參數(shù)、鐵水質(zhì)量信息、能介產(chǎn)耗數(shù)據(jù)，原料庫存實(shí)績、生產(chǎn)業(yè)績指標(biāo)，為鐵鋼平衡、能源平衡提供決策依據(jù)，包含工序生產(chǎn)情況監(jiān)控、工序關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)監(jiān)控、工序統(tǒng)計(jì)報(bào)表、能介產(chǎn)耗、預(yù)測管理等。

3、鐵調(diào)集群，全流程跟蹤提高鐵水運(yùn)輸效率

實(shí)時(shí)監(jiān)控鐵水生產(chǎn)及流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中的出鐵信息、鐵水罐運(yùn)行位置及狀態(tài)信息，對鐵水運(yùn)輸中存在的隱患因素進(jìn)行預(yù)警，建立鐵水運(yùn)輸智能決策模型，給予調(diào)度人員去向建議，為鐵鋼平衡提供決策支撐，主要包括全流程鐵水罐、機(jī)車的布局及狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤，自動預(yù)測預(yù)判鐵水罐到達(dá)煉鋼區(qū)域的時(shí)間及重量，多系統(tǒng)聯(lián)動、實(shí)現(xiàn)鐵水質(zhì)量、溫度與煉鋼工序的提前匹配等。

4、煉鋼集群，橫向調(diào)配實(shí)現(xiàn)鐵鋼柔性銜接

通過數(shù)采平臺將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息、計(jì)劃完成率、檢修/生產(chǎn)計(jì)劃等采集到工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺。對轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄各工序的物料跟蹤信息、關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控預(yù)警。對煉鋼區(qū)域轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄、計(jì)劃量、完成進(jìn)度、冶煉周期、鐵水消耗、廢鋼消耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時(shí)掌控轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉、連鑄機(jī)生產(chǎn)狀況和生產(chǎn)實(shí)績，為鐵水調(diào)進(jìn)、鐵水分流、煉鋼連鑄柔性銜接提供決策依據(jù)，達(dá)到穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)的目的。

5、軋鋼集群，訂單產(chǎn)品全流程管控支撐合同交付

通過數(shù)采平臺將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息、工藝參數(shù)、設(shè)備故障預(yù)警、作業(yè)率統(tǒng)計(jì)、計(jì)劃完成率、檢修/生產(chǎn)計(jì)劃、訂單信息等采集到工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，在大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)上對加熱爐，軋機(jī)等各工序的物料跟蹤信息、關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)、關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控預(yù)警，對軋機(jī)作業(yè)率、成材率、合格率、熱裝熱送率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對各工序的生產(chǎn)計(jì)劃及生產(chǎn)計(jì)劃完成進(jìn)度，重點(diǎn)工藝參數(shù)，能源介質(zhì)產(chǎn)耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為區(qū)域生產(chǎn)管控提供決策支持。

6、成品集群，大數(shù)據(jù)賦能優(yōu)化倉儲結(jié)構(gòu)

通過先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、信息化等技術(shù)將工單生產(chǎn)入庫的存貨信息、生產(chǎn)到入庫的在制品/半成品檢驗(yàn)信息、銷售發(fā)貨、物流預(yù)約、出庫和運(yùn)輸信息采集到公司大數(shù)據(jù)平臺，同時(shí)將產(chǎn)成品存貨、存貨重量、副產(chǎn)品發(fā)貨信息分別從ERP,MES中取到公司大數(shù)據(jù)平臺，供上層應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及展現(xiàn)。在工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)上，通過產(chǎn)成品、在制品、副產(chǎn)品的出入庫跟蹤，將生產(chǎn)信息、發(fā)貨信息、銷售信息與物流信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行跟蹤數(shù)據(jù)準(zhǔn)備供展現(xiàn)層進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用

鋼鐵企業(yè)基于數(shù)字孿生的一體化運(yùn)營管理實(shí)施成效

圍繞“極致高效”，運(yùn)營效率持續(xù)提升

南鋼智慧中心搭建南鋼工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字孿生運(yùn)營平臺，為公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供關(guān)鍵的平臺設(shè)施，建設(shè)公司級數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，支撐橫向到邊、縱向到底的數(shù)據(jù)采集與治理藍(lán)圖，涵蓋南鋼生產(chǎn)制造、經(jīng)營生態(tài)的一體化管控體系，沉淀各業(yè)務(wù)模塊的規(guī)則庫、模型庫、預(yù)案庫，形成具有南鋼特色的運(yùn)營管控模式。

圍繞“降本增益”，經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)提升

南鋼是行業(yè)領(lǐng)先的高效率、全流程鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，南鋼堅(jiān)持科創(chuàng)引領(lǐng)驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，構(gòu)建以鋼鐵新材料為核心的相互賦能、符合成長的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈，將南鋼打造成為具有全球競爭力的先進(jìn)材料智造商。以“一切業(yè)務(wù)數(shù)字化，一切數(shù)字業(yè)務(wù)化”為方向，始終秉持高質(zhì)量發(fā)展理念，全速推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。實(shí)施基于數(shù)字孿生的智慧運(yùn)營體系，為南鋼借助智能制造力量實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。通過一體化高效協(xié)同，全年同比降低工序成本4.8億元。能源系統(tǒng)持續(xù)推進(jìn)節(jié)能減排，噸鋼綜合能耗、電耗等重點(diǎn)指標(biāo)創(chuàng)歷史紀(jì)錄，噸鋼綜合能耗穩(wěn)定。在中國企業(yè)500強(qiáng)榜單上，南鋼的排名上升到141位，江蘇上榜企業(yè)上升到第6位。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。