林若虛｜文

目前我國有色金屬冶煉行業(yè)智能建設(shè)的推進步伐較為緩慢，為了有效指導有色金屬冶煉行業(yè)智能建設(shè)，急需出臺相關(guān)建設(shè)標準作為指導。在標準的編制過程中需切實以目前國內(nèi)冶煉企業(yè)的智能化進程為依據(jù)，發(fā)揮典型企業(yè)的引領(lǐng)作用，并正確引導企業(yè)充分認識標準化工作在智能化建設(shè)和智能化建設(shè)標準編寫過程中的重要性。

隨著目前全球科技的高度發(fā)展和進步，新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加緊孕育興起，而受全球經(jīng)濟一體化的影響，我國制造業(yè)也面臨這種變革的劇烈沖擊，亟須尋求產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級以適應這種快速發(fā)展所帶來的影響。智能化已成為制造業(yè)向高速、高效運行發(fā)展的重要趨勢。發(fā)達國家如德國，便于2011年提出了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，其核心目的是提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪的工業(yè)革命中占據(jù)先機，而這一概念的三大主題便是“智能工廠”“智能生產(chǎn)”和“智能物流”。為了實施制造強國戰(zhàn)略，我國也于2015年提出《中國制造2025》（國發(fā)[2015]28 號），旨在利用強有力的統(tǒng)籌規(guī)劃和前瞻部署，力爭通過三個十年的努力，把我國建設(shè)成為引領(lǐng)世界制造業(yè)發(fā)展的制造強國，其中提及的五大工程中即包括智能制造工程和高端裝備創(chuàng)新工程等方面。2016年，工業(yè)和信息化部、財政部聯(lián)合制定了《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016 ～2020年）》，以配合《中國制造2025》的貫徹落實，將發(fā)展智能制造作為長期堅持的戰(zhàn)略任務(wù)。因此，推動我國制造業(yè)的智能化建設(shè)進程，不僅能夠有效縮短產(chǎn)品周期，提高生產(chǎn)效率和降低運營成本，同時也有助于提高制造業(yè)供給結(jié)構(gòu)的靈活性，加速產(chǎn)業(yè)的整體升級，極大地提高我國企業(yè)在全球的競爭力，具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

國內(nèi)典型冶煉企業(yè)智能建設(shè)近況

有色金屬冶煉行業(yè)同樣隸屬于制造業(yè)范疇。冶煉行業(yè)的智能制造建設(shè)對企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提高核心競爭力的意義重大。但當前，我國在有色金屬行業(yè)智能冶煉建設(shè)方面的進度較為緩慢。而針對有色金屬智能冶煉建設(shè)，企業(yè)具有各自不同的思路，與此同時，建設(shè)的內(nèi)容與途徑也各不相同。雖然近年來在冶煉數(shù)字化和自動化普及程度上取得了一定的進展，但仍缺乏科學、統(tǒng)一的建設(shè)規(guī)劃。

以江西銅業(yè)集團有限公司貴溪冶煉廠為例，它是國家“六五”期間22 個成套引進項目之一，閃速爐作業(yè)率、銅冶煉綜合回收率均達到世界第一，噸銅綜合能耗位列世界第二。目前，陰極銅的產(chǎn)能達到102 萬噸/年，且環(huán)保排放指標遠優(yōu)于國家標準。貴溪冶煉廠目前的智能化建設(shè)架構(gòu)分為五個層級，從底層至頂層（L1 ～L5）依次為數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)、應用系統(tǒng)、經(jīng)營管理系統(tǒng)及智能決策。其中，L1 至L3 層級的數(shù)字化程度較高，即數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控系統(tǒng)可基本達到控制的自動化。目前已實施的項目分為信息化、網(wǎng)絡(luò)化、在線檢測及裝備自動化的智能升級改造三個部分。其中，在極板智能轉(zhuǎn)運及質(zhì)檢、電解智能化始極片剝片、硫酸銅自動包裝和存儲及尾礦無人行車改造等工序中，已基本實現(xiàn)無人值守的高度自動化操作，可大幅降低人力成本，切實提高生產(chǎn)效率。

但目前，總結(jié)實際經(jīng)驗，在智能建設(shè)方面仍然存在以下較為明顯的問題：

缺乏整體建設(shè)框架的搭建。目前企業(yè)仍以分塊建設(shè)的模式，根據(jù)實際需求的優(yōu)先級進行分系統(tǒng)的數(shù)字化及自動化推進，暫無全局性的統(tǒng)籌規(guī)劃。

冶煉工序的自動化普及率相對較低。同時，從安全生產(chǎn)的角度出發(fā)，數(shù)字化控制的實施較為困難，支撐冶煉工藝的智能裝備及檢測設(shè)備也并不成熟；目前主要仍以現(xiàn)有設(shè)備的自動化改造為主，而無法直接采用新型的智能冶煉設(shè)備；車間級的數(shù)字化實施過程仍然存在瓶頸。

信息化系統(tǒng)建設(shè)涉及范圍較寬，系統(tǒng)龐雜，在各系統(tǒng)之間、在上下游組織之間并沒有形成一個高效的數(shù)據(jù)交互模式，信息的采集與傳輸不暢。

冶煉行業(yè)信息化、自動化、智能化相關(guān)人才欠缺；建設(shè)過程中的需求較多且較難統(tǒng)一布局；方案的可行性論證周期較長，實施存在一定的滯后性。

以上便是江銅集團貴溪冶煉廠在冶煉智能建設(shè)過程中所遇到的阻力及所處的困境，而對于世界錫生產(chǎn)企業(yè)中產(chǎn)業(yè)鏈最長、最完整的企業(yè)云南錫業(yè)集團（控股）有限責任公司而言，同樣存在類似的問題。以錫冶煉系統(tǒng)為例，目前云錫集團采用的富氧熔煉技術(shù)已基本實現(xiàn)了對入爐配料、爐體溫度、蒸汽壓力等各過程參數(shù)的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和自動調(diào)節(jié)與控制；在電熱連續(xù)結(jié)晶、真空爐的焊錫真空蒸餾脫鉛、煙化爐處理爐渣及低錫物料技術(shù)、余熱發(fā)電及制酸工藝流程中也實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化，在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。但在老舊工廠的智能化建設(shè)規(guī)劃方面，仍然缺乏頂層設(shè)計，這也導致了一些自動化、智能化工藝及設(shè)備無法實施和運行。與此同時，冶煉工藝的特殊性導致信息孤島、自動化孤島及信息系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)之間的孤島效應明顯，這也直接導致了企業(yè)兩化融合進度緩慢，嚴重影響智能化建設(shè)的推進速度。由此可見，對于冶煉行業(yè)而言，智能化升級的成本非常高，而這里值得關(guān)注的是目前國內(nèi)急缺智能化設(shè)備及相關(guān)配套工藝的優(yōu)質(zhì)品牌，受制于國外供應商，十分不利于整體冶煉行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級。

智能極板轉(zhuǎn)運系統(tǒng)

典型冶煉企業(yè)智能化特征分析

根據(jù)智能化程度的分類依據(jù)，有色金屬冶煉行業(yè)智能化建設(shè)同樣可分為三個層級，即數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化（信息化）和智能化?；谖覈湫陀猩饘僖睙捚髽I(yè)智能建設(shè)的總體情況進行分析，從數(shù)字化這一層級出發(fā)，相關(guān)企業(yè)從物料運輸、原料配比、工藝管控、數(shù)據(jù)收集等底層工序流程，到頂層的實時監(jiān)控與反饋等均已基本實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展，如江銅集團的無人化陽極銅板輸運系統(tǒng)及硫酸銅自動包裝系統(tǒng)、云錫集團錫冶煉煙氣回收和處理的自動集散控制系統(tǒng)等。這也是實現(xiàn)企業(yè)智能化建設(shè)的前提和基礎(chǔ)，與此同時，相對于后兩個層級，這也是國內(nèi)冶煉行業(yè)相對容易實現(xiàn)的一個層級。

從網(wǎng)絡(luò)化（信息化）這一層級出發(fā)，目前，部分企業(yè)具備從數(shù)據(jù)采集，到數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)應用的較為完整的信息分析和傳輸系統(tǒng)，如江銅建有國家B 級標準的數(shù)據(jù)中心，能夠為工廠提供高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸通道；云錫集團的檢驗數(shù)據(jù)平臺也可通過不同工作站間數(shù)據(jù)的匯總對物料狀態(tài)進行實時分析并給出快速、準確的分析。目前的難點在于，在網(wǎng)絡(luò)化推進的過程中，仍然存在頂層組織管理信息化數(shù)據(jù)與底層生產(chǎn)工藝信息化數(shù)據(jù)之間的交互和銜接不暢等問題，具體表現(xiàn)為現(xiàn)場采集的信息數(shù)據(jù)整體利用率較低，缺乏足夠的數(shù)據(jù)積累，導致無法建立完備的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；頂層管理系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)分析和發(fā)出決策后，底層控制系統(tǒng)無法作出有效反饋并對決策進行執(zhí)行操作。以上問題進一步阻礙了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的進程，因此全面普及生產(chǎn)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，促進數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化的融合發(fā)展，是實現(xiàn)智能化的重要過渡階段。

在最高層級，國內(nèi)冶煉企業(yè)目前仍然無法有效和全面地推進各子系統(tǒng)的智能化改造和建設(shè)，也就是說，目前國內(nèi)冶煉行業(yè)的智能化整體水平較低，這與冶煉行業(yè)本身的行業(yè)特性息息相關(guān)。冶煉工藝本身存在數(shù)據(jù)波動較大、難以建立和簡單套用數(shù)據(jù)和經(jīng)驗模型、工況環(huán)境惡劣、設(shè)備穩(wěn)定性要求甚高、數(shù)據(jù)采集難度較大等不確定因素與難點。這些缺陷也通過不斷放大逐漸引申至數(shù)據(jù)分析與控制層面，如熔煉爐爐膛內(nèi)部燃燒與熱力學模型無法通過計算與預測給出相對較為匹配的數(shù)據(jù)結(jié)果；撈渣機械臂長期處于高溫環(huán)境下運行穩(wěn)定性受到影響，仍需進行人工除渣工序；重要工序仍需通過人工干預和操作進行，而受制于安全等因素無法進行實時遠程操控等。因此，在人員介入較多的情況下，數(shù)據(jù)的人工采集與自動采集、人工上傳與自動上傳、人工甄別與自動甄別、人工決策與自動決策之間均存在數(shù)據(jù)對接過程中的誤解和偏差。

智能化具有較為明顯的四個特征點，即自感知、自決策、自控制和自學習，這四個特征點是逐級遞進的。目前，自感知可通過先進的儀表監(jiān)控系統(tǒng)和高效的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，而典型企業(yè)也均可通過實時監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對各原料車間、生產(chǎn)車間、運輸系統(tǒng)、廠區(qū)全景等的自動監(jiān)控，但由自感知向自決策發(fā)展的過程則存在較大的困難和較多的問題。智能化的重要表現(xiàn)即系統(tǒng)可通過大數(shù)據(jù)分析，對一些常規(guī)和突發(fā)事件進行判斷和決策，隨后可通過智能化過程自動對其進行反饋操作，通過糾錯使系統(tǒng)維持正常的運行模式，如電解槽短路識別系統(tǒng)便可利用熱成像技術(shù)對發(fā)生故障的極板進行自動鑒別和定位。而目前，冶煉企業(yè)盡管對數(shù)據(jù)分析模塊做得較為完善，但決策仍主要靠人工，所以整體而言，在智能化這一層級，國內(nèi)冶煉行業(yè)的智能化推進程度不容樂觀，智能化的普及率仍然較低。

標準化工作對策

目前，有色金屬冶煉行業(yè)整體智能建設(shè)的推進步伐較為緩慢，為了有效指導有色金屬冶煉行業(yè)智能建設(shè)，急需出臺相關(guān)的建設(shè)標準來指導冶煉企業(yè)進行智能化建設(shè)。工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會在2015年共同組織制定了《國家智能制造標準體系建設(shè)指南(2015年版)》并建立了動態(tài)更新機制。去年，兩部委又共同組織制定了《國家智能制造標準體系建設(shè)指南(2018年版)》，這也說明，標準化工作是實現(xiàn)智能制造的重要技術(shù)基礎(chǔ)，有助于明確智能制造的定義和建設(shè)規(guī)范框架，加強頂層設(shè)計，推動有色金屬冶煉行業(yè)的大轉(zhuǎn)型、技術(shù)大提高，促進有色金屬冶煉企業(yè)健康、科學、可持續(xù)發(fā)展。

從標準化工作的角度出發(fā)，亟須制定有色金屬冶煉行業(yè)智能建設(shè)規(guī)劃體系及與其配套的技術(shù)規(guī)范和評價系統(tǒng)。它可以看作是一系列較為全面的標準的轉(zhuǎn)化，由標準支撐，但卻又不是簡單的不同標準的堆砌，其主要目的是在未來幾年對國內(nèi)冶煉企業(yè)的智能化建設(shè)起指導和規(guī)范化的作用。因此，如果刻板地將評價內(nèi)容標準化指標定得過高，則會嚴重阻礙一些中小企業(yè)和新興企業(yè)的規(guī)劃和建設(shè)，不利于國內(nèi)整體冶煉行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展；而如果將評價標準降低，則體系本身會失去對絕大多數(shù)企業(yè)的指導意義。為了切實通過標準體系建立智能冶煉行業(yè)的評價依據(jù)，落實工信部所要求的評價分級制，需對標準及標準化體系的具體內(nèi)容進行精準拿捏。

根據(jù)有色金屬標準化技術(shù)委員會以往的工作經(jīng)驗看來，國內(nèi)有色金屬冶煉企業(yè)都具有編寫或參與編寫有色金屬領(lǐng)域相關(guān)標準的經(jīng)歷，但目前仍主要集中在產(chǎn)品與檢測方法標準，而基本沒有編寫智能化建設(shè)總體或子項目標準的經(jīng)驗。與此同時，根據(jù)相關(guān)企業(yè)的反饋信息，目前冶煉企業(yè)在標準化工作及標準體系方面也存在以下幾點主要問題：

組織管理系統(tǒng)與生產(chǎn)工藝系統(tǒng)標準化適配性較差，系統(tǒng)對接存在不一致性；

計量系統(tǒng)未進行標準化管理，核算方式存在差異，報表數(shù)據(jù)無法進行標準化對接；

仿真模型無法進行標準化應用；

尚未有大量具體的實用性標準與智能化建設(shè)體系相配套等。

因此，在智能化建設(shè)初期，冶煉企業(yè)可能首先會將重點集中在如何分步分階段地實現(xiàn)單一設(shè)備或系統(tǒng)的自動化，缺少對標準化運行和系統(tǒng)管理的需求，而冶煉行業(yè)的特殊性也導致部分工序較難真正實現(xiàn)標準化控制。隨著智能化建設(shè)的逐步推進，系統(tǒng)的集成度將逐漸加強，此時各系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)運行的關(guān)鍵便是較高的系統(tǒng)集成標準化程度，而由于缺乏初始的頂層設(shè)計，往往會導致各系統(tǒng)的兼容性出現(xiàn)問題，無法形成完整體系。

由于智能建設(shè)和智能化標準的制定，最終都需要在有色金屬行業(yè)的企業(yè)中落地和實施。因此，一方面，需要基于行業(yè)的特點、特性和特征，發(fā)揮現(xiàn)有基礎(chǔ)共性標準和關(guān)鍵技術(shù)標準的指導作用；另一方面，在新標準的編制過程中，需切實以目前國內(nèi)冶煉企業(yè)的智能化進程為依據(jù)，以政策為導向，發(fā)揮典型企業(yè)的引領(lǐng)作用。從有色標委會開展工作的角度出發(fā)，需通過實地調(diào)研、情報分析與形勢評估等方式，預測有色冶煉行業(yè)未來發(fā)展及智能化建設(shè)的預期方向，并正確引導企業(yè)充分認識到標準化工作在智能化建設(shè)和智能化建設(shè)標準編寫過程中的重要性。在新的、亟待使用的標準與標準體系的撰寫過程中，以實際工作經(jīng)驗指導企業(yè)進行前期調(diào)研、數(shù)據(jù)收集、歸納和總結(jié)等工作，而企業(yè)本身在標準制定的過程中可根據(jù)實際需求，通過技術(shù)的改造和升級，深入挖掘數(shù)據(jù)，積累智能化建設(shè)經(jīng)驗，逐步實現(xiàn)數(shù)字化向智能化的跨越。與此同時，處于領(lǐng)先地位的種種技術(shù)都可成為相應的裝備、產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)、智能工廠、數(shù)據(jù)和服務(wù)性標準，而這些標準又可進一步指導冶煉行業(yè)的智能化建設(shè)，使國內(nèi)冶煉行業(yè)逐步在相關(guān)領(lǐng)域真正獲得自主知識產(chǎn)權(quán)，最終使產(chǎn)品走向國際市場，切實提高我國冶煉行業(yè)的整體發(fā)展水平。