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王國棟:鋼鐵智能制造平臺的核心是數字感知系統

2019年10月14日來源:中國冶金裝備網閱讀數:分享到:

近日,中國工程院院士、東北大學教授王國棟在2019(第五屆)中國鋼鐵產業互聯網+推進大會上表示鋼鐵智能制造平臺的核心是數字感知系統

鋼鐵企業在智能化發展過程中,面臨著一些問題。王國棟指出,鋼鐵行業是多工序、長流程的流程工業,鋼鐵生產過程為全流程“黑箱”,冶煉反應器內部、連鑄和軋制工件內部的化學反應和物理變化以及相關的重要參數,看不見、摸不到、測不出,實時、內部信息感知極度缺乏;目前系統中使用的模型大多為理論模型或經驗模型,存在較大的不確定性,預報精度差,難以實現高精度的動態協調控制,控制決策存在粗獷性甚至是盲目性問題;由于工藝條件、設備運行狀態變化引起生產工況發生復雜變化,過程輸入條件、狀態變量和控制目標之間關系復雜。
“數字感知為我們利用大數據、互聯網、云計算、AI(人工智能)等現代信息技術攻克以往無法逾越的障礙提供了全新的思路和可行的方法,為冶金等行業的精準感知及控制提供了理想的解決方案。”王國棟進一步表示,“在信息流的控制下,物質流與能量流發生化學反應或物理作用,因此以足夠的精度求解基于物理—化學反應的數學模型,可以獲得物質流、能量流、信息流的統一解。”
鋼鐵行業數學模型由于具有不確定性、強非線性、極其復雜性的特點,必須采用數學模型與AI/大數據結合的方式,以數學模型為基礎主線,以人工智能及實測大數據優化數學模型,高效率地實現高精度數字感知,破解鋼鐵行業“黑箱”系統。
CPS系統的基本組件包括傳感器、執行器和決策控制單元。基本組件結合反饋循環控制機制構成了CPS的基本功能邏輯單元,執行最基本的檢測與控制功能數字感知系統:基于大數據、人工智能、物聯網和物理—化學模型的巨型數字傳感系統,實現了現實物理世界全部物理量的數字孿生。
其中,決策控制單元能依據數字感知系統、感知信息和用戶輸入規則進行智能決策,發出工藝控制參數調整指令,保證在既定的條件下得到控制目標值。
王國棟指出,物理系統的數字孿生是核心。工業4.0的數字感知系統能全面感知和掌控信息流、物質流、能量流的全流程規律。全流程一體化CPS系統可以系統解決斷點和數據離線自動采集等問題,實現全流程一體化協調控制。
智能制造系統的主要功能:一是信息深度感知,即實現工藝質量精準預報與在線狀態感知;二是數據處理存儲,即實現全流程工藝質量數據采集與處理;三是網絡互聯互通,包括5G的物聯網、互聯網連接萬物與人;四是設備診斷維護,即實現設備健康狀態診斷與智能維護;五是質量監控優化,即實現質量異常原因追溯與生產工藝優化;六是精準協調控制,即實現質量精準控制與多工序協調智能優化;七是智能優化決策,即實現橫向產供銷全流程一體、縱向各層次協同的智能優化決策。
“建設鋼鐵工業信息系統,應按照鋼鐵生產的流程,在主要的生產環節建立可以進行智能感知、決策、控制的智能體,實現對各環節的智能控制。這些智能體包括:原料處理智能體、高爐冶煉智能體、煉鋼—連鑄智能體、熱軋智能體、冷軋智能體、熱處理智能體。鋼企應將各智能體組成涵蓋整個流程的多智能體,實現各智能體之間的銜接、協調、平衡、優化。”王國棟建議。

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