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AI算法接管90%以上操作，工人实现“一键炼钢”；“数字孪生”技术让炼钢“黑箱”透明化，虚拟转炉与真实炉体同步运转；无人天车与智能仓储系统实现钢卷装卸“零差错”……
在首钢京唐钢铁联合有限责任公司，上述场景已经成为现实。
该公司通过人工智能、5G专网等技术，重构传统钢铁生产流程，打造国内领先的智能工厂标杆。基于数智引擎，该公司于今年2月入选我国首批卓越级智能工厂名单。
深化5G+AI应用，首钢京唐钢铁联合有限责任公司正推动钢铁行业从“制造”向“智造”跨越，为钢铁企业数字化转型提供样本。
5月15日拍摄的首钢京唐厂区。 河北日报记者 赵 杰摄
智慧生产
从经验炼钢到AI炼钢
5月15日，唐山市曹妃甸区，首钢京唐钢铁联合有限责任公司（以下简称“首钢京唐”）钢轧作业部炼钢主控室内，几块巨大的屏幕占据了整面墙壁。
操作台前，钢轧作业部炼钢操作人员王东手握鼠标，轻轻点击“吹炼开始”按钮。几秒后，氧枪自动下降，物料精准投入，转炉内火光升腾，而他的视线始终未离开屏幕。屏幕上，一座虚拟的炼钢转炉正“沸腾”着，翻滚的钢水泛着炽热的红光，氧枪插入炉内激起耀眼的白色光焰。
这样的场景，得益于首钢京唐自主研发的“转炉智慧炼钢系统”带来的颠覆性改变。过去，炼钢是经验活，老师傅们要手持炼钢镜，顶着高温靠近炉口观察火焰颜色，凭经验判断氧枪高度、加料时机等。如今，AI接管了90%以上的操作，工人只需“一键启动”，系统便能自动完成吹炼、出钢、溅渣、出渣全流程。
从现场操作的汗流浃背到空调房内的自动炼钢，这种转变背后，是首钢京唐在智慧生产上进行的诸多探索。
传统钢铁冶炼一直是神秘的“黑箱”操作。生产不可视、多环节难协同，在封闭的“黑箱”里，冶炼情况全凭经验和间接的数据来判断，精准度欠佳。
如何让“黑箱”透明化？首钢京唐的答案是“数字孪生”技术。用摄像头、传感器等，将炼钢过程实时“复制”到虚拟世界。主控室的大屏上，虚拟转炉与真实炉体同步运转，钢水翻滚的细节、氧枪的位置、渣流的轨迹一目了然。
同时，烟气分析仪、声呐探头、红外测温仪等设备组成“感知网”，每秒采集上千条数据，再通过AI模型转化为操作指令。过去炼钢依靠老师傅脑子里的经验，如今依靠数据和AI算法。
“这套智慧炼钢系统攻克了转炉智能化的多项业内难题。”王东介绍，转炉冶炼涉及固、液、气多相物质的复杂高温物理化学反应，变量复杂多变，任何一个细节失误，都可能让整炉钢水报废。
为攻克这些难题，首钢京唐组建攻关团队，将深度学习模型与冶金机理模型结合，探索人机合作模式的“最优解”。2023年8月系统上线后，吹炼喷溅率较此前大为下降，终点钢水磷含量稳定在0.003%以下，达到国际先进水平。
智慧炼钢系统不但提高了炼钢效率，还“解放”了炼钢工人。
炉前工曾是钢铁冶炼环节最辛苦的岗位之一，每天要清理数吨炉渣，穿梭在高温与粉尘中。如今，系统通过视觉识别控制渣罐车与转炉同步运行，渣流异常自动报警，炉下渣量日均减少2.1吨。“过去清渣像打仗，现在清理轻松多了。”王东表示。
这些细节的累加，让生产指标显著提升。转炉智慧炼钢系统投用后，直出钢比例提高26%，冶炼周期缩短2分28秒，每吨钢的原料消耗降低2.9公斤。对年产千万吨钢材的首钢京唐来说，节约的总成本非常可观。
“更重要的是，系统消除了人为操作的波动，我们的产品质量更好、更稳定、更有竞争力了。相信在不久的将来，无人炼钢不是梦。”首钢京唐钢轧作业部党委书记王国连表示。
2月8日拍摄的首钢京唐钢轧部MCCR（多模式全连续铸轧）产线。 毕景志摄
智能储运
厂内物流整体效率提升15.2%
5月16日5时，天刚亮，首钢京唐厂区内已是一派繁忙景象。100多辆厂内倒运车辆如同流动的血液，顺着数字平台的指引奔向各自目的地。
同一时间，在首钢京唐运输部智慧物流管控中心的电子大屏上，代表厂内倒运车辆的绿色光点规律跳动，实时显示车辆的位置、状态、任务信息等。
“绿色表示正在运输的车辆，黄色代表异常停车，蓝色是待命空闲车。”运输部智能制造工程师罗林林轻点触控屏，一组数据瞬间弹出：当日已完成运输任务127单，车辆平均等待时间8分钟。
这样高效、有序的运输场景，在3年前还难以想象。
“我们的厂内倒运车辆负责各部门原燃料、原材料、固废半成品的倒运任务，过去，这些车辆被分散配置在12个作业部‘各自为战’。”罗林林介绍，这样的分散管理模式，带来的直接问题是效率低下和运力配置不均。
变化始于智慧物流管控平台的上线。这个被首钢京唐数智运营部部长郭亮称为“物流大脑”的中枢系统，以厂区GIS地图为基础，综合运用北斗定位、5G通讯、AI算法等尖端技术，将三维电子地图精确至0.5米，实时联动物流需求、车辆状态与路径规划，让厂内运输车化作听令而动的“钢铁军团”。
在智慧物流管控中心，笔者看到，系统根据排产量、运输需求、到货量、到货时间等信息，自动进行数据算法优化，计算出最优的产品库区和车辆配载安排，从而实现智能调度，有效提升了车辆运输效率。
数据不会说谎。在智慧物流管控平台上线后，首钢京唐运输车辆减少了60台，单车日均作业时长从6小时增至9.2小时，厂内物流整体效率提升15.2%，错运、漏运等问题也得到彻底解决。
和智慧物流匹配的，还有智能无人仓储系统。
“冀B22910D，请进入库区1跨A通道。”5月16日7时，随着电子提示音响起，一辆重型卡车缓缓驶入首钢京唐运输部成品码头5号仓库。
司机将车停稳后，走向车位旁的盘柜刷卡。随着屏幕上跳出任务信息，接到指令的无人天车开始快速移动并精准定位，巨大的钢卷被机械臂稳稳抓起，最终轻放在卡车货板上。整个过程，不见一名天车操作员的身影。
这是5号仓库的日常一幕。这座占地2.6万平方米的巨型仓库内，6台无人天车24小时穿梭于钢卷垛位上方。机械轰鸣声中，钢卷的吊装、定位、运输等作业环节完全由系统自主完成。
“以前仓库里人车交错，现在连脚步声都很少听到了。”该仓库负责人郑坤说，传统库区内，天车司机需在十几米高空俯视作业，理货员则穿行于钢卷垛位间，一个操作失误就可能造成险情。
如今，智能仓储系统和智能物流运输系统匹配融合，实现了运输智能化和仓储调度无人化作业，最大程度消除了安全隐患。
相比之前，无人天车的操作准确率也大幅提升。“冷轧产品多是高端汽车板、家电板，人工操作稍有不慎就会导致钢卷划伤，造成不必要的损失。”郑坤介绍。
现在，无人天车可以通过垛位坐标迅速找到存放钢卷位置，不会磕碰到钢卷。天车在夹钳下落时，可以精准测算出下降高度，在距离地面1.5米时缓慢下降。自智能仓储系统正式投运以来，装卸产品差错率一直保持着“零”的纪录。
“作为钢铁行业第一家采用物流运输模型算法的企业，首钢京唐实现了物流大数据交互共享，建立统一的运输资源管理体系，为钢铁物流数字化转型提供了‘首钢智慧’与‘京唐样本’。”郭亮表示。
5月15日，货轮在首钢京唐码头进行装卸作业。河北日报记者 赵杰摄
5G专网
让智能化贯穿每个“神经末梢”
“说到底，我们厂区的智能化、数字化改造，都离不开一项基础工作——5G专网建设。”郭亮告诉笔者。
5G专网为何如此重要？
众所周知，钢铁产业的长流程生产十分复杂。在占地30平方公里的厂区里，首钢京唐布局了从矿石码头、烧结、焦化到炼钢、热轧、冷轧等整个生产流程，有将近50条生产线。
此外，钢铁厂属于典型的流程生产行业，生产过程是连续不断的，在如此复杂的环境下实现大量信息及时传递，原来使用的信息化系统遇到了挑战。
“过去用工业Wi-Fi，有时候数据传输量一大，视频就卡成‘连环画’，控制指令延迟几秒，天车吊装钢卷时心都悬着。”郭亮坦言。
和传统手段相比，5G网络具有高带宽、低时延、高可靠、广连接的特点，能满足工业环境下大多数应用场景的需求，不仅可代替有线连接，还比Wi-Fi更具安全性、可靠性、移动性和抗干扰性等优势，为钢铁企业构建统一的无线网络提供了可能。
2020年，首钢京唐开始建设5G专网。2023年，首钢京唐又进行了5G专网升级。
5G专网如同为这个钢铁巨人装上了“超级神经”：传输速率超1Gbps，时延压至20毫秒以下，能同时连接数万台设备。
“信号‘飞’得快，天车‘跑’得稳。”郭亮说，“以炼钢部52架无人天车为例，算力基站让控制指令‘一键直达’，即便在温度很高且钢结构密集的作业车间，信息也能毫秒级响应；双频基站则像双保险，一条信号波动，另一条即刻顶上。”
5G专网改变的不仅是效率和速度。之前，在港口作业区，工人在40米高的卸船机司机室里作业，夏日驾驶室闷如蒸笼，冬季寒风从脚底灌入，稍有不慎还可能造成安全事故。
与此同时，港机设备作业需要根据船和货物的位置不断移动，这意味着采用固定光缆架设网络，除了需要高昂的成本，也需要卸船机一直拖着长长的“辫子”移动，既麻烦，也会带来新的安全隐患。
首钢京唐通过5G网络实现卸船机的远程控制后，不但完美解决了以上痛点，部署成本还更低了。
如今在首钢京唐，5G已渗透到生产、物流、安全等五大核心场景：在酸洗原料库、中间库、镀锌成品库，遍布车间的摄像头将实时图像清晰回传到指挥中心屏幕，如有问题，控制人员第一时间就能及时处理；在无人仓库，“黑灯作业”已经实现，钢卷定位误差不超过2厘米；在全球首创的MCCR（多模式全连续铸轧）生产线，从钢水到钢卷仅需25分钟，比传统工艺节能40%……
目前，首钢京唐正在推进5G专网的第二期改造，重点深化5G的应用场景，进一步提升平台的复用价值，并探索更多5G+AI应用。
“未来，首钢京唐将依托5G专网，重点发展智慧园区等核心领域，探索无人驾驶等先进技术，致力于通过5G网络实现高效的数据传输与处理，提升厂区安全、运维效率及能源管理。”郭亮说。（王思达 王育民 王 宇）
■记者手记
以智能化破解转型难题
曾几何时，高炉轰鸣、钢花飞溅、汗流浃背的工人与“傻大黑粗”的标签，共同构成了人们对钢铁行业的刻板印象。然而，在唐山市曹妃甸区，首钢京唐钢铁联合有限责任公司用一场全方位的智能化改造，将这一刻板印象彻底打破。
在传统钢企生产车间里，老师傅的“火眼金睛”曾是核心竞争力，但这种依赖个体经验的模式，恰恰成为行业标准化、智能化的桎梏。首钢京唐的转炉智慧炼钢系统，将老师傅数十年积累的“肌肉记忆”，转化为可复制、可迭代的AI算法，让人从高温高危的操作者升级为生产流程的“指挥官”。
这不仅是技术的进步，更是对传统生产思维和管理思维的告别。首钢京唐的实践证明，智能制造的本质不是简单的机器取代人，而是重构人与机器的关系。
对企业来说，这也是一场“生存革命”。在钢铁行业处于下行周期、原材料成本高企等多重挑战并存的当下，企业的智能化已经不只是锦上添花，而是决定企业未来竞争力的关键因素。
转炉智慧炼钢系统投用后，直出钢比例提高26%，冶炼周期缩短2分28秒，每吨钢的原料消耗降低2.9公斤……这些直观数据背后，是企业对降本增效的不断追求。首钢京唐入选我国首批卓越级智能工厂名单，正是对其智能化改造效果的最大肯定。
更值得关注的是，智能化与绿色化在首钢京唐实现了“双螺旋”上升。冶炼周期缩短带来能耗降低，无人化操作减少资源浪费，直出钢比例提升直接削减碳排放，每一项技术突破也同时给绿色发展、节能减排带来了更多可能。
当某些企业还在环保与效益间艰难权衡时，首钢京唐用自己的实践证明，智能制造与绿色生产可以成为高质量发展的“一体两面”。
在采访中，记者深切体会到，没有夕阳产业，只有不愿意改革的企业。当AI炼钢、“数字孪生”、5G专网从概念走入生产车间，首钢京唐不仅完成了自我蜕变，更为传统企业、传统行业的转型升级提供了思路、树立了典范。
文/河北日报记者 王思达
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