编者按 冶金工业信息标准研究院成立于1963年,作为国内唯一集冶金信息、标准化服务、媒体宣传以及综合咨询于一体的专业化科研单位,致力于成为政府、行业和企业最可信赖的权威咨询机构。立足当下行业发展,冶金工业信息标准研究院邀请部分专家对当前钢铁产业政策、市场形势、行业热点、标准化工作等方面进行总结分析,以飨读者。 标准引领钢铁行业智能化技术应用 冶金工业信息标准研究院智能制造部 常莘东 近日,工业和信息化部、国家标准化管理委员会联合印发了《国家智能制造标准体系建设指南(2021版)》(以下简称《指南(2021版)》),提出要结合重点行业的技术特点和发展需要,有序推进细分行业智能制造标准体系建设。在钢铁行业应用标准方面,《指南(2021版)》指出要围绕生产场景的智能化技术应用,制定5G应用、无人行车、特种机器人应用等规范标准。 钢铁是重要的工业原材料,是我国国民经济的重要基础产业,有力支撑了我国工业化、现代化进程。近二十年来,中国钢铁工业取得了令人瞩目的发展,中国钢铁工业的装备、工艺技术水平和钢材品种质量等方面也取得了显著的进步,但在整体生产效率、能耗、高级产品性能、环境保护、重要技术研发能力等方面与发达国家相比还存在差距。同时,随着全球气候变暖速度加快,极端天气频发,钢铁行业作为碳排放大户面临着巨大的资源和环境压力,处于确保实现2025年碳达峰、2050年碳中和、绿色低碳转型和迈向高质量发展的关键时期。加速通过标准推动生产场景的智能化技术广泛应用,既是钢铁工业适应新科技革命和产业变革的需要,也是钢铁工业有效应对环境挑战、实现高质量发展的需要。 图1 国家智能制造标准体系(2021版)结构图 BE智能赋能技术中,从2018版就存在的人工智能、工业大数据、工业软件、工业云以及边缘计算在新一版指南中全部保留,可见这五部分在智能赋能技术中的重要地位。在《指南(2021版)》标准体系建设指南中,新增加了数字孪生和区块链两部分。 数字孪生作为钢铁企业实现数字化转型目标的关键技术,能有效赋能钢铁企业实现更敏捷、高效、精细的生产、培训和经营管理,数字孪生作为关键推手,不仅仅是3D可视化呈现,必须精准定位冶金生产流程痛点并真正赋能业务,才能凸显价值。数字孪生系统实现预测、分析、指导钢铁企业生产运营的关键,就是精准的冶金数学模型。以精准数学模型为核心的数字孪生系统在投入运行后,能真实反映生产工序过程,是推动流程优化、参数调整、性能提升的底层逻辑和强大支撑。 区块链助力提升供应链效率。区块链信用证有助实现了各方数据实时更新和实时共享,打破数据荒岛,连接不同合作伙伴的数据,避免传输过程中出现错误。区块链上的数据因此形成自证闭环,不再需要人工审核的流程,极大提升跨境贸易效率;中国每年的铁矿石进口数量庞大,积极在铁矿石交易中推荐部分使用人民币支付结算不单是商业需求,而且也符合人民币国际化的发展趋势,值得产业链生态圈不同层面的合作伙伴共同探索;高透明度提升交易确定性、安全性,提升了确定性。供应链上的每个参与主体都能在平台上看到资讯变动,从而明确下一步的操作时间。区块链技术还对每一笔数据形成免受伪造和修改的记录,从而允许企业追溯产业链上其他企业的资质,控制产品质量。而且也帮助监管机构全面了解交易、快速识别风险,实现穿透式监管。 《指南(2021版)》BE智能赋能技术部分重点方向有:人工智能标准--智能在线检测、运营管理优化等面向产品全生命周期场景中的知识服务标准、性能评估标准、平台与支撑标准等。边缘计算标准--架构与技术要求、接口标准、边缘网络要求、数据管理要求、边缘操作系统等标准。数字孪生标准--通用要求、参考架构、数据交互与接口、服务应用等标准。区块链标准--基于区块链的工业产品溯源、工业设计版权保护、可信质量管理、供应链金融、电子合同等标准。 BA智能装备部分,“识别与传感”被拆分为“传感器与仪器仪表”和“自动识别设备”;“增材制造”变更为“增材制造装备”;“数控机床及设备”变更为“数控机床”;“智能工艺装备”变更为“智能工艺”;体系中的“控制系统”与“工业机器人”未更改;新增了“检验检测装备”、“人机协作系统”和“其他”。装备部分标准体系的拆分、变更与增加,体现了三年来随着智能制造快速发展,未来标准体系重点发展方向的变化,增加了包容性和更多受关注的新领域,人机协作系统被放在智能装备部分,也凸出强调了智能装备应保证易用性和对人员的辅助协作的能力。 《指南(2021版)》确定的BA智能装备部分重点发展方向有:传感器与仪器仪表标准--可靠性设计、性能评估等通用技术标准;信息模型、数据接口、协议一致性等接口与通信标准。自动识别装备标准--数据编码、性能评估等通用技术标准;接口规范、融合感知与协同信息处理等接口与通信标准。人机协作系统标准--视觉图像获取与识别等文字图形图像标准;合作模式要求、任务分配要求、人机接口等交互协作标准。控制系统标准--控制设备信息模型、系统互联、协议一致性等接口与通信标准;工程数据交换、控制标签和数据流、功能块等编程标准。增材制造装备标准--模型数据质量及处理要求、数据字典、编码要求等通用技术标准;系统和装备信息模型、通信协议等接口标准。工业机器人标准--数据格式、对象字典等通用技术标准;编程系统、用户、工业机器人之间的接口与通信标准;工业机器人与人、环境、系统及其他装备间的协同标准。数控机床标准--机床及功能部件语言与格式、故障信息字典等通用技术标准;编程接口、物理映射模型、互联互通等接口与协同标准;状态监控与优化等检测监控标准。工艺装备标准--工艺装备技术要求,数据接口、状态监控等接口与监控标准。检验检测装备标准--在线检测系统数据格式、性能及环境要求等通用技术标准;互联互通、接口等集成标准;效能状态检测与校准、故障诊断等设备管理标准。其他标准--数据编码、数据格式、性能及环境要求等通用技术标准;信息模型、互联互通、接口规范、协议一致性等接口与通信标准。 冶金工业信息标准研究院承担钢铁行业全国钢标准化技术委员会、全国铁矿石与直接还原铁标准化技术委员会、全国生铁及铁合金标准化技术委员会三大标委会秘书处工作,组织开展相关领域标准体系规划编制、标准制修订及技术咨询服务等。在国际标准方面,冶金工业信息标准研究院承担ISO在钢铁领域3个标准化技术委员会(TC)和2个分技术委员会(SC)的秘书处工作,负责29个ISO在钢铁领域29个TC和SC的国内对口管理工作,组织主导、参与国际标准制修订,提供国际标准化技术咨询服务等。欢迎行业相关单位积极申报智能制造相关国际、国家、行业以及团体标准,共同建设钢铁行业智能制造标准化事业,推动我国钢铁工业高质量快速发展。