钢铁行业数字化转型智慧钢铁整体解决方案

钢铁行业数字化转型及5G智慧钢铁解决方案介绍1中国钢铁冶金行业发展现状和趋势分析2钢铁制造流程介绍35G智慧钢铁整体解决方案4钢铁行业实践钢铁行业简介：属于黑色金属冶炼和压延加工业，分为炼铁、炼钢、钢压延加工和铁合金冶炼四个部分n钢铁行业属于“黑色金属冶炼和压延加工业”指利用不同来源的氧（如空气、氧气）来氧化炉料（主要是生铁）所含杂质的金属提指铁与其他一种或一种以上的金属或非金属元素组成的合金生中国钢铁行业概况：中国粗钢产量份额占全球比重过半并持续提升，2020达56.5%钢铁行业是周期性行业，受国家政策影响大，随着淘汰落后产能、合并重组、严格环保执法等政策的落实，近年来钢铁行业市场环境发生了明显变化，企业效益持续改善，钢铁行业生产保持平稳。据国家统计局公布的数据，2020年1-11月，黑色金属冶炼和压延加工业实现营业收入65131.8亿元，同比增长3.7实现利润总额2114.9亿元，同比下降9.9％。2020年全国生铁、粗钢、钢材产量分别为88752万吨、105300万吨和132489万吨，同比分别增长4.3%、5.2%和7.7%，我国粗钢产量持续保持全球第一，其中中国x粗钢产量超亿吨，问鼎全球钢企粗钢产量之冠。1053002013~2020年中国粗钢产量1053002013~2020年中国粗钢产量99600796805976039840199200996009960079680597603984019920092900871008130082200804008080020132014201520162017201820192020 粗钢产量（万吨）中国钢铁行业分省分布：分布比较集中，TOP5省粗钢产量占比达56.2%•2019年粗钢产量排名前10位的省份占比达到72.2%；.74% 0中国钢铁行业企业分布：行业集中度高，规模以上企业达5138家，34家企业进入中国500强我国钢铁行业规模以上企业达5138家，炼铁和炼钢企业有500余家，钢材轧制企业4000余家，34家企业进入中国500强；40中国x钢铁集团有限公司上海4386.20河钢集团有限公司河北3368.2485江苏沙钢集团有限公司江苏2410.4599鞍钢集团有限公司辽宁2157.67首钢集团有限公司北京2055.13山东钢铁集团有限公司1558.57中天钢铁集团有限公司江苏1250.33湖南华菱钢铁集团有限责任公司湖南1208.85南京钢铁集团有限公司江苏1182.06河北津西钢铁集团股份有限公司河北1081.73杭州钢铁集团有限公司浙江1031.49酒泉钢铁（集团）有限责任公司甘肃960.72301301武安市文安钢铁有限公司河北599.73303河北普阳钢铁有限公司河北591.48304冀南钢铁集团有限公司河北584.09311福建省三钢有限责任公司福建570.16313昆明钢铁控股有限公司云南568.82325武安市裕华钢铁有限公司河北541.04331天津友发钢管集团股份有限公司天津531.47341安阳钢铁集团有限责任公司河南512.03368唐山港陆钢铁有限公司河北464.64372武安市明芳钢铁有限公司河北458.46378河北新金钢铁有限公司河北450.87412石横特钢集团有限公司418.93448山东泰山钢铁集团有限公司379.99201日照钢铁控股集团有限公司953.67210x（集团）控股有限公司x917.84220广西柳州钢铁集团有限公司广西891.61225包头钢铁（集团）有限责任公司内蒙古870.69246太原钢铁（集团）有限公司785.58282江西方大钢铁集团有限公司江西633.98284本钢集团有限公司辽宁633.66286金鼎钢铁集团有限公司河北631.31297新余钢铁集团有限公司江西605.23中国钢铁行业发展趋势：行业兼并重组和产业优化升级带来钢厂新建和升级机会&&&&序号指标2015年2020年“十三五”累计增加1/234产业集中度（前10家%）52867//89//中国钢铁企业运行概况：多重压力下，寻求高质量发展粗钢产量创新高l生铁、粗钢和钢材产量8.88、10.53和13.25亿吨，同比增长4.3%、5.2%和7.7%l粗钢产量占比全球56.5%，同比增长3.2%进口铁矿量价齐增l进口铁矿石11.7亿吨，同比增长9.5%；l进口平均价格为101.7美元/吨，同比增长7.2%。行业经济效益逐步转好l前5月，利润总额同比下降57.2%，l全年利润总额2464.6亿元，同比下降7.5%。l重点统计企业利润总额2074亿元，同比增长6.6%。钢铁企业智能化转型趋势：行业智能化程度高，智能化需求高，但缺乏核心核心智能化项目中国钢铁行业智能化痛点分析解决人员和设备本质安全不到位的问题解决复杂系统实现工艺突破的问题l制造过程长流程、长时滞、工况复杂多变、多元系统交叉、数据耦合性高解决产品质量异议频发难以溯源的问题l难以实施监理产品质量与物料、设备、人员、工具、能源、工艺参数质检的关联关系解决制造过程人工决策效率低下的问题l制造过程稳定性、产品质量一致性、计划调度最优性、运营决策实时性等均有不稳定性解决能源供给中无法最优化配置的问题解决产业链价值链服务效能低下的问题l企业与用户间信息交互不及时，无法对多元化、个行业优秀实践：利用IoT、AI和大数据等技术，提高生产效率，实现智能化生产1中国钢铁冶金行业发展现状和趋势分析2钢铁制造流程介绍35G智慧钢铁整体解决方案4钢铁行业实践钢铁行业流程图：包括采矿、冶炼和加工等环节应用及消费占比（2019）加工冶炼矿石采选应用及消费占比（2019）加工冶炼——曾主要燃料主要燃料其他相关上游下游上游铁矿石按照物理形态可以分为：原矿、块矿、粉矿和精矿从铁矿石的物理形态上来看：可以分为原矿、块矿、粉矿、精）；我国铁矿石由于原矿铁品位较低（平均30%以下所以国产成品中国超大型矿床少，铁矿石品味低，对进口的依赖度达80%铁矿粉加工有烧结和球团两种工艺，我国烧结占比高、球团未来会提升200网目（小于0.074mm）进一步焦炭是炼铁的发热剂、还原剂和渗碳剂，并是料柱的骨架炼铁（还原反应）：赤铁矿：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高温)磁铁矿：Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2(高温)焦化是以焦煤等原煤为原料生产焦炭的过程，焦炭的质量对于炼铁至关重要2.焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在0.02—0.03%以下。我国焦煤、肥煤稀缺，需要采用配煤技术降低生产成本，提升资源利用率炼钢主要包括转炉（长流程）和电炉（短流程）两种方式炼钢长流程与短流程对比示意图关键设备。主要的矿物原料有三种：铁矿、炼焦煤、石灰石高炉铁水经过氧气转炉吹炼配以精炼炉得到合格钢水。钢水经•工艺差异决定电弧炉炼钢适合冶炼小批量、多品种合金钢、中•炉外精炼技术致转炉和电弧炉转变为炼中国目前以长流程炼钢为主要模式，短流程产量占比虽有提升，但仍较慢炉外精炼是指在电弧炉、转炉之外的钢包内完成对钢水的精炼提纯任务连铸即连续铸造，将钢液转变成钢坯的过程轧制分为热轧和冷轧•定义：将金属加热到再结晶温度以上进行轧制叫热轧。•缺点：高温下钢件表面易生成氧化铁皮，使产•定义：金属在再结晶温度以下进行的轧制叫冷轧。注：称为金属的再结晶。迹）。热轧工艺：主要包括加热、除鳞、分剪和冷却等流程冷轧工艺：主要包括酸洗、淬火、退火等流程料的潜力。其主要目的是1）提高金属成材或零件的机械性能。例•退火：退火的主要目的是使金属内部工和最终热处理做准备。去应力退火是为了消除由于塑性形变加等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退1中国钢铁冶金行业发展现状和趋势分析2钢铁制造流程介绍35G智慧钢铁整体解决方案4钢铁行业实践从企业IT架构全景分析，探寻切入点5G+工业互联网钢铁行业解决方案思路智慧检测AR运维远程专家指导传送带巡检钢卷表面缺陷检测钢筋识别与计数人员合规管理物料识别板材不合格品自动分拣智慧园区智慧检测AR运维远程专家指导传送带巡检钢卷表面缺陷检测钢筋识别与计数人员合规管理物料识别板材不合格品自动分拣智慧园区安防云视频监控智慧消防厂区一级高危作业监控车辆安全检查电力线无人机巡检煤气管道无人机巡检智能车辆管理智慧能源产线能源监控工序能耗分析与预测智慧生产智慧生产3D数字料场3D数字料场堆取料机远程控制堆取料机远程控制焦化四大车远程控制焦化四大车远程控制烧结炉远程控制烧结炉远程控制铁水罐车智能调度高炉热风管无线测温高炉热风管无线测温天车远程操控天车远程操控机器人远程控制机器人远程控制风机在线监测风机在线监测台工业边缘云平台工业边缘云平台工业外网工业内网标识解析工业外网工业内网标识解析5G全景摄像头5G全景摄像头PLC传感器VR智慧生产--3D数字料场、堆取料机远程控制方案一方案一5G+3D数字料场解决痛点—原料管理手段单一、料场利用率不高解决方案—通过5G网络将3D扫描的海量点云数据回传至数据中心，对料场、料条进行三维建模及计算，完成实时盘库、制定作业计划，实现料场精细化管理，提升料场利用率，提高生产效率。方案二方案二5G+堆取料机远程控制解决痛点—作业环境恶劣、人工成本高解决方案—综合利用数字料场的三维模型数据、智能化传感设备及高清视频技术，利用5G低时延特性完成机载控制系统与智能决策系统的实时通讯。实现堆取料机无人驾驶，减少健康安全风险，降低用工成本。智慧生产--焦化四大车和烧结炉远程控制方案三方案三5G+焦化四大车远程控制(装煤车、推焦车、拦焦车、熄焦车)解决痛点—推焦车精确定位、设备周围无关人员进入、无线通讯不稳定、现场环境恶劣解决方案—通过5G网络将现场高清视频回传至集控中心，工作人员通过集控中心实现四大车远程操控、远程运维管理。智能识别现场人员，进行安全提示，减少现场设备作业风险。方案四方案四烧结炉远程控制解决痛点—烧结炉工作环境恶劣，作业温度较高，监控点位分散且位置高，现有光纤网络有部署不能改变、抗干扰能力弱等诸多问题。解决方案—通过对烧结炉实施5G智能化改造，实现对设备的远程反向控制，通过远程操控及无人作业，改善操作员工作环境，降低事故风险，逐步降低人力成本，提高整体智能化作业管理水平。智慧生产--铁水罐车智能调度、高炉热风管无线测温方案五方案五5G+铁水罐车智能调度解决痛点—沟通调度效率低、人工测温不准确、人工计量易出错、人工操作风险高解决方案—通过定位、测温、计量、检化验的自动化，对上下游的工序进行同步协调，使铁、钢包运输更加透明，最终实现铁钢作业无缝对接，达到出铁控制、车辆调度、铁包调度管理、行车调度管理等的协调统一，使得生产组织可控有序。方案六方案六高炉热风管无线测温解决痛点—炼铁环节为重要生产工序，高炉热风温度为解决方案—利用部署在高炉热风管的温度传感器，通过5G无线网络传输至后台服务器或边缘服务器，并在高炉中控室进行实时数据展示。方便生产调度人员及时掌握智慧生产--天车远程操控、机器人远程控制、风机在线检测方案七方案七5G+天车远程操控解决痛点—现场环境差：高温、有害气体、噪音。工人长期俯视，疲劳工作，存在安全隐患解决方案—通过5G助力天车远程操控、提供大带宽、低时延、高可靠、差异化的移动链接。方案八方案八5G+机器人远程控制解决痛点—作业现场高温、高危，人员劳动强度大、效率低、风险高解决方案—利用5G低时延、高可靠特性，控制自动化机器人，在板坯连铸加保护渣、探伤样棒、焊接标牌、等环节实现机器代人，减少人工成本，减少安全隐患，提高劳动生产率。方案九方案九风机在线检测解决痛点—鼓风机人工检测危险性高、难度大、运维效率低。解决方案—传感器获取鼓风机振动、视频、油位等数据后，利用5G网络传到检实现在线远程监控，可以有效提高设备故障预警率和运维时效。智慧检测--人员合规管理、AR远程运维方案一方案一人员合规管理解决痛点—厂区范围大、有线方式成本高；企业安全生产管理要求解决方案—利用5G高带宽特性，实现无线高清视频监控。根据企业安全生产管理要求，对违规行为进行建模。结合AI能力、对视频数据进行合规分析。对人员违规、异常状况进行预警。方案二方案二AR运维远程专家指导解决痛点—生产环节多，电气设备多、设备维修需要较高技术水平、维护及修障不及时影响生产。解决方案—厂区部署5G网络，提供低时延的通信通道。在云端或边端部署远程运维服务系统，一线点检人员可通过智能眼镜与专家实时音视频沟通，提升设备维护水平、缩短停机时间。智慧检测--传送带巡检、物料识别方案三方案三5G+传送带巡检解决痛点—长距离传送带管理困难，人员难以及时发解决方案—通过5G大带宽特性传输多点位高清视频，故风险（传送带火灾）。方案四方案四物料识别解决方案—结合5G+视频AI技术，在入料口对物料识别，读取物料条码或二维码，进行物料跟踪，并结合标识能力，对接企业生产系统，实现生产过程全程可溯。智慧检测--板材不合格品自动分拣、钢卷表面缺陷检测、钢筋识别计数方案五方案五解决痛点—主要解决客户定制板材制品的质检。如开孔直径、板材切割尺寸、板材表面质量。解决方案—通过5G传输现场高清图像，机，匹配工艺参数，检测孔径、长宽尺寸、有无擦伤，划伤，压痕，开口，裂方案六方案六解决痛点—人工检测难度大、准确率低、效率低通过工业相机高清视频回传及人工智能等技术，自动识别缺陷并标注，提高缺陷检测工序的速度、准确率。方案七方案七漏数。解决方案—利用5G高清工业相机及人工智能等技术，不受外界光线、钢筋截面反光及吸光影响支持，钢筋零散及捆智慧能源--产线能源监控与工序能耗分析预测方案一方案一产线能源监控解决痛点—产线能源实时监控能力不足、发现问题不及时解决方案—通过对产线能源系统运行数据与生产过程数据采集并进行集成，利用3D建模技术，实现生产过程中的能源介质系统集中监控、在线计量、趋势分析、诊断预警、报表生成等。方案二方案二工序能耗分析与预测解决痛点—能源利用率低解决方案—运用监控平台加工处理后的数据，通过数据模型与预测模型，实现单件产品能源消耗跟踪与在线成本核算、能耗数据挖掘与评价，能源利用效率优化与用量预测。智慧园区--园区安防监控、智慧消防方案一方案一园区安防云视频监控解决痛点—厂区安全监控覆盖不足、监控工作人员多且易出错、安全隐患反馈不及时解决方案—5G无人巡检车+固定位置摄像头+视频AI分析平台打造全区立体智慧安防系统方案二方案二智慧消防解决痛点—不能将火警信息及时通知消防部解决方案—实时监控园区联网单位消防设备状态信息，将消防设备接入智慧消防物联网平台，通过web端、APP端以及监控大屏实时监控联网单位消防信息，防患于未然。智慧园区--厂区一级高危作业监控和车辆安全检查方案三方案三厂区一级高危作业监控解决痛点—厂区多处施工检修需要在高空高危高温解决方案—利用5G高带宽特性，实现无线高清视频监控。对检修施工人员行为进行平台化监测与预警管控，安全事故预警提高30%。方案四方案四车辆安全检查解决痛点—钢厂钢材丢失严重的问题。解决方案—在厂区车辆入口、停车场入口，通过系统对车辆进行安全检查，可快速根据图像判定车内是否装有钢铁材料、危险品及违禁品等，防止钢材丢失。智慧园区--电力线、煤气管道无人机巡检和智能车辆管理方案五方案五电力线无人机巡检解决痛点—人工巡检安全性差、工作量发现问题。电线路通道巡视、塔杆精细化巡视及缺陷识别、部分输电线路的三维激光建模及自主巡检航线规划、树障分析和红外方案六方案六煤气管道无人机巡检解决痛点—空中煤气管道人工检修难度大、危险高。解决方案—无人机搭载气体检测仪、热网络实时传到后台。方案七方案七智能车辆管理解决痛点—运输人工成本高、调度不统一、机车利用率低、机车油耗问题人机车。同时通过5G低时延、广连接、高带宽的特性保证无人驾驶的实时操作的效率。混合专网一点/多点上云多云连接混合组网跨境互联提供中国大陆与境外（含港澳台）进行跨境工业边缘云平台边缘云平台依据IP、APN、端口号等识别本地网络访问业务流、进行本地数据分流，将数据包转发到相关应用；将应用的下行数据封装好发给基站，最终可以到达用户侧；支持数据融合：将网络独有的位置数据、用户数据、设备标识数据与工业数据相结合，形成创新业务应用1中国钢铁冶金行业发展现状和趋势分析2钢铁制造流程介绍35G智慧钢铁整体解决方案4钢铁行业实践案例（一）--x钢铁x钢铁是一家集焦化、炼钢、轧钢、发电、物流、国际贸易、现代农业开发为一体的股份制企业。是“中国民营企业500强”“山西省百强民营企业”，2019年年产值283亿元。作为大型钢铁集团,涉及来料、炼铁、炼钢、轧钢、焦化、水泥等相关领域,场景复杂,各厂之间存在信息孤岛的问题。x通过5G、MEC等相关技术打通厂与厂产业链之间的物流、信息流和数据流,解决方案体现出5G在无线化、广连接、大带宽、低延时方面的优势,MEC在算力、控制能力软件化方面所起到的重要作用。通过泛在的5G无线化感知、AI、以及云化PLC技术使用,为传统生产流程赋能,形成数据采集--分析决策--反向控制执行的自动控制闭环管理,实现企业无人化、少人化,降低成本,提高效率和生产管理的精准度。下一步，将成立联合实验室,重点研究“一键炼钢”等场景,赋能实现全连接工厂管理。铁水车无人驾驶铁水车无人驾驶焦化四大车集控焦化四大车集控皮带智能系统皮带智能系统 5G云视频监控案