中国铁合金网：为了满足企业管理提升需求，提高企业综合竞争力，南钢依据“中国制造2025”提出的“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，并结合“两化融合”战略思想，提出企业数字化转型发展，旨在通过智能制造的规划与实施，引领企业进行管理的变革与业务提升，推进以“智慧南钢”为核心理念的南钢智慧运营中心建设，形成企业级的一体化数字运营管理平台——南钢智慧运营中心。

南钢智慧运营中心，是基于工业互联网平台，结合数字孪生技术构建的集制造、经营、生态于一体的数智化管理平台，该中心以“生产高效管控、异常极速响应”为主线，从原料进厂、炼铁、铁调、炼钢、轧钢到成品出库进行钢铁生产全流程追踪管控，结合生产、能源、物流、设备、环保、安全、质量、安防等八个管控模块以及营销、成本、研发、采购四个经营模块进行协同联动、高效运行；面对各类应急事件对接现场视频、应急预案、相关部门等，实现安全、环保、消防、交通等应急处置全链路极速响应。实现了企业运营管控从传统到数字、从离散到集约、从多层级到一体化的转变，大幅度提升公司生产组织的应急能力和异常协调处理能力，不断提升企业的运营管控能力。

基于数字孪生的一体化运营管理背景

加快数字化转型发展，满足一体化运营管理能级提升的需要

截至2021年11月底，国内已有约80%的钢铁企业在推进智能制造，数字化转型成效初显。但整体来看，目前我国钢企数字化转型仍面临较多挑战。工信部印发的《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》指出，钢铁行业数字化转型以工艺优化为切入点，加速向设备运维智能化、生产工艺透明化、供应链协同全局化、环保管理清洁化等方向数字化转型。

突破传统钢铁企业痛点，提升企业管理水平的内在需求

随着信息化的发展，近年来南钢建设了诸多信息化系统，例如ERP、生产MES、能源EMS、设备管理等，但这些系统相互独立，信息孤岛较多，协同不足，缺乏一个从原料、炼铁、炼钢、轧钢至成品出库的全流程运营管控平台。各级人员无法及时全面的掌握现场生产异常情况，缺乏对整体生产流程的宏观量化观测，无法及时的对影响生产的异常因素做出恰当的处理，无法及时评估和制定后续生产策略。

基于数字孪生的一体化运营管理主要做法

明确一体化运营管理建设目标，进行总体设计

南钢智慧运营中心，主要依托南钢已有的工业互联网平台，利用新一代数字技术，结合南钢的工艺技术和管理经验，建设成钢铁企业基于数字孪生的一体化运营管理平台，实现研发、生产、经营、采购、市场等各领域的横向到边、纵向到底的大数据决策、无边界协同、智能化运营，并实现企业运营管控从传统到数字、从离散到集约、从多层级到一体化的转变，成为国际一流的企业运营生态体系，最终形成一个融入客户基因、创新基因、数字基因、绿色基因的企业“智慧生命体”。整体的功能框架如图1所示。

建立项目组织，规范建设流程

为保障南钢智慧中心项目管理与建设的顺利实施，成立了由公司董事长挂帅，各部门主管组成的项目领导组，负责项目方案及相关决策的审定、检查工作进度、审批人员及奖励方面的资源等。领导组下设推进办公室和十三个业务工作组。推进办公室设在制造部，十三个工作组分别由业务相关部门的分管领导牵头组成。各事业部进行工艺技术和采集数据的支撑，金恒科技承接项目的具体开发实施。

基于数字孪生技术，建设一体化运营平台

1、重构业务流程，提高协同效率

智慧运营中心建设本身就是企业运营管控体系重新梳理优化的过程，未建设智慧运用中心前，生产、设备、质量、物流等业务管控都是分散在各相关的业务部门单独进行。部门之间、部门内部通过简单的电话、OA、ERP、纸质或微信等方式进行信息传达，无法实现横向到边、纵向到底的实时信息交互、异常预警、业务协同，在智慧运营中心实施过程中，进行了系统的业务梳理，整合数据资源，建立优化模型，实时分析预警，不同业务之间高效信息传递，有效提升了运营效率。

2、构建数字孪生，达成生产全局可视化

利用新一代传感技术、网络技术、物联技术、人工智能、大数据技术，基于专业的3D可视化软件平台，构建钢铁企业从原料到成品的全工序数字孪生体，整合南钢各条生产线的生产相关数据，通过“云边端链”的协同网络实现成本、算力、时延等方面最优权衡，并将模型、算法、区块链、5G等技术嵌入到人机交互、企业运营、产业协作的每个环节，最大限度利用数据能力。

3、通过数字孪生场景，实现一体化管控

通过三维的数字孪生场景，展现原料、炼铁、铁调、炼钢、轧钢、成品六大集群的实时数据，实现生产经营全流程可视化交互，从而让冰冷的数据产生温度，从视觉效果上降低了工作人员的理解难度。数据管理方式也突破了时间和空间的局限性，打破了平常的数据孤岛，形成一个信息互相协同的科学系统的数据中心，便于掌握整体的生产经营动态，实现数据快速分析，达到预知、预判、预调，实现预测、预警、联动、响应，从而辅助管理者驾驭数据、洞悉价值、提高决策效率和能力，保证生产经营稳定性，最终实现原料、铁钢、能源等供需平衡，生产经营降本增益。

六大生产集群，全面提升全流程管控精准性

1、原料集群，实现原辅燃料供需无缝衔接

通过先进的物联网、信息化等技术将在途的船只、火车、汽车的品种、重量等信息采集到公司大数据平台，同时将原燃料采购订单、厂内库存及原燃料消耗数据分别从ERP,MES中取到公司大数据平台，通过物料跟踪及匹配算法，将耗用信息与物流信息进行关联，并进行跟踪数据准备供展现层进行数据调用。通过预设的可配置的规则对在途、港口库存等信息进行报警预警，并将结果推送给可视化层展示。对国外、江海港、铁运等在途品种、数量实时跟踪，到达时间实时预测，为港口、码头调运计划提供数据支撑；根据在途预计到达量、接卸计划、厂内耗用预测厂内库存量。

2、炼铁集群，模型预测出铁支撑铁钢平衡

实时掌控烧结、球团、焦炉、高炉等工序的生产状况、设备运行状况、关键工艺参数、铁水质量信息、能介产耗数据，原料库存实绩、生产业绩指标，为铁钢平衡、能源平衡提供决策依据，包含工序生产情况监控、工序关键生产指标监控、工序统计报表、能介产耗、预测管理等。

3、铁调集群，全流程跟踪提高铁水运输效率

实时监控铁水生产及流转环节中的出铁信息、铁水罐运行位置及状态信息，对铁水运输中存在的隐患因素进行预警，建立铁水运输智能决策模型，给予调度人员去向建议，为铁钢平衡提供决策支撑，主要包括全流程铁水罐、机车的布局及状态实时跟踪，自动预测预判铁水罐到达炼钢区域的时间及重量，多系统联动、实现铁水质量、温度与炼钢工序的提前匹配等。

4、炼钢集群，横向调配实现铁钢柔性衔接

通过数采平台将设备的运行状态信息、计划完成率、检修/生产计划等采集到工业大数据平台。对转炉、精炼、连铸各工序的物料跟踪信息、关键设备状态进行监控预警。对炼钢区域转炉、精炼、连铸、计划量、完成进度、冶炼周期、铁水消耗、废钢消耗等数据进行统计分析，实时掌控转炉、电炉、精炼、连铸机生产状况和生产实绩，为铁水调进、铁水分流、炼钢连铸柔性衔接提供决策依据，达到稳定连续生产的目的。

5、轧钢集群，订单产品全流程管控支撑合同交付

通过数采平台将设备的运行状态信息、工艺参数、设备故障预警、作业率统计、计划完成率、检修/生产计划、订单信息等采集到工业大数据平台，在大数据平台的基础上对加热炉，轧机等各工序的物料跟踪信息、关键设备状态、关键工艺参数进行监控预警，对轧机作业率、成材率、合格率、热装热送率进行统计，对各工序的生产计划及生产计划完成进度，重点工艺参数，能源介质产耗等数据进行统计分析，为区域生产管控提供决策支持。

6、成品集群，大数据赋能优化仓储结构

通过先进的物联网、信息化等技术将工单生产入库的存货信息、生产到入库的在制品/半成品检验信息、销售发货、物流预约、出库和运输信息采集到公司大数据平台，同时将产成品存货、存货重量、副产品发货信息分别从ERP,MES中取到公司大数据平台，供上层应用进行数据分析及展现。在工业大数据平台的基础上，通过产成品、在制品、副产品的出入库跟踪，将生产信息、发货信息、销售信息与物流信息进行关联，并进行跟踪数据准备供展现层进行数据调用

钢铁企业基于数字孪生的一体化运营管理实施成效

围绕“极致高效”，运营效率持续提升

南钢智慧中心搭建南钢工业互联网与数字孪生运营平台，为公司数字化转型提供关键的平台设施，建设公司级数据采集网络，支撑横向到边、纵向到底的数据采集与治理蓝图，涵盖南钢生产制造、经营生态的一体化管控体系，沉淀各业务模块的规则库、模型库、预案库，形成具有南钢特色的运营管控模式。

围绕“降本增益”，经济效益持续提升

南钢是行业领先的高效率、全流程钢铁联合企业，南钢坚持科创引领驱动产业发展，构建以钢铁新材料为核心的相互赋能、符合成长的产业链生态圈，将南钢打造成为具有全球竞争力的先进材料智造商。以“一切业务数字化，一切数字业务化”为方向，始终秉持高质量发展理念，全速推进数字化转型。实施基于数字孪生的智慧运营体系，为南钢借助智能制造力量实现转型发展提供坚实保障。通过一体化高效协同，全年同比降低工序成本4.8亿元。能源系统持续推进节能减排，吨钢综合能耗、电耗等重点指标创历史纪录，吨钢综合能耗稳定。在中国企业500强榜单上，南钢的排名上升到141位，江苏上榜企业上升到第6位。来源：腾讯

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