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作者簡(jiǎn)介：郭雨春，首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司研究所總工程師，計算機與自動(dòng)化控制高級工程師，長(cháng)期從事冶金企業(yè)的自動(dòng)化、信息化工作，主持并參加了多項大型冶金自動(dòng)化、信息化項目，并獲得北京市及冶金系統的科技進(jìn)步獎，多篇專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)文章在國內大型專(zhuān)業(yè)刊物上發(fā)表，并擔任中國計算機用戶(hù)協(xié)會(huì )常委理事等職務(wù)。
其他作者：陳志，首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司副總經(jīng)理兼副總工程師，計算機應用高級工程師。
摘 要：本文結合我國冶金自動(dòng)化及作者所在單位——首鋼的自動(dòng)化現狀，對我國冶金自動(dòng)化的發(fā)展做了客觀(guān)的評價(jià)與探討，特別對構成自動(dòng)化核心的數學(xué)模型的發(fā)展現狀及趨勢進(jìn)行了更進(jìn)一步的研究。
關(guān)鍵詞：冶金；自動(dòng)化；數學(xué)模型
Abstract：In this paper,we appraise and discusse impersonally the development of the domestic metallurgical automation combined with the status quo of metallurgical automation in our country and our company——Shou Gang.Especially we conduct further research on the development and trend of mathematical model which is the core of automation.
Key words：metallurgy；automation；mathematical model
中國冶金自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)伴隨著(zhù)現代化鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。就首鋼而言，從1919年成立至今已經(jīng)九十年了，前四十年受歷史時(shí)代的影響，首鋼冶金自動(dòng)化工作幾乎沒(méi)有發(fā)展，從1959年算起，水銀整流器、直流調速裝置等開(kāi)始應用于鋼鐵生產(chǎn)，這也標志著(zhù)首鋼自動(dòng)化應用開(kāi)始走入人們的視野。
1 首鋼自動(dòng)化應用的歷史與現狀
首鋼自動(dòng)化發(fā)展的春天，是從我國改革開(kāi)發(fā)算起，燦爛的改革開(kāi)發(fā)之花，結出了豐碩的經(jīng)濟之果。
1982年首鋼率先在全國將自動(dòng)化技術(shù)應用于高爐、燒結及煉鋼等主要生產(chǎn)工藝環(huán)節。在高爐自動(dòng)化技術(shù)改造中，結合新工藝的采用，實(shí)現了高爐上料、噴煤、熱風(fēng)爐和高爐主體的全過(guò)程計算機控制，實(shí)現了高爐爐內均勻布料，自動(dòng)化調整風(fēng)溫、自動(dòng)噴煤等先進(jìn)的技術(shù)目標?？梢噪S時(shí)檢測高爐冶煉過(guò)程和各種工藝參數，各項工藝技術(shù)指標創(chuàng )造了歷史的最好水平！達到了世界先進(jìn)水平。在高爐自動(dòng)化改造的同時(shí)利用大修時(shí)機，將集散型控制系統成功應用于燒結生產(chǎn)，實(shí)現了對3500多個(gè)輸入輸出點(diǎn)的控制。在線(xiàn)800多套設備也全部實(shí)現了自動(dòng)控制，特別值得一提的是將環(huán)保系統也實(shí)現了計算機控制。使得多年沒(méi)有解決的設備排塵問(wèn)題得到了基本解決。排塵量大大低于當時(shí)的國家標準。燒結礦一級品率大大提高，取得的經(jīng)濟效益得到了大家的一致公認。在煉鋼方面，采用微型機對轉爐生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監測，為加強管理和穩定操作，提供了準確的數據。
多年的努力，一批具有行業(yè)特色的自動(dòng)化產(chǎn)品與技術(shù)相繼問(wèn)世，并投入生產(chǎn)，如中子水分子儀，γ閃爍料位計，氧化鋯殘氧分析儀等，在鋼鐵生產(chǎn)中都發(fā)揮了重要作用。
進(jìn)入21世紀以來(lái)，首鋼自動(dòng)化應用與開(kāi)發(fā)工作再上新臺階，并產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，所有設計都實(shí)現了三級CAD設計，徹底甩掉了圖紙，以具有21世紀先進(jìn)水平的首鋼京唐鋼鐵公司的投產(chǎn)，標志著(zhù)又迎來(lái)了一個(gè)首鋼自動(dòng)化應用與開(kāi)發(fā)的春天。目前在首鋼冶金自動(dòng)化已經(jīng)成為冶金工藝的一個(gè)重要組成部分。換句話(huà)說(shuō)，沒(méi)有自動(dòng)化就無(wú)法煉鋼、軋鋼，這已經(jīng)成為首鋼冶金工藝一條新的準則與條件。冶金自動(dòng)化也正是靠著(zhù)本身的實(shí)力與優(yōu)勢，不斷提升在生產(chǎn)中的地位與作用。
2 新型工業(yè)化道路為首鋼自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向
“走新型工業(yè)化道路”實(shí)現兩化的融合，首先我們要在工業(yè)化方面取得重大突破。而衡量一個(gè)國家是否實(shí)現工業(yè)化，主要看其工業(yè)自動(dòng)化水平。在當代，自動(dòng)化是工業(yè)化的重要標志。我國鋼鐵工業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展主體工藝設備不比國外的差，但鋼鐵工業(yè)的整體水平和國外相比，差距仍然較大，差在哪里，一是管理水平，二就是工藝軟件上，而這兩者我們可以分別看成是在信息化與自動(dòng)化方面的差距。
信息化與自動(dòng)化不是兩個(gè)獨立的概念，某種意義上講，信息化是自動(dòng)化發(fā)展的一個(gè)新階段。如果我們把傳統自動(dòng)化稱(chēng)為基礎自動(dòng)化或過(guò)程自動(dòng)化的話(huà)，那么信息化就是將管理的內容與自動(dòng)化有機地結合成一個(gè)整體，我們也可以稱(chēng)為“集成式自動(dòng)化”，所以我們常把企業(yè)信息化建設分成四級或者五級。如圖1所示。
圖1 企業(yè)信息化架構
所以，我們也可以說(shuō)，由于我們在“集成自動(dòng)化”方面存在著(zhù)差距，所以影響了我國鋼鐵工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。成為制約我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的瓶頸。
進(jìn)入新世紀以來(lái)，首鋼總公司結合整體發(fā)展戰略，具體描繪出了首鋼走新型工業(yè)化道路的三步走戰略。
第一階段是在目前首鋼產(chǎn)線(xiàn)基礎之上通過(guò)雙高產(chǎn)品，拳頭產(chǎn)品的戰略在現有的產(chǎn)線(xiàn)和基本工裝條件下通過(guò)技術(shù)進(jìn)步提升經(jīng)濟效益，積累技術(shù)儲備，培養人才團隊，構建企業(yè)管理信息化平臺，使得信息化作為兩個(gè)轉變的載體理念和作用基本形成。第二階段是在第一階段的基礎上，通過(guò)首鋼在鋼鐵高端產(chǎn)品的新產(chǎn)線(xiàn)的建設過(guò)程中進(jìn)一步消化吸收國內國際先進(jìn)技術(shù)、管理經(jīng)驗，通過(guò)開(kāi)放合作的技術(shù)路線(xiàn)，進(jìn)一步系統固化、優(yōu)化首鋼在鋼鐵工業(yè)高端產(chǎn)品方面的技術(shù)、管理基礎，企業(yè)管理信息化達到國內先進(jìn)水平，充分發(fā)揮信息化作為兩個(gè)轉變的載體的作用，首鋼技術(shù)管理團隊對于首鋼四級自動(dòng)化結構達到全面的把握；第三階段是在前兩個(gè)階段之上，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，自主集成，通過(guò)曹妃甸鋼鐵基地的建設，以信息化作為全面創(chuàng )新的載體，全面達到當代鋼鐵工業(yè)的制高點(diǎn)，構建中國鋼鐵工業(yè)21世紀的概念工廠(chǎng)，以信息化引領(lǐng)競爭優(yōu)勢的構建。目前首鋼是在第三階段上進(jìn)行著(zhù)拼搏，東方的地平線(xiàn)上已經(jīng)露出勝利的曙光。
同時(shí)我們高興的看到，國內許多冶金企業(yè)的自動(dòng)化水平也都發(fā)展到了較高水平，一些具有代表性的技術(shù)與項目，如全自動(dòng)煉鋼、CSP軋鋼自動(dòng)化等都開(kāi)始在國內推廣，并收到良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。但是我們也應該清醒的看到，在一些高端自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品方面，我們還處于劣勢，為什么？因為許多核心技術(shù)我們還沒(méi)有掌握，為此，開(kāi)發(fā)高端自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品是我們遇到的一個(gè)不容回避的問(wèn)題，也是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。為此首鋼在二級過(guò)程控制數學(xué)模型上另辟蹊徑，劍走偏鋒，通過(guò)過(guò)程控制模型的研發(fā)與應用，搶占自動(dòng)化高端產(chǎn)品與技術(shù)的制高點(diǎn)。
（1）數學(xué)模型是冶金自動(dòng)化中的核心技術(shù)。牽牛要牽牛鼻子，如果我們掌握了數學(xué)模型的這項技術(shù)，就掌握了自動(dòng)化的主動(dòng)權、話(huà)語(yǔ)權。
（2）核心技術(shù)是買(mǎi)不來(lái)的。我們要生產(chǎn)國家急需的鋼鐵產(chǎn)品，就要有相應的高端自動(dòng)化技術(shù)來(lái)做支撐，國外廠(chǎng)商出于自身利益，他不會(huì )轉讓這類(lèi)高端自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品，他們所能轉讓的技術(shù)都是有條件限制的技術(shù)或已經(jīng)過(guò)時(shí)的產(chǎn)品與技術(shù)。
（3）警惕新的文化與技術(shù)的“侵略”。就拿數學(xué)模型這類(lèi)技術(shù)而言，有些新的品種鋼的冶煉技術(shù)，他們利用了我們的環(huán)境與條件，以及我們的原料以及人力資源，攻關(guān)開(kāi)發(fā)成功后，他們會(huì )無(wú)償的拿走，再賣(mài)給新的用戶(hù)，而我們還要付給他們錢(qián)，這不是“以強欺弱”的“侵略”又是什么？
（4）引進(jìn)技術(shù)的“水土不服”，過(guò)去我們引進(jìn)了一些數學(xué)模型，但這些引進(jìn)模型的應用都是有一定的邊界條件限制的，他們把許多條件都理想化，用國外的標準來(lái)衡量，而我國國內許多條件都很難滿(mǎn)足這些需求。所以出現了“水土不服”的問(wèn)題，使用效果大打折扣，甚至夭折。
（5）開(kāi)展高端冶金自動(dòng)化領(lǐng)域數學(xué)模型的自主創(chuàng )新條件基本成熟。我們有著(zhù)廣闊的市場(chǎng)需求，我國的冶金自動(dòng)化水平已經(jīng)發(fā)展到了一定的水平，一支技術(shù)創(chuàng )新的團隊已經(jīng)基本形成，而且，許多冶金企業(yè)都有著(zhù)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，這些都為開(kāi)展二級數學(xué)模型的自主創(chuàng )新創(chuàng )造了極為有利的條件。
3 數學(xué)模型是冶金自動(dòng)化技術(shù)的核心
過(guò)程控制數學(xué)模型是冶金工業(yè)自動(dòng)化與信息化的核心技術(shù)，從目前我國冶金工業(yè)數學(xué)模型的應用與研發(fā)方面，無(wú)論是從方法論還是從實(shí)際應用的角度來(lái)看，都有了很大的跨越和進(jìn)步。同時(shí)數學(xué)模型應用與研發(fā)的水平，也是檢驗我國冶金企業(yè)創(chuàng )新動(dòng)力的一個(gè)重要標志。數學(xué)模型是控制對象的表征，是對象可執行的表述，正是由于它與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、工藝能力的有效結合，發(fā)揮了重要的指揮與優(yōu)化作用，所以我們才把數學(xué)模型稱(chēng)之為自動(dòng)化與信息化的核心技術(shù)。
3.1 數學(xué)模型的概念
由于數學(xué)模型涉及范圍較廣，大家會(huì )從各個(gè)角度對數學(xué)模型進(jìn)行描述，盡管版本不同，長(cháng)短不一，但其內容基本都是在一個(gè)范圍內，如果把數學(xué)模型理解為“對過(guò)程要素的數學(xué)描述”，既簡(jiǎn)潔也能說(shuō)明問(wèn)題。當然要把這種數學(xué)描述用計算機語(yǔ)言準確地表述起來(lái)才可以發(fā)揮作用。
建立高可用性，高精度的數學(xué)模型是我國鋼鐵工業(yè)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)出滿(mǎn)足國民經(jīng)濟發(fā)展需要的鋼材品種。提高產(chǎn)品質(zhì)量、節約能源、降低成本，從而實(shí)現可持續發(fā)展，提升核心競爭力的技術(shù)基礎。
3.2 模型分類(lèi)
數學(xué)模型分類(lèi)的方式很多，如果依照建模方法來(lái)劃分，可分為：
（1）機理模型：這類(lèi)數學(xué)模型的建立，首先要對控制對象的物理化學(xué)過(guò)程進(jìn)行深入細致的研究和理論探討，找到影響過(guò)程各因素之間的關(guān)系，應用數學(xué)表達式，圖形或算法表示出來(lái)。得到數學(xué)模型后，再用實(shí)際數據進(jìn)行驗證，完善，增加修訂內容或確定權重系數，或決定采用分段處理的方式等。
（2）統計控制模型：這類(lèi)數學(xué)模型建模時(shí)與工藝理論關(guān)系較少，而是通過(guò)現場(chǎng)采集到的大量與過(guò)程控制因素有關(guān)的數據，以自動(dòng)控制原理和現代數學(xué)理論為基礎，應用回歸方式建立起數學(xué)表達式或圖形，這是一種隨機性模型，當工藝條件（被描述對象）發(fā)生重大變化時(shí)，則需要進(jìn)行重大的修正或完善。
（3）人工智能模型：它是一種將上述兩種模型進(jìn)行結合和優(yōu)化而生成新的模型，它是隨著(zhù)自動(dòng)控制理論與現代數學(xué)理論的發(fā)展而出現的一種新的建模方式。這是一種基于規則的模型，其主要的依據是工藝的控制經(jīng)驗和相關(guān)的專(zhuān)家知識及理論。
當然，也有按照模型功能劃分類(lèi)別的，如設定模型、控制模型、自適應模型等。
3.3 建模過(guò)程
不同行業(yè)不同區域的建模過(guò)程都有所不同。我們根據首鋼的具體實(shí)踐情況，大致分成以下幾個(gè)階段：
（1）建模準備：明確建模的目的，對要控制的對象過(guò)程經(jīng)過(guò)分析，搜索必要的信息，特征提取，通過(guò)要素分析，對建模方式進(jìn)行選擇，形成實(shí)質(zhì)性的建?？蚣?。
（2）數學(xué)描述：根據對象的特征和建模目的，經(jīng)過(guò)相關(guān)物理化學(xué)定律的應用以及約束條件的確認，抓住問(wèn)題的本質(zhì)，做出必要的合理的簡(jiǎn)化和假設，用數學(xué)語(yǔ)言，數學(xué)方法表達出所控對象的內在規律，建立包括常量和變量在內的數學(xué)模型。
（3）模型調試：通過(guò)對數學(xué)模型的求解，達到模型的可執行并通過(guò)測試。
（4）模型優(yōu)化：通過(guò)對結果進(jìn)行必要的分析，對模型進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和完善。
（5）模型檢驗：用實(shí)際生產(chǎn)數據，來(lái)檢驗模型的正確性，這樣反復進(jìn)行多次循環(huán)，直至最終達到滿(mǎn)意的效果。
（6）模型應用：將檢驗合格的數學(xué)模型與現場(chǎng)的控制系統、檢測系統以及數據采集系統等相關(guān)系統組成一個(gè)系統，在現場(chǎng)最終完成線(xiàn)程調試并開(kāi)始試運行。
3.4 國內數學(xué)模型開(kāi)發(fā)與應用
從我國鋼鐵企業(yè)當前的實(shí)際情況來(lái)看，主要工藝過(guò)程都使用了數學(xué)模型，如鐵前系統就有焦化數學(xué)模型、燒結數學(xué)模型和高爐數學(xué)模型；煉鋼系統中如轉爐煉鋼數學(xué)模型、RH真空精煉數學(xué)模型，LF爐精煉數學(xué)模型以及連鑄數學(xué)模型等；軋鋼工序是應用過(guò)程控制數學(xué)模型技術(shù)最廣泛最成熟的領(lǐng)域，如冷熱連軋生產(chǎn)線(xiàn)、中厚板生產(chǎn)線(xiàn)，涂鍍生產(chǎn)線(xiàn)、熱處理系統等，在線(xiàn)生產(chǎn)控制都使用了數學(xué)模型。
但在這成績(jì)面前，我們還要看到，內部仍然存在著(zhù)更深層次的問(wèn)題。
（1）在過(guò)程控制數學(xué)模型的應用中，重復引進(jìn)的現象比較嚴重，而且對核心技術(shù)的封鎖也是十分嚴重的。由于種種原因，我們不能有效地對引進(jìn)的數學(xué)模型進(jìn)行維護和二次開(kāi)發(fā)，以致出現“水土不服”和不能充分發(fā)揮作用等問(wèn)題。
（2）在我們內部的企業(yè)之間互相保密，有些企業(yè)認為我們自己花的錢(qián)引進(jìn)的技術(shù)，就要作為自己本企業(yè)的秘密，而加以保護，以致影響到對引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、再創(chuàng )新工作的進(jìn)一步開(kāi)展。這種保密的結果，是替外商保了密，苦了我們自己，幫助外商占領(lǐng)國內市場(chǎng)，我們倒起了一定的作用。
審視整個(gè)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化信息化的發(fā)展趨勢，過(guò)程控制數學(xué)模型是鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化信息化最直接最有效的領(lǐng)域，也是最核心的技術(shù)，沒(méi)有或者不掌握這種技術(shù)，鋼鐵工業(yè)的自動(dòng)化信息化就難免流于形式，難以收到理想的效果。
4 首鋼數學(xué)模型的研究與應用的現狀
首鋼自從上個(gè)世紀七十年代以來(lái)，就開(kāi)始了控制系統數學(xué)模型的研發(fā)與應用工作，研究成果于上個(gè)世紀八十年代獲得國家科技進(jìn)步獎。本世紀初，特別是2005年以來(lái)，首鋼集中了全公司的自動(dòng)化信息化力量，組建了首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司，控制系統數學(xué)模型的研發(fā)與應用工作又揭開(kāi)了嶄新的一頁(yè)。
4.1 高爐專(zhuān)家系統的研究與應用
高爐煉鐵控制是一項復雜的過(guò)程控制系統，爐況順行是高爐控制的主要目的。目前高爐專(zhuān)家系統多是從保順行入手開(kāi)發(fā)研究與應用。而首鋼就是在總結了國內外高爐專(zhuān)家系統研究與應用的成功經(jīng)驗與失敗的教訓基礎之上，換一個(gè)思路，在一般爐況順行的基礎上，從異常爐況判斷入手，提出了“提高高爐異常爐況判斷準確性就是保高爐順行”的新思想，通過(guò)主動(dòng)出擊，積極防御，針對各種異常爐況的判斷與分析，對原有異常爐況處理的經(jīng)驗進(jìn)行總結、優(yōu)化，找出其內在規律性，并用新技術(shù)手段加以科學(xué)再現，保證高爐生產(chǎn)不受波動(dòng)或少受波動(dòng)，從而達到保證高爐順行的目的。
通過(guò)人工智能領(lǐng)域的專(zhuān)家系統技術(shù)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )算法、遺傳算法等新興學(xué)科技術(shù)，將高爐專(zhuān)家知識和經(jīng)驗進(jìn)行量化，用智能推理技術(shù)將量化結果進(jìn)行綜合分析來(lái)預報和處理爐況，尤其對異常爐況的征兆進(jìn)行詳細的分析和預報，并提出相應的處理措施。通過(guò)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )來(lái)預報鐵水溫度。通過(guò)有限差分和遺傳算法來(lái)構建爐缸侵蝕模型，通過(guò)運動(dòng)軌道方程，應用土坡塌陷及堆積原理來(lái)構建爐料分布模型，并采用三段法來(lái)分析爐內徑向負荷分布，最終通過(guò)模型的協(xié)同來(lái)綜合治理高爐，以達到高爐順行的目的。
圖2 高爐專(zhuān)家系統結構圖
經(jīng)過(guò)兩年的探索、開(kāi)發(fā)與實(shí)踐，首鋼高爐專(zhuān)家系統終于研制成功并應用于高爐生產(chǎn)領(lǐng)域，在原料多變的狀態(tài)下，通過(guò)對異常爐況判斷和原料質(zhì)量模塊的開(kāi)發(fā)應用，預報命中率又得到了進(jìn)一步提升。爐況判斷準確全面實(shí)時(shí)，模型整體的技術(shù)性能達到了國際先進(jìn)水平。
4.2 首鋼燒結智能化控制系統
燒結是鋼鐵生產(chǎn)工藝過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節，就是將精礦粉與其它粉狀原料、回收的冶金工業(yè)粉塵，按一定比例混合，并燒制成塊狀的原料，供高爐生產(chǎn)使用。
首鋼燒結智能化控制系統是首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)公司自行設計，開(kāi)發(fā)完成的具有完全自主知識產(chǎn)權的控制模型軟件，該系統從配料開(kāi)始到燒結全過(guò)程，針對各個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)建立模型，并有機的組成一個(gè)整體，進(jìn)行智能控制，整個(gè)模型智能化控制系統包括了優(yōu)化配料模型、動(dòng)態(tài)配料模型、成分預報模型、點(diǎn)火模型、燃料模型、BTP（燒結終點(diǎn)）控制模型、BTP偏差控制模型等數10個(gè)子模型，實(shí)現了首鋼燒結生產(chǎn)智能化控制，達到了節能降耗，綠色生產(chǎn)、提高產(chǎn)品與質(zhì)量等新的目標，各項技術(shù)經(jīng)濟指標也在上一個(gè)新臺階。
其中BRP（溫度上升點(diǎn)）斜率判斷法，利用燃燒速度一致性指數改善布料，消除終點(diǎn)偏差等技術(shù)內容，都是首次提出并應用于生產(chǎn)實(shí)際。使用效果良好，達到國內領(lǐng)先水平。
4.3 首鋼高品質(zhì)鋼一體化冶煉智能化集成系統
首鋼高品質(zhì)鋼一體化冶煉智能化集成系統是首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)公司經(jīng)過(guò)多年研究，全部自行設計，自主開(kāi)發(fā)完成的具有完全自主知識產(chǎn)權的轉爐煉鋼冶煉自動(dòng)化模型軟件。
這套系統是以動(dòng)靜態(tài)冶煉模型為核心，以冶煉全過(guò)程（包括精煉）科學(xué)管理為基礎，以數據挖掘技術(shù)為支撐的現代化轉爐冶煉全過(guò)程的自動(dòng)控制技術(shù)。系統開(kāi)發(fā)了自動(dòng)化煉鋼靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型，部分功能可以根據現場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行定制設計開(kāi)發(fā)。
這套模型結合機理模型和統計模型的特點(diǎn)，是通過(guò)主進(jìn)程模型協(xié)調各分數學(xué)模型計算進(jìn)程的開(kāi)始和結束，將煙氣分析與副槍技術(shù)有效地結合在一起，并將轉爐煉鋼與RH爐精煉、LF爐的自動(dòng)控制與判斷做為一個(gè)系統中的三個(gè)要素有機地進(jìn)行統一分析，判斷及處理，實(shí)現了協(xié)同職能化煉鋼。特別是對鋼水、爐渣和合金為研究體系，利用機理模型分析影響鋼水溫度的主要因素，在此基礎上，通過(guò)數據挖掘，基于熱平衡理論建立溫度預報模型，利用質(zhì)量守恒定律和線(xiàn)性規劃方法，建立成分預報模型和控制模型，充分利用轉爐、LF爐冶煉工藝操作的經(jīng)驗，優(yōu)化工藝參數，提高鋼水溫度和成分預報的準確性。該系統同時(shí)還具有強大的自學(xué)習功能，進(jìn)一步提高了系統的穩定性和使用效果。系統穩定運行率超過(guò)99?8%，鋼水終點(diǎn)溫度和成分預報命中率雙雙達到90%以上。以年產(chǎn)量500萬(wàn)噸鋼設計，使用該系統創(chuàng )造的經(jīng)濟效益要比未使用前高達1400萬(wàn)元，整體達到了國內領(lǐng)先水平。
5 過(guò)程控制數學(xué)模型的未來(lái)發(fā)展
過(guò)程控制數學(xué)模型在國內鋼鐵行業(yè)的應用與發(fā)展，目前還剛剛起步，方興未艾，隨著(zhù)需求的發(fā)展，未來(lái)的數學(xué)模型還有著(zhù)極大的發(fā)展空間。從現在起，形成社會(huì )的關(guān)注，這對數學(xué)模型的未來(lái)發(fā)展，是會(huì )起到一定的積極作用的。
5.1 繼續做好過(guò)程控制數學(xué)模型的應用工作
我國冶金行業(yè)數學(xué)模型的應用還不算十分廣泛，在軋鋼方面應用的較好，但其他工藝環(huán)節相對薄弱，所以，要充分利用現有的自動(dòng)化資源，做好數學(xué)模型的應用工作。
（1）打破數學(xué)模型的神秘感。相信自己的力量，鼓足自己的信心，不等不靠，模型應用從低級向高級逐步發(fā)展，不斷積累技術(shù)，不斷培養人才，踏下心來(lái)，抓上幾個(gè)項目，就一定能搞出名堂來(lái)，收到明顯的經(jīng)濟效益與社會(huì )效益。
（2）選準數學(xué)模型應用的切入點(diǎn)，萬(wàn)事開(kāi)頭難，也最招人矚目，所以，根據本單位的實(shí)際情況，選準自己模型應用的切入點(diǎn)，至關(guān)重要。
（3）不要怕失敗。企業(yè)搞研發(fā)，由于資金投入的主體是企業(yè)自己，所以對投資回報比較關(guān)注，這也就客觀(guān)造成了科研開(kāi)發(fā)工作只許成功，不許失敗的尷尬境界。所以，在數學(xué)模型應用過(guò)程中，要允許失敗，不要怕失敗，解除束縛科技人員發(fā)展的條件限制，才能激發(fā)科技人員更大的工作熱情。
（4）積極開(kāi)展對外合作。通過(guò)對外合作交流，擴大視野，可以縮短數學(xué)模型應用開(kāi)發(fā)的時(shí)間，培養出自己的隊伍。特別是和兄弟企業(yè)的合作交流，和科研院所的合作交流，效果會(huì )更明顯。
5.2 開(kāi)發(fā)自主的數學(xué)模型研發(fā)平臺和相關(guān)技術(shù)
以數學(xué)模型開(kāi)發(fā)平臺為原創(chuàng )型技術(shù)開(kāi)發(fā)的突破口，對現有的二級數學(xué)模型的開(kāi)發(fā)模式進(jìn)行新的變革與調整，將現有的手工開(kāi)發(fā)模式，改造成自動(dòng)化工廠(chǎng)式開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。即將現有命題式開(kāi)發(fā)的組織方式改造成“系統架構→模型設計→算法設計→軟件開(kāi)發(fā)→應用服務(wù)”這樣一個(gè)全新的模型開(kāi)發(fā)模式。同時(shí)建設好兩個(gè)平臺，一個(gè)是使用平臺，在這個(gè)平臺上保證滿(mǎn)足用戶(hù)的各種需求，一個(gè)是開(kāi)發(fā)平臺，將所有的模型開(kāi)發(fā)都置于這個(gè)平臺管理之中。
5.3 提升與數學(xué)模型相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品的質(zhì)量與水平
數學(xué)模型和與之相配套的產(chǎn)品與技術(shù)，構成了一個(gè)系統的產(chǎn)業(yè)鏈，或稱(chēng)之為一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)群。根據“木桶效應”的原理，如果與數學(xué)模型相關(guān)的產(chǎn)品與技術(shù)水平相對較低，那么也會(huì )影響數學(xué)模型水平的發(fā)揮。比如數學(xué)模型的計算精度為1%，而執行機構的精度為5%，那么整體的精度則就為5%。所以要把短板加長(cháng)，保證數學(xué)模型正常水平的發(fā)揮，在這個(gè)問(wèn)題上，我們要有“愚公移山”的精神，舊的短板解決了，新的短板問(wèn)題又會(huì )出現。所以我們要用“愚公移山”的精神，不斷解決新出現的短板問(wèn)題。也就在這個(gè)不斷解決短板的過(guò)程中，數學(xué)模型的研發(fā)與應用水平才會(huì )不斷得到新的提高。
5.4 加強數學(xué)模型研發(fā)與應用的組織工作
目前我國數學(xué)模型的研發(fā)與應用工作，處于各自為戰的分散狀態(tài)，缺乏組織領(lǐng)導。所以，一些搞的比較好的冶金企業(yè)與相關(guān)的科研院所應當組成戰略聯(lián)盟，聯(lián)合攻關(guān)、搞出具有中國特色的數學(xué)模型的源代碼。技術(shù)平臺及相關(guān)的產(chǎn)品與技術(shù)，打破外國壟斷的一統天下，為我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展提供堅實(shí)的技術(shù)支持與保證。
發(fā)展以數學(xué)模型為核心的自動(dòng)化技術(shù)，是落實(shí)“科技創(chuàng )造未來(lái)”的具體體現，也是我國鋼鐵工業(yè)實(shí)現新的騰飛的助推器。我們在過(guò)程控制數學(xué)模型的研發(fā)與應用上，實(shí)現重點(diǎn)突破，開(kāi)發(fā)出有中國特色的數學(xué)模型產(chǎn)品與技術(shù)，走出一條“研制一批，儲備一批，生產(chǎn)一批”以科研促生產(chǎn)、以生產(chǎn)出產(chǎn)品、以產(chǎn)品保應用的新的可持續發(fā)展之路來(lái)。
——轉自《自動(dòng)化博覽》
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