自有工论｜西门子李雷：炼就“钢筋铁骨”需乘数字化东风
近日GPT-4成功得出P≠NP，陶哲轩预言成真。你是否想过利用GPT-4推动解决自控领域的技术难题呢？在西门子的尝试中，我们的同事通过多轮迭代，利用GPT-4生成分线性大时滞多因素PID整定控制算法，完成某行业具体工况下的模拟验证，同时实现了自动化工程师和算法工程师协同才能完成的工作，并降低了时间成本。
我们常说“百炼成钢”，钢铁只有通过千锤百炼，才能变得更坚固。所以人们常用“钢铁般的意志”来形容一个人意志坚定。我们的生活中，同样离不开钢铁。建筑、机械、船舶、铁路、汽车等等，背后都少不了“钢筋铁骨”的支撑。
随着城镇化、工业化进程加快，作为制造业支柱的钢铁行业在快速发展的同时，也面临着产能过剩等挑战。钢铁行业的竞争已不再是价格的竞争，而是效率和质量的竞争。以绿色低碳、智能制造、数字化转型的发展路线正重构钢铁行业的竞争局面。
当前中国钢铁生产以长流程为主，从最初的铁矿石和焦煤等原料，经过烧结、高炉形成铁水，在经炼钢、连铸形成钢坯，最后经轧制、锻造及其他处理，最终成为可用的各种用途的钢材，工艺流程极其复杂。凭借在钢铁行业多年的现场经验与成熟的应用案例，西门子可为企业提供涵盖从顶层规划到落地实施，覆盖全流程的数字化解决方案，解决限制行业发展的“痛点”问题。
数字化正在重塑钢铁行业
在智能制造的热潮之下，很多钢铁企业都在规划升级智能工厂。其中，智能行车是钢铁行业智能工厂建设中颇具代表性的一项基础应用。“行车”，是钢铁企业最重要的搬运设备，具有操控难度大、危险性高、劳动强度大等难点。现有行车不仅采用手动操作的传统控制方法较多，行车运行与地面建筑物之间的干涉也要人工来排除。
行车操作能否通过远程、自动化的方式实现，从而全面提升效率、保障人工安全？西门子的高效能驱动系统使这一设想变为现实，并为钢铁企业带来了实实在在的效益。
西门子为某大型钢铁企业的420T钢包起重机，提供基于SIMOCRANCE的解决方案。通过该方案，可在钢包起重机上实现快速启停、平稳工作、自动导航巡航、无人吊钩等功能。通过远程控制行车，不仅能够改善行车操作人员的工作环境，提高安全性，减少操作人员，降低人工成本，还进一步提高了作业效率，减少停机检修时间。随着越来越多的项目落地，无人化智能行车在钢铁行业的应用会越来越多，这是一个产业性趋势。
在技术革新与行业趋势驱动下，钢铁企业的数字化转型取得了积极成效。无人化、少人化已成为钢铁生产车间的演变趋势，越来越多的智能设备走入生产一线。在河钢唐钢新区的“无人”料场中，西门子通过提供软硬件一体的数字化料场管理解决方案，助力其实现信息自动感知、数据自动计算以及运营指令自动发出。
不止于此，借助于西门子的工业互联网、数据分析和增材制造等技术，河钢正加速迈向数字化发展新阶段。与此同时，我们也希望河钢的数字化转型实践能为国内更多志在转型的钢铁企业提供一些借鉴与帮助，带领钢铁行业迈向创新以及可持续发展未来。
用数字化技术推动钢铁行业可持续发展
《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》提出：计划在2025年前实现碳达峰；2030年碳排放量比峰值下降30%；2060年前国内钢铁行业实现深度脱碳。在严控高耗能高排放项目的大背景下，绿色低碳和可持续发展已经成为钢铁行业转型升级发展的重中之重。
实现上述目标，钢铁工业面临着时间紧、任务重、压力大的严峻挑战，而运用数字化智能制造技术能够有效提升钢铁企业生产和管理效率。设备层面来看，高能效电机和变频器技术可为钢铁行业带来可观的节能潜力，有助于提升系统效率并降低能源成本。西门子通过深入了解客户需求，提供更有针对性、更匹配的高效电机、变频器和数字化解决方案，与客户一起推动钢铁行业能效升级。比如SINAMICS S120、G120变频器，功率范围广，控制方式丰富，可用于各种驱动任务。
当然，实现可持续发展，不能仅靠高能效设备。目前大多数钢厂客户的能源数据采集范围尚不够全面，智慧控制模型不够成熟，因此很难对能源数据进行计算、管理和预测，距离能源智慧化平衡调度还有一段距离。西门子根据现有iEMS平台、设备/过程智能诊断产品、专业的模型算法，以能源流和分厂为场景单位建立模型，并通过平台合并交互，形成适合钢铁行业全方位的智慧能源管控平台，提升企业能源效率和可持续发展能力。在沙钢酸洗车间原料库的无人行车项目中，西门子能量回馈方案帮助客户实现了每年节约用电约80,000度。
纵深防御，为钢铁行业筑牢安全基石
伴随钢铁行业数字化转型提速，工业信息安全风险也将愈发突出，但信息安全绝不能成为阻碍数字化的理由。钢铁企业如何确保数据和资产在各个层面的保护，降低因工业信息安全引起的损失？
对于钢铁行业来说，可执行、可落地的方案是关键。西门子首个钢铁行业工业信息安全项目，已在西部地区某钢铁企业落地完成。西门子通过对各车间现有工业网络状况进行安全评估，基于“纵深防御”理念，实施多种安全防护措施；最后建立本地工控态势感知系统。多种防护手段可以防止99%的恶意访问和非授权访问，降低99%安全事件的发生率，减少非计划停机造成的损失，有效保障生产的平稳运行。
一直以来，西门子与中国钢铁行业的发展脉络相辅相成。凭借在钢铁行业的深刻行业洞察和实践经验，西门子将与钢铁企业继续深化合作，向着更高效、更智能、更安全、更绿色低碳的方向前行。西门子将以数字化咨询为先导，结合软硬件方面的积累，助力钢铁企业应对来自全生命周期不同阶段的需求与挑战。
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西门子数字化工业集团：
西门子数字化工业集团（DI）是自动化和数字化领域的创新典范。数字化工业集团与合作伙伴和客户一起，推动过程与离散行业的数字化转型。通过数字化企业业务组合，数字化工业集团能够为不同规模的企业提供必要产品以及赋能价值链集成和数字化的系列解决方案和服务。针对各行业的不同需求，数字化工业集团不断优化其独特的业务组合，帮助客户提升生产力和灵活性。数字化工业集团持续创新，将面向未来的科技不断融入产品系列。西门子数字化工业集团总部位于德国纽伦堡，在全球拥有大约7.2万名员工。
关于西门子在中国：
西门子股份公司（总部位于柏林和慕尼黑）是一家专注于工业、基础设施、交通和医疗领域的科技公司。从更高效节能的工厂、更具韧性的供应链、更智能的楼宇和电网，到更清洁、更舒适的交通以及先进的医疗系统，西门子致力于让科技有为，为客户创造价值。通过融合现实与数字世界，西门子赋能客户推动产业和市场变革，帮助数十亿计的人们，共创每一天。西门子持有上市公司西门子医疗的多数股权，西门子医疗是全球重要的医疗科技供应商，塑造着医疗产业的未来。此外，西门子持有西门子能源的少数股权，西门子能源是全球输电和发电领域的国际企业。西门子自1872年进入中国， 150年来始终以创新的技术、杰出的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持。截至2022年9月30日，西门子在中国拥有超过3万名员工。西门子已经发展成为中国社会和经济的一部分，并竭诚与中国携手合作，共同致力于实现可持续发展。如需了解详细信息，请访问www.siemens.com.cn。
