征求意見稿-鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)要求

ICS77-010

CCSH04CISA

團體標準

T/CISAXXXXX—XXXX

棒線材鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)要求

Technicalrequirementsforintegratedcollaborative

productionsystemofsteelrolling

（征求意見稿）

XXXX–XX-XX發(fā)布XXXX–XX-XX實施

中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會發(fā)布

棒線材鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)要求

1范圍

本文件規(guī)定了鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)及技術(shù)要求。

本文件適用于以棒線材生產(chǎn)為主的新建和改建鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日

期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本

（包括所有的修改單）適用于本文件。

YB/T4804-2020鋼鐵行業(yè)高級計劃排程系統(tǒng)(APS)規(guī)范第4部分：功能構(gòu)建

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

可變成本VariableCost

煉鋼、軋鋼各工序物料、能源介質(zhì)等生產(chǎn)消耗成本；

3.2

生產(chǎn)節(jié)拍TactTime

生產(chǎn)線上每個工序的完成時間，通常用單位之間內(nèi)完成的產(chǎn)品數(shù)量來代表。

3.3

相關(guān)性分析CorrelationAnalysis

對兩個或多個具備相關(guān)性的變量元素進行分析，從而衡量兩個變量因素的相關(guān)密切程度。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

DevOps：研發(fā)運營一體化(SoftwareDevelopment(Dev)andITOperations(Ops))

PLC：可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)

OPC：用于過程控制的OLE，是一個工業(yè)標準(ObjectLinkingandEmbedding（OLE）

forProcessControl)

MQTT：消息隊列遙測傳輸(MessageQueuingTelemetryTransport)

TCP/UDP：傳輸控制協(xié)議/用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（TransportControlProtocol/UserData

Protocol）

SPC：統(tǒng)計過程控制（StatisticalProcessControl）

5系統(tǒng)技術(shù)要求

5.1系統(tǒng)架構(gòu)

基于能力支撐層提供的開發(fā)和數(shù)據(jù)能力，建立鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)，其系統(tǒng)架構(gòu)

圖見圖1。系統(tǒng)利用能力支撐層與產(chǎn)線信息化系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)以及產(chǎn)線設(shè)備等外部系統(tǒng)

進行數(shù)據(jù)交互，并通過構(gòu)建串聯(lián)各工序生產(chǎn)信息的各類智能應(yīng)用，實現(xiàn)對生產(chǎn)流程、工藝

的優(yōu)化，最終達到鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)。

圖1鋼軋一體化系統(tǒng)架構(gòu)圖

5.1.1外部系統(tǒng)

外部系統(tǒng)應(yīng)能提供支撐鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)所需要的相關(guān)信息，并具備接收鋼軋

一體化協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)下發(fā)的相關(guān)信息。外部系統(tǒng)至少應(yīng)能：

a)提供包含成品生產(chǎn)規(guī)格、鋼種、交貨日期以及客戶訂制化要求的生產(chǎn)訂單信息；

b)提供實現(xiàn)鋼軋主要物料(如鋼水、鋼坯等)準確跟蹤相應(yīng)的檢測設(shè)備/儀表信號；

c)提供鋼軋生產(chǎn)過程控制變量所需要的工藝、設(shè)備運行狀態(tài)信息，如合金量、吹氧

量、通電時長、連鑄拉速、輥道速度等；

5.1.2能力支撐層

能力支撐層作為整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，應(yīng)提供系統(tǒng)所運行在的軟硬資源的統(tǒng)一管理及監(jiān)控

功能；支持生產(chǎn)線設(shè)備、物料等對象建模，實現(xiàn)與外部系統(tǒng)間及時準確地數(shù)據(jù)交互，同時

提供基于數(shù)據(jù)治理的數(shù)據(jù)資產(chǎn)加工與存儲能力，并提供低代碼構(gòu)建能力，為上層智能應(yīng)用

提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求。

a)應(yīng)支持相應(yīng)服務(wù)器資源動態(tài)分配，保障運行環(huán)境高可用性；

b)應(yīng)具備軟硬件資源統(tǒng)一監(jiān)控和告警能力，并支持外部系統(tǒng)相應(yīng)運行監(jiān)測信息的接

入，實現(xiàn)整個鋼軋信息系統(tǒng)統(tǒng)一運維監(jiān)控與告警；

c)應(yīng)具備統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境、開發(fā)全過程管控能力，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)需求的快速響應(yīng)；

d)數(shù)據(jù)集成接入應(yīng)支持常用如OPC、MQTT、TCP/UDP等工業(yè)通用協(xié)議，支持通信協(xié)議

定制化協(xié)議快速開發(fā)及接入能力，并實現(xiàn)通訊協(xié)議的集中化管理；

e)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲應(yīng)具備橫向擴展的能力。

5.1.3智能應(yīng)用

智能應(yīng)用為整個系統(tǒng)核心，應(yīng)在實現(xiàn)鋼軋日常業(yè)務(wù)管控所具備的各項功能外，還應(yīng)提

供數(shù)據(jù)分析/應(yīng)用等功能，以輔助操作人員進行決策，從而提升產(chǎn)線管控能力，優(yōu)化工藝生

產(chǎn)流程，最終實現(xiàn)鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)。

智能應(yīng)用宜至少包含生產(chǎn)計劃一體化排程、工序生產(chǎn)節(jié)拍協(xié)同管控、質(zhì)量一體化管控、

生產(chǎn)成本一體化管控、物流協(xié)同等技術(shù)，以支撐實現(xiàn)鋼鐵一體化協(xié)同生產(chǎn)。

5.2生產(chǎn)計劃一體化排程技術(shù)

5.2.1概述

生產(chǎn)計劃一體化排程應(yīng)以生產(chǎn)訂單為指導(dǎo)，綜合考慮煉鋼、軋鋼各工序批量生產(chǎn)特征

進行一體化生產(chǎn)計劃編制，并實施一體化作業(yè)排程以確定計劃詳細執(zhí)行路徑和時間，實現(xiàn)

生產(chǎn)效率提升、直軋熱裝率提升、能耗降低和訂單準時交付等多目標優(yōu)化。

5.2.2一體化鋼軋生產(chǎn)計劃

5.2.2.1根據(jù)生產(chǎn)訂單的鋼材及鋼坯需求量，分別以爐次、澆次和軋制批次作為煉鋼、連

鑄和軋鋼工序的生產(chǎn)計劃單元，一體化編制軋制批次計劃、澆次計劃和爐次計劃。

5.2.2.2根據(jù)棒線材按同規(guī)格批量組織生產(chǎn)的特點，一體化鋼軋生產(chǎn)計劃宜采用“生產(chǎn)訂

單→軋制批次計劃→澆次計劃→爐次計劃”的計劃編制方法。

5.2.2.3一體化鋼軋生產(chǎn)計劃需綜合考慮的因素應(yīng)滿足YB/T4804-2020第四章中關(guān)于生產(chǎn)

計劃的相關(guān)規(guī)定。此外，一體化鋼軋生產(chǎn)計劃制定應(yīng)考慮設(shè)備檢修計劃，平衡產(chǎn)線/機組生

產(chǎn)與檢修安排；應(yīng)考慮能源平衡約束，并根據(jù)能源平衡風(fēng)險進行一體化鋼軋生產(chǎn)計劃調(diào)整。

5.2.3一體化鋼軋作業(yè)排程

5.2.3.1基于爐次計劃、澆次計劃以及軋制批次計劃，結(jié)合鋼種工藝、冶煉周期等，一體

化制定煉鋼-連鑄-軋鋼作業(yè)排程計劃，確定計劃執(zhí)行具體路徑及開始/結(jié)束時間。

5.2.3.2宜具備作業(yè)排程可視化功能，可采用動態(tài)甘特圖技術(shù)對煉鋼、連鑄、軋鋼各工序

作業(yè)排程計劃信息進行可視化展示，并集成展示各工序關(guān)鍵生產(chǎn)狀態(tài)和生產(chǎn)實績信息，實

現(xiàn)對同一工序或者上下游工序的作業(yè)排程計劃沖突或生產(chǎn)中斷等信息的展示和預(yù)警。

5.2.3.3宜具備作業(yè)排程可視化調(diào)整功能，支持用戶通過人機交互方式對未執(zhí)行的計劃進

行新增、修改、刪除，實現(xiàn)計劃貫穿鋼軋生產(chǎn)全程，提高熱裝/直送率。

5.2.3.4宜具備作業(yè)排程計劃動態(tài)調(diào)整功能，可根據(jù)生產(chǎn)實績和產(chǎn)線實時狀態(tài)，實時更新

作業(yè)排程結(jié)果，并對連鑄潛在斷澆等異常情況進行預(yù)警。

5.2.3.5一體化鋼軋作業(yè)排程需要考慮的因素包括但不限于：

a）爐次計劃、澆次計劃、軋制批次計劃、設(shè)備檢修計劃；

b）各工序生產(chǎn)實績；

c）物流、設(shè)備等實時狀態(tài)；

d）工藝路線、作業(yè)周期等標準數(shù)據(jù)；

e）爐機匹配、鑄軋匹配等生產(chǎn)組織規(guī)則。

5.3工序生產(chǎn)節(jié)拍協(xié)同管控技術(shù)

5.3.1概述

為實現(xiàn)鋼軋一體化協(xié)同生產(chǎn)，需對煉鋼內(nèi)部工序、軋鋼內(nèi)部工序和鑄軋界面的生產(chǎn)節(jié)

拍進行實時跟蹤、監(jiān)視和協(xié)同管控，及時發(fā)現(xiàn)可能引起生產(chǎn)波動的不確定性因素和瓶頸環(huán)

節(jié)，并根據(jù)當(dāng)前實時生產(chǎn)過程信息進行上下游工序一體化調(diào)度和分析，宜包括生產(chǎn)節(jié)拍跟

蹤、預(yù)測、調(diào)整、分析等功能。

5.3.2煉鋼生產(chǎn)節(jié)拍協(xié)同管控

煉鋼生產(chǎn)節(jié)拍管控是指對煉鋼各工序在生產(chǎn)爐次的生產(chǎn)節(jié)拍統(tǒng)一調(diào)度、預(yù)測和分析，

以保障煉鋼-連鑄爐機生產(chǎn)節(jié)拍匹配，實現(xiàn)煉鋼穩(wěn)定生產(chǎn)，宜具備生產(chǎn)節(jié)拍跟蹤、生產(chǎn)節(jié)拍

預(yù)測、流程節(jié)拍分析、步驟時長分析和生產(chǎn)節(jié)拍控制標準等功能。

a)生產(chǎn)節(jié)拍跟蹤宜根據(jù)各工序生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和物流數(shù)據(jù)，實現(xiàn)每爐鋼水在轉(zhuǎn)爐/電爐、

精煉、連鑄工序的生產(chǎn)節(jié)拍實時跟蹤和追溯。

b)生產(chǎn)節(jié)拍預(yù)測宜提供生產(chǎn)節(jié)拍預(yù)測模型，根據(jù)生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)

和工藝規(guī)程，預(yù)測每爐鋼水在轉(zhuǎn)爐/電爐、精煉、連鑄工序的生產(chǎn)節(jié)拍，并實時診斷，對異

常情況支持生產(chǎn)節(jié)拍的動態(tài)調(diào)整節(jié)拍。

c)生產(chǎn)節(jié)拍分析宜根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍跟蹤數(shù)據(jù)，結(jié)合節(jié)拍控制標準，對轉(zhuǎn)爐/電爐、精煉、

連鑄各工序節(jié)拍以及各工序內(nèi)生產(chǎn)步驟進行分析，及時反饋生產(chǎn)節(jié)拍控制整體水平，發(fā)現(xiàn)

生產(chǎn)節(jié)拍瓶頸環(huán)節(jié)。

d)生產(chǎn)節(jié)拍控制標準宜提供對轉(zhuǎn)爐/電爐、精煉、連鑄生產(chǎn)節(jié)拍周期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，

包括加廢鋼、兌鐵水、吹煉、濺渣、倒渣、通電、轉(zhuǎn)包、澆鑄等步驟。

5.3.3鑄軋生產(chǎn)節(jié)拍協(xié)同管控

對于連鑄-軋鋼工序間設(shè)計有熱送或直軋工藝的產(chǎn)線，宜對鑄軋生產(chǎn)建立生產(chǎn)節(jié)拍監(jiān)控

系統(tǒng)，實時監(jiān)控當(dāng)前連鑄和軋鋼工序的生產(chǎn)節(jié)拍及基本生產(chǎn)情況，包括連鑄中包重量、鋼

種、連鑄拉速、軋制規(guī)格、軋制速度、軋制間隔等信息。

可利用仿真技術(shù)建立生產(chǎn)節(jié)拍預(yù)警模型及生產(chǎn)節(jié)拍調(diào)整決策模型，為協(xié)調(diào)上下游工序

生產(chǎn)節(jié)拍提供相關(guān)決策支撐。

5.3.4軋鋼生產(chǎn)節(jié)拍協(xié)同管控

軋鋼工序的生產(chǎn)節(jié)拍表現(xiàn)為作業(yè)率及小時產(chǎn)量，應(yīng)建立軋鋼工序生產(chǎn)節(jié)拍監(jiān)控和動態(tài)

管理系統(tǒng)，對影響生產(chǎn)時間、軋制速度和軋制間隔的組坯上料、煤氣供應(yīng)、換輥換槽、臨

時停機等因素進行監(jiān)控和管理，達到提高有效作業(yè)率、減少非必要待軋及合理設(shè)定軋制速

度與軋制間隔的目的。

5.4質(zhì)量一體化管控技術(shù)

5.4.1全流程質(zhì)量控制

5.4.1.1全流程質(zhì)量控制宜具備關(guān)鍵參數(shù)管理、關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控、異常事件監(jiān)控、過程能力

評價、質(zhì)量指標看板等功能。

5.4.1.2關(guān)鍵參數(shù)管理宜提供對影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)的定義、管理。

5.4.1.3關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控宜建立煉鋼-軋鋼的一體化生產(chǎn)關(guān)鍵參數(shù)控制標準，根據(jù)生產(chǎn)實時數(shù)

據(jù)，實現(xiàn)對關(guān)鍵參數(shù)的過程監(jiān)控。對于生產(chǎn)過程異常進行報警。

5.4.1.4過程能力評價宜根據(jù)SPC統(tǒng)計方法，對一段時期內(nèi)各關(guān)鍵參數(shù)過程控制能力水平

進行分析評價，促進生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。

5.4.2全流程質(zhì)量追溯

宜建立鋼軋全流程質(zhì)量追溯系統(tǒng)，以全流程物料跟蹤為基礎(chǔ)，以爐次、鋼坯、軋材為

跟蹤對象采集關(guān)聯(lián)生產(chǎn)過程中的來料數(shù)據(jù)、關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)及質(zhì)量結(jié)果，以爐次號、鋼坯號

等物料標識進行全流程生產(chǎn)與質(zhì)量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，建立完整的質(zhì)量過程數(shù)據(jù)集，支撐質(zhì)量控

制過程追溯，并為后續(xù)分析優(yōu)化提供基礎(chǔ)。

5.4.3質(zhì)量一體化分析及優(yōu)化

5.4.3.1宜建立鋼軋質(zhì)量一體化分析系統(tǒng)，基于鋼軋全流程質(zhì)量追溯數(shù)據(jù)，結(jié)合鋼軋工藝

領(lǐng)域知識和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對鋼水、鋼坯、軋材成品質(zhì)量進行影響因素的相關(guān)性分析。

5.4.3.2可建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大數(shù)據(jù)模型，利用模型分析影響性能的關(guān)鍵過程參數(shù)，

同時可利用模型進行在線預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果進行生產(chǎn)參數(shù)推優(yōu)或動態(tài)控制，實現(xiàn)質(zhì)量一

體化離線分析及在線優(yōu)化。

5.5生產(chǎn)成本一體化管控技術(shù)

以鋼軋工序生產(chǎn)成本綜合最優(yōu)為目標，應(yīng)建立一套全面覆蓋鋼軋生產(chǎn)成本要素，涵蓋

各工序成本要素管理、可變成本計算和分析，并進行多工序生產(chǎn)成本綜合優(yōu)化的一體化管

控系統(tǒng)。

5.5.1生產(chǎn)成本要素管理

應(yīng)對鋼軋生產(chǎn)主要工序的相關(guān)成本要素進行統(tǒng)一管理，包括：煉鋼工段的原材料、輔

助材料及能源消耗，以及軋鋼工段的能源消耗以及鋼坯消耗等關(guān)鍵成本要素。實現(xiàn)要素的

數(shù)字化定義和基礎(chǔ)信息維護管理，以支撐生產(chǎn)成本計算和分析。

5.5.2生產(chǎn)成本測算及監(jiān)控

為衡量鋼軋生產(chǎn)可變成本控制水平，應(yīng)根據(jù)煉鋼、軋鋼的生產(chǎn)組織特點分別建立各工

序生產(chǎn)可變標準成本自動測算功能，對各工序噸鋼成本、工序內(nèi)各鋼鐵料、合金、熔劑、

輔料以及能源介質(zhì)等物料噸鋼單位成本、單耗等進行測算，以支撐對生產(chǎn)成本控制的分析

和評價。

宜根據(jù)產(chǎn)線自動化及檢測儀表配置水平，在生產(chǎn)過程中對煉鋼爐次、軋鋼軋次以及班

組建立實時成本監(jiān)控，及時反映當(dāng)前生產(chǎn)可變成本的趨勢情況，輔助操作人員進行生產(chǎn)調(diào)

整。

5.5.3成本分析

在生產(chǎn)完成后，宜從爐次、軋次、工序、鋼種、規(guī)格、班組等多個維度，對煉鋼、軋

鋼生產(chǎn)可變成本進行自動統(tǒng)計，并提供對比分析、趨勢分析、結(jié)構(gòu)分析、相關(guān)性分析以及

回歸分析方法和手段，對過程成本消耗進行全面的數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)可變成本的閉環(huán)管理。

5.5.4成本優(yōu)化

宜基于各工序生產(chǎn)過程可變成本的計算和統(tǒng)計，對鋼-軋生產(chǎn)建立以綜合成本最優(yōu)為目

標的綜合可變成本優(yōu)化系統(tǒng)，采用控軋控冷、鋼坯定重優(yōu)化等全流程工藝協(xié)同優(yōu)化技術(shù)，

對于軋材性能過剩、通尺材控制、加熱溫度過剩等實際場景進行分析優(yōu)化，從而對輔料、

合金、鋼坯單耗、能源等關(guān)鍵可變成本項進行優(yōu)化控制，達到降低鋼軋生產(chǎn)成本的目標。

5.6物流協(xié)同技術(shù)

5.6.1鋼軋工序內(nèi)部物流

5.6.1.1煉鋼車間物流

煉鋼車間物流應(yīng)對煉鋼車間內(nèi)廢鋼卸料作業(yè)、廢鋼配料作業(yè)、廢鋼加料運輸作業(yè)、鐵

包運輸作業(yè)、鋼包運輸作業(yè)進行統(tǒng)一物流調(diào)度管控，并應(yīng)保證物流輸運作業(yè)的節(jié)拍來提高

作業(yè)效率。應(yīng)包含鐵包管理、鋼包管理、天車管理、調(diào)度管理、廢鋼管理等功能，應(yīng)支持

對外提供接口數(shù)據(jù)服務(wù)和支持數(shù)據(jù)傳送到過程控制管理系統(tǒng)。

a)煉鋼車間物流作業(yè)對象管理

應(yīng)對廢鋼、鐵包、鋼包、廢鋼斗、天車基礎(chǔ)信息進行管理，宜對臺車進行管理。

b)煉鋼車間物流跟蹤管理

宜實現(xiàn)對鐵包、鋼包、廢鋼斗的感知和位置跟蹤，建議精度不低于5cm。

c)煉鋼車間物流調(diào)度管理

應(yīng)實現(xiàn)對鐵包、鋼包、廢鋼斗的作業(yè)調(diào)度指令、調(diào)度作業(yè)跟蹤、調(diào)度作業(yè)節(jié)拍分析、

調(diào)度作業(yè)節(jié)拍模型優(yōu)化。

5.6.1.2坯料庫管理

坯料庫管理應(yīng)建立計劃管理、堆放管理、庫區(qū)管理、作業(yè)管理、基礎(chǔ)管理等功能，宜

同步坯料庫信息，加強業(yè)務(wù)協(xié)同，實現(xiàn)鋼軋坯庫信息共享和物料信息追溯。

a）應(yīng)具備鑄坯信息管理及履歷查詢功能，鑄坯信息應(yīng)包括但不限于爐次、鋼種、規(guī)格、

重量、質(zhì)檢結(jié)果等；

b）應(yīng)統(tǒng)