中国工业数据治理优秀企业系列报道十一:江阴兴澄特种钢铁有限公司——数领特钢,智启未来

2025-05-06 00:00          36次阅读


为落实好党中央、国务院关于数字中国建设和产业数字化转型的重大决策部署,经报有关领导同志,从2024年开始,中国工业经济联合会在相关部委、高校、智库和重点工业领域头部企业的参与和支持下,在全国范围内从征集范例、调查研究和宣传培育三个维度开展中国工业数据治理“领跑者”企业工作,找出并宣传推广工业数据治理领域企业的优秀成果、实践经验和典型案例,旨在发挥优秀企业的榜样带动作用,强化协同效应,带动更多企业增强数据治理能力,加快数字化转型,搭建工业数据交流平台和产业生态圈,挖掘数据要素作为新质生产力的价值,赋能工业高质量发展。

2024年9月11日,中国工业经济联合会在第二届中国工业高质量发展论坛上发布了22家首届中国工业数据治理“领跑者”企业名单等研究成果。根据工作计划,中国工业经济联合会将从2025年3月底开始启动2025中国工业数据治理“领跑者”企业工作,找出更多工业领域重点行业的“领跑者”企业和典型经验,为工业企业的数据治理和数字化转型搭建学习交流和产业合作的权威平台。获选的2025中国工业数据治理“领跑者”企业名单将在第三届中国工业高质量发展论坛上向全社会公布。

 

江阴兴澄特种钢铁有限公司(以下简称“兴澄特钢”)隶属中信集团,是中国特钢行业龙头企业,被国家列为四大特钢产业基地之一。兴澄特钢作为全球产品规格齐全、生产规模较大的特殊钢棒、线、板卷材单体生产企业和中国特钢技术引领企业,荣获国家火炬计划重点高新技术企业、全国节能先进集体、全国首批两化融合示范企业、全国首批绿色制造示范企业、国家技术创新示范企业、中国进出口质量诚信企业、中国出口质量安全示范单位、国家知识产权示范企业等荣誉称号。

兴澄特钢具备690万吨特殊钢生产能力,产品广泛应用于交通、石化、机械、海工、风电、桥梁等行业。其中高端轴承钢市场占比连续23年全国第一,14年世界第一;高档汽车钢市场占比连续16年全国第一。

兴澄特钢拥有国家级企业技术中心、国家认可实验室和博士后科研工作站,先后承担国家多项科技攻关项目,主持或参与制订修订了多项国际、国家和行业标准。荣获“国家科学技术进步奖一、二等奖”“中国工业大奖”“中国质量奖提名奖”“中国专利奖优秀奖”“冶金科学技术奖一等奖”等奖项,建成全球特钢行业首家“灯塔工厂”,2024年成为首届中国工业数据治理“领跑者”企业。

 

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图1 2024中国工业数据治理“领跑者”企业

一、兴澄特钢工业数据治理建设背景

工业数据作为加速制造业数字化转型的重要驱动力,在当今全球经济中发挥着至关重要的作用。党中央、国务院高度重视数据要素流通及市场化配置改革,陆续出台多项政策,2022年12月印发《中共中央、国务院关于构建数据基础制度更好发挥数据要素作用的意见》等。在工业领域,发布《关于工业大数据发展的指导意见》,加快数据要素的跨行业流通。

钢铁行业作为我国重要的基础原材料制造行业,具有生产流程长、生产工艺复杂、供应链冗长等典型特征。特殊钢作为兴澄特钢的主营产品,广泛应用于汽车、船舶乃至航天等领域,因此对钢铁的品质要求极高。在生产过程中,在数据要素复杂、工艺精度要求高、数据协同困难等多重因素影响下,特殊钢仍必须保证品质稳定。随着公司规模不断扩大,产品结构趋向高端,在面对成本压力的同时,对产品稳定性、可靠性、一致性和交付准时率、交付周期提出了更高的要求。

兴澄特钢亟需围绕设备管理、生产管控、工艺研发、供应链管理、环保管理等方面重塑企业竞争优势,从内突破,建立健全工业数据治理体系,优化生产流程,追求极致效率和极致成本,增强企业核心竞争力。

二、工业数据治理整体方案

兴澄特钢工业数据治理实践以“十四五”数智化战略规划为指导,制定了工业数据治理实践指南,以工业互联网平台和大数据平台为基础,构建统一数据架构数据治理体系,打通企业研发、生产、能源、物流、环保、安全、设备、质量、运营全流程数据,以高质量数据支撑企业生产运营和战略决策。

2.1 数智化战略发展规划

兴澄特钢在“十四五”期间制定了数智化战略,确定了“打造特钢制造生态技术体系”“创建全球最具竞争力的特钢企业”和“赋能特钢生态圈引领智慧制造”三大战略目标;制定精品、规模、服务3大战略方针,5大战略举措,通过四线并行、以点带面、先易后难实施路线支撑企业构建6大核心竞争力。

 

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图2 兴澄特钢数智化战略

2.2 工业互联网数据架构

建立统一数据架构,以数据为核心驱动力,进行数据架构设计。依次进行生产制造基础数据采集、边缘存储和计算,再构建统一的数据平台和应用模型,支撑业务应用分析,打通企业业务数据流程,形成产销协同、质量研发、制造执行、能碳安环、企业管理和数据互联等领域应用,最终支撑企业战略决策。

 

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图3 工业数据架构图

2.3 数据治理体系

依托华为数据治理方法论,构建数据治理体系支撑兴澄特钢的数据标准化、数字化,打通研发、制造、运营和维护数据断点,为企业数据应用夯实基础,提升冶金行业数字化能力和水平。

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图4 数据治理体系图

2.4 数据治理建设路径

数据治理建设路径分为四个阶段,第一阶段完成大数据平台的基础构建工作,将企业数据平台化,致力于打造数据引擎,构建数据底座;第二阶段逐步完善平台能力,构建治理和管理体系,全面治理;第三阶段全面展开,深化应用,实现AI赋能;第四阶段实现深层次挖掘和利用,洞察市场,支撑企业战略发展,成为全球领先特钢企业。遵循稳扎稳打,在逐步完善平台能力的同时,深度挖掘应用场景,为业务赋能的原则。

三、核心举措

数据是企业的核心资产,建立高效健全的数据治理体系是充分发挥和实现工业数据价值的前提,兴澄特钢采取多种关键举措构建工业数据治理体系。

3.1 数智管控中心

建立了企业级核心大脑—全流程数智管控中心。数智管控中心总建筑面积1万平方米,依托“创新、协调、绿色、开放、共享”五大设计理念,构造“一湖、一岛、一综合”的高品质空间,已成为特钢行业首个全流程的数字化、网络化、智能化的管控基地,包括四大中心:铁前操控中心、炼轧操控中心、设备诊断中心、大数据IDC中心。实现了集生产过程、能耗分析、质量分析、智能排产、物流管理、设备监测、安全管控、环保监测等多方面的系统融合,是公司生产运营的核心大脑。

 

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图5 兴澄特钢数智中心  

3.2 数据资产盘点

全面盘点企业数据资产,设计覆盖企业全领域的数据资产五级分类目录,其中L1级资产19项,L2级资产106项;经过自下而上地梳理企业系统应用情况、关联关系、业务流程及数据字典等,形成数据资产目录。

3.3 数据存储与安全

建立企业大数据IDC中心和私有云平台,支持信息化系统内存储、数据中心存储和私有云存储,为企业信息化搭建高效、安全、可扩展的存储体系。建立ISO27001信息安全管理体系,管控信息安全风险,加强信息安全管理。开展信息安全相关培训,增强员工信息安全意识。通过实施包括数据加密、访问控制、网络安全、防病毒软件、定期备份、员工培训以及应急响应计划等一系列策略、技术和管理措施,确保数据的机密性、完整性和可用性。

3.4 组织文化和人才培养

重塑组织架构,建立高效数字化管理组织。成立由总经理部领导的数字化转型领导团队,设立智能制造中心,制定实施路线图,并建立跨部门的协调机制。设立敏捷工作组,实施数字化技术和业务流程优化。在数据体系建设过程中,任命兴澄特钢数据OWNER和数据管家,通过“传帮带”模式,培养数据人才。以工业互联网平台为基础,整合内部数字化能力,与清华、华为、麦肯锡、京诚数科等知名高校企业合作,形成生态合作圈。

3.5 规章制度与标准规范

建立一套完善的数字化制度保障体系,包括数据管理和信息化管理文件,确保数字化转型科学、规范、有序推进。通过制定规章制度、数据标准和开发规范支撑数据建设,有效指导企业数据建设落地实施,整合数据资源,支持跨部门的业务协同。

四、数据应用典型案例

4.1 大数据分析支持的制造工艺定制设计

兴澄特钢利用AI技术,搭建了“基于大数据分析个性化定制化的产销研协同的敏捷研发”体系:由产品研发辅助系统、产品性能预测系统、生产过程监测系统、快速质量检测系统、关键指标监控系统组成,实现了需求分析确认、历史数据推送、人工智能工艺参数设计、生产结果反馈、工艺优化闭环这一完整过程。新品研发周期缩短56.6%,产品平均试制次数降低了55%,轴承钢疲劳寿命增加241%。

4.2 多模态仿真实现“高炉黑箱透明化”

建立铁前远程智控、诊断决策中心,构建了铁前“最强大脑”,利用基于机器视觉的实时优化控制系统、无人值守的全智能燃烧系统、实时布料仿真系统、炉温预测及控制等100项AI模型,实现了“高炉黑箱透明化”,使炉内气流、炉料、炉型、安全形态、质量控制一目了然,炉温波动幅度收窄一倍,同时也降低了钢铁流程的第一道工序的焦炭能耗,炉温异常时间减少84.8%,铁水不良率减少23.4%,为炼铁绿色低碳发展赋能。

4.3 质量大数据智能闭环持续提升炼钢质量

通过建设1+N质量体系架构,运用质量大数据平台、工艺智能控制、质量实时监测等数字化技术手段,实现了全工序的数据采集,全过程的质量评价,在多个关键控制点,如合金加料、钢包吹氩、探伤检测和缺陷视觉识别表面检测等部署,并基于工业机理和AI的过程控制,通过对质量结果的分析实现对工艺过程的优化,使产品检验不合格率下降47.3%,合金投料成本下降21.8%,质量追溯时间下降99%。

4.4 AI赋能轧钢工序实现高效制造

加热炉智能燃烧,提高出钢节奏,提升敏捷能力。高精度温度场预测模型,解决钢坯非稳态温度场精度计算难题,在线动态优化炉温,炉温精确度提升50%,提高出钢节奏5%。

高精度智能轧制,构建轧制机理与ELM神经网络融合的高精度变形抗力预测模型,采用SA-PSO混合优化算法,精确控制每阶段轧制,平衡轧制节奏,最大化释放产能,机时产量提升15%,尺寸合格率提升15%。

高精度冷却控制,构建XGBoost驱动的集成智能冷却模型,适应不同品种规格切换和轧制工艺变化,每月在线冷却量提升32倍,热处理板交货周期减少50%。

4.5 高阶分析驱动的能水碳资源优化

建成的数字能源管理系统,通过对各类能源介质的实时IOT数采以及统计分析,在实现“透明化管理”的基础上,进一步将能耗变化与生产数据进行协同分析,一方面通过生产组织优化调度来发挥能源最大价值,另一方面通过AI模型算法和优化控制来实现节能、节水、减碳,各工序节能效率达25%-40%,促进企业整体绿色低碳发展。

4.6 基于AI视觉分析环保智能管控

建成基于AI视觉分析环保智能管控系统平台,通过布置百余套TSP、空气微站和上千个多个节点视频监控信号,进行智能分析,实现环保精细管控,降低污染物排放,消除环境污染风险,实现了数据可视化、清单化,构建了“一站式”的环保管理方式。

4.7 基于数字孪生的工厂数字化运营

基于先进的工业物联网技术,综合BIM+GIS建模、无人机航拍、视频摄像、3D扫描、设备监测、环境监测、AI识别、VR/AR虚拟现实等技术构建炼轧全厂综合信息、炼轧车间信息、人员信息、安防信息、设备运维信息等三维模型和综合管理展示,以BI看板和弹出窗口的形式动态展示车间内的生产、工艺、质量、设备状态、能源、安全等重要信息,实现设备智能运维管理、智能化巡检、智能安防管理、员工培训管理,打造数字孪生炼轧车间一体化管理平台。

五、总结与展望

5.1 价值创新

兴澄特钢工业数据实践,在数据、管理和应用等方面实现了创新,实现小步快跑发展模式。

(1)数据模式创新

建立大数据质量分析平台,以工业互联网平台为基础,结合大数据质量分析,将数据采集系统、过程控制系统、生产管理系统、能源管理系统、碳排放系统等数据进行集中汇聚和融合,对数据进行标签化管理,建立数据图谱关联关系,实现数据的贯通与融合,打造横向到边、纵向到底、数有所值的新型数据管理和组织形式。

基于特钢行业业务需求和特点,自主研发特钢行业垂直领域模型,解决通用型模型“水土不服”问题,确保模型的高度适用性和精准性。通过不断迭代优化,模型能够更精准地预测市场需求、优化生产计划、控制生产成本。

(2)管理模式创新

基于大数据质量分析平台,结合数据汇聚与融合结果,将原有分散的管理岗位和人员进行集中化管理,实现跨工艺全流程生产管理融合,结合工艺参数及指标优化算法,实现产品生产过程及生产工艺的快速迭代,改变原有人工设计、实验验证、新品开发的管理模式,缩短研发周期,降低物料、人工成本消耗。

(3)应用模式创新

建立产品碳排放应用管理新模式,以低碳环保为出发点,融合高效率及高质量管理要求,以一炼轧分厂为试点单位,构建高质量特钢产品的碳资产管理,有效整合生产、能源、碳排放等多源数据,实现低碳应用扩展与融合,基于国家和国际政策进行结构性调整,实现应用新模式创新发展。

5.2 工业数据治理建设成效

工业数据治理体系的构建,实现效率和效益的双重提升:定制订单增加35.3%,不合格品率降低47.3%,吨钢能耗降低10.5%;同时助力兴澄特钢创建世界数字化制造和工业4.0示范标杆并获评全球特钢行业首座灯塔工厂。

未来,兴澄特钢将继续发挥“领跑者”企业的影响力和榜样带动作用,在工业数据治理与智能技术融合应用方面深入推进,加强数据的综合分析与利用,深度融合大数据分析、人工智能技术,结合新一代大模型的深度学习和应用,实现企业数据价值的全面提升,助力企业向知识集约型方向发展,为兴澄特钢高端化、智能化、绿色化转型升级拓宽赛道,为行业数字化转型和地方产业高质量发展发挥积极作用,为钢铁报国、钢铁兴国、钢铁强国注入特钢力量。

 

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联系人:中国工业数据治理项目组

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收录于合集——中国工业数据治理优秀企业系列报道