“近來鋼廠經(jīng)營都很辛苦。”中國鋼鐵股份有限公司（以下簡稱中鋼）資訊系統(tǒng)處處長張日新在日前的 IBM Systems 創(chuàng)行者高峰論壇上說了這么一句“辛酸”的話。

張日新表示，鋼鐵行業(yè)目前處于供過于求的狀態(tài)。“尤其是大陸地區(qū)。真正需求是一年 7 億噸，但是生產(chǎn)了 11 億，有 4 億要往外拋。往外拋的時候有一個很大的問題，鋼很重，拋到歐美去，運費都比鋼材貴。如果賣到那邊，人家會告你傾銷。拋到亞洲附近，臺灣也在亞洲附近，大家經(jīng)營的很辛苦。”

中鋼資訊處 CIO 張日新

雷鋒網(wǎng)了解到，我國鋼鐵企業(yè)正面臨著內(nèi)外環(huán)境的巨變：一方面客戶對鋼材的品種、規(guī)格需求趨向多樣化，對產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期要求越來越高；另一方面，由于高關(guān)稅、配額制等鋼材貿(mào)易壁壘的取消，市場經(jīng)營環(huán)境發(fā)生變化，鋼材市場行情跌宕起伏，行業(yè)競爭激烈。?

殷瑞鈺院士曾經(jīng)指出：鋼鐵行業(yè)未來的戰(zhàn)略方向應該是智能化和綠色化，中國鋼鐵業(yè)要實現(xiàn)從大到強的轉(zhuǎn)變，絕不能錯過智能制造這個機遇期。

走在行業(yè)前端的“創(chuàng)行者”

對于鋼鐵行業(yè)來說，提升利潤率是它們存活下來的唯一出路。傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型已是大勢所趨，大中型鋼鐵企業(yè)普遍效益不景氣的環(huán)境下，也有一批走在行業(yè)前端的“創(chuàng)行者”。在行業(yè)普遍不景氣的背景下，雷鋒網(wǎng) (公眾號：雷鋒網(wǎng)) 在此次創(chuàng)行者高峰論壇看到了其中的“佼佼者”——中鋼，我們且以中鋼為例，看看它如何利用技術(shù)手段優(yōu)化生產(chǎn)流程，在大浪淘沙中生存下來，并且活的更好的。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，中鋼成立于 1971 年 12 月，總部與主要的工廠位于臺灣省高雄市臨海工業(yè)區(qū)。目前是臺灣規(guī)模最大的煉鋼廠。其鋼品產(chǎn)量占臺灣市場百分之五十以上，世界排名 22 名，但是利潤率卻在亞洲鋼廠中名列前茅。作為鋼鐵行業(yè)里的一員，中鋼也不可避免地遇到產(chǎn)能過剩、需求不足等行業(yè)性問題，那么在這樣的背景下，中鋼又是如何進行“升級改造”的呢？

中鋼資訊系統(tǒng)處處長張日新在論壇上表示，現(xiàn)在煉鋼鐵已經(jīng)不是問題，怎么樣煉成好鋼鐵才是問題。在發(fā)展瓶頸到來的時候，鋼廠需要向高質(zhì)化、差異化及價值創(chuàng)新等方向突破，即加強三品（品質(zhì)、品級、品種），才可能脫穎而出。現(xiàn)有的消費背景下，中鋼需要在 IT 、品質(zhì)、生產(chǎn)、管制需要實現(xiàn)更精準的提升。

三個“現(xiàn)實”的轉(zhuǎn)型目標

張日新在論壇上透露了中鋼為了轉(zhuǎn)型升級提出的幾點目標，“今年我們?yōu)榱丝椭苹蛯で筠D(zhuǎn)型這兩件事定了四個方針。第一：智能產(chǎn)銷登高峰；第二：傳承創(chuàng)新開新頁；第三：開源節(jié)流創(chuàng)優(yōu)勢；第四綠能軌道增價值。這背后有非常多的 IT 技術(shù)支撐。”為了實現(xiàn)這幾點目標，中鋼都做了哪些工作？

智能產(chǎn)銷

張日新表示，中鋼現(xiàn)在需要大量的客制化服務。而想要實現(xiàn)高產(chǎn)到高質(zhì)的轉(zhuǎn)變，核心就是提高良品率。鋼鐵企業(yè)需要使用實時測量來調(diào)整生產(chǎn)計劃并規(guī)劃生產(chǎn)操作人員的行為。以一條生產(chǎn)線為例，如果生產(chǎn)的次品率為 10% ，為了避免這 10% 的次品率，需要增加一小段的額外處理來避免，雖然可以將次品率降低，但增加的額外處理與時間又產(chǎn)生很多的成本。

例如，鋼坯有 30-40 厘米厚，在壓薄之前肉眼無法看出里面是否存在瑕疵。在這方面，人工智能就有施展的空間，靠人類感官收集到的信息，有很大一部分是不精確或者模糊的，而人工智能會在信息精確度上給予很大提升。

在 AI 領域領先的鋼鐵企業(yè)包括韓國浦項鋼鐵公司，該公司宣稱其已經(jīng)成為全球第一家將 AI 引入生產(chǎn)流程的鋼鐵企業(yè)。 自今年1月以來，浦項鋼鐵公司一直在利用 AI 大數(shù)據(jù)進行深入學習，通過將人工智能技術(shù)的涂層重量生產(chǎn)模型與優(yōu)化技術(shù)的控制模型結(jié)合起來，以控制涂層重量，代替以前的手工控制。

為了提升自己的智能化水平，減少廢品損失和提升成本控制，中鋼在去年9月成立了智能化委員會。其中一個方向是如何尋找新的智能方向來提升生產(chǎn)績效的問題。這個過程中，中鋼看到了 IBM 推出的 PowerAI 。

IBM PowerAI 是一款訓練人工智能和機器學習系統(tǒng)的軟件工具，具有易用性、縮短訓練時間等特點。它所使用的是 IBM 一款專門為人工智能生產(chǎn)的服務器，并采用了 NVIDIA 的 NVlink 技術(shù)。 IBM 的這款軟件所提供的深度學習技術(shù)已經(jīng)在其他行業(yè)有了應用，比如銀行的詐騙識別，面部識別，以及自動駕駛汽車。PowerAI 的生態(tài)系統(tǒng)包含許多軟件，例如 Continuum Analytics 的 Anaconda、H2O 的 H2O 機器學習庫、Bons.ai 的 AI 軟件開發(fā)工具等等。此外，IBM 還可為在應用開發(fā)方面采用深度學習的開發(fā)人員提供企業(yè)級支持與服務。

PowerAI?通過收集分析整個生產(chǎn)線的各類操作歷史數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘的算法和模型，做到智能控制生產(chǎn)的所有參數(shù)，而不是像傳統(tǒng)員工操作一樣因人而異。不僅提高了生產(chǎn)效率，還可以進行缺陷預測、提升良品率。

那么，在鋼鐵行業(yè)，它可以解決的是什么問題？

張日新介紹到，“ 27 噸的鋼坯最后要做出 0.5mm 的成品，如何預測最后軋鋼時會不會出問題，這是我們長期想解決的一個痛點。” 為此，中鋼導入了 IBM 的 PowerAI 解決方案協(xié)助，利用機器進行深度學習，對煉鋼過程中可能造成的熱軋缺陷進行預測。在測試中，中鋼提供過去一年近 7000+ 批次產(chǎn)品的各種工藝參數(shù)，利用這些信息通過不同的數(shù)學模型進行建模和分析。

1、首先，對于可能造成缺陷率分析所需要的數(shù)據(jù)進行清洗，規(guī)范成機器學習規(guī)范數(shù)據(jù)，建立完整數(shù)據(jù)庫。將數(shù)據(jù)分成兩組，一組供機器學習的數(shù)據(jù)約占 80%，另一組約 20% 作為驗證。

2、 利用 4 種數(shù)學模型進行分析和預測。以黑箱作業(yè)方式，通過分析曲線，驗證分析結(jié)果與實際質(zhì)相似，確認模型的可行性。

3、為找出影響因子，消除各項可能干擾的數(shù)據(jù)，通過分析一條產(chǎn)品線上產(chǎn)生的2000+數(shù)據(jù)。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)“爐內(nèi)壓力”這個參數(shù)對缺陷率影響很大，同時經(jīng)過人工經(jīng)驗進行驗證。

對于機器學習的成果，張日新表示滿意。他說， 次品就是成本，良品就是利潤 。現(xiàn)在我們通過人工智能的技術(shù)節(jié)省掉 90% 鋼坯質(zhì)量的判定和人工資源，使得成本大幅降低。我們認為它是正向發(fā)展，雖然還沒有完全達到我們的目的，為什么呢？因為實驗過程中干擾因素太多，但是顯示出的效果還是很好的。”

張日新希望未來 Power AI 可以幫助中鋼提升 QC-quality control （質(zhì)量控制）。用 AI 代替人工提高質(zhì)檢水平。“不斷優(yōu)化產(chǎn)品和服務品質(zhì)，實現(xiàn)我們智能產(chǎn)銷的目的，公司對 PowerAI 和人工智能技術(shù)帶來的成果非常看好和期待。”

實時分析?

建廠 40 多年，中鋼業(yè)務一直在擴張，每月納入編制集團合并報表的公司就超過 110 家，屬直接掌控的子公司也超過 35 家，其中還有眾多 7*24 小時不斷的生產(chǎn)線，傳統(tǒng)核心數(shù)據(jù)的管理上就面臨著挑戰(zhàn)。

1、 隨著訂單量的增多，對于鋼胚的動態(tài)運籌管理等復雜的作業(yè)，以往都采取批次性處理，不但處理次數(shù)外在環(huán)境的瞬息變更，在處理速度上也多以小時計算，很難滿足時時動態(tài)的產(chǎn)銷要求。

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2.、以往為確保在線實時作業(yè)、快速處理績效，對于各項生產(chǎn)和質(zhì)量數(shù)據(jù)之分析都采用脫機處理的方式，這種方式需要每天把收集的數(shù)據(jù)另行備份，再啟動分析軟件運作，分析的動作每日只能作一次，往往會錯失問題發(fā)生的解決時效。

如今的數(shù)據(jù)處理大致可以分成兩大類：聯(lián)機事務處理 OLTP 、聯(lián)機分析處理 OLAP 。 OLTP 是傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的主要應用，可以在很短的時間內(nèi)給出處理結(jié)果，主要是基本的、日常的事務處理，例如銀行交易。 OLAP 是數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的主要應用，可以根據(jù)分析人員的要求快速、靈活地進行大數(shù)據(jù)量的復雜查詢處理。

龐大的體系產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，中鋼對數(shù)據(jù)處理要求自然也要既快又好。以鋼坯的動態(tài)運籌管理作業(yè)為例：運籌管理包括鋼胚從原材料引進、調(diào)配、訂單安排、物流、運輸?shù)纫徽坠芾肀O(jiān)控體系，由于它是動態(tài)的，所以對實時管理要求更高。

張日新表示，考慮到 IT 能力和成本問題， OLAP 和 OLTP 這兩件事，中鋼在過去都是分開進行。但是分開就面臨數(shù)據(jù)失真的問題，“數(shù)據(jù)在兩者之間遷移的時候，假設每天 23 點移過去，如果我現(xiàn)在做分析，從昨天 23 點到現(xiàn)在的數(shù)據(jù)就失真了，無法反映實際狀況，容易遺漏問題。”

面對這個問題，中鋼一直難以找到合適的方法，直到后來 IBM IDAA 的解決方案出現(xiàn)，張日新似乎看到的解決的曙光。這個方案的核心是實時分析，經(jīng)過數(shù)個月的研究、訓練和角色定位，中鋼通過啟用 IBM 大數(shù)據(jù)實時分析解決方案 IDAA（The IBM DB2 Analytics Accelerator），將處理鋼胚動態(tài)運籌管理的作業(yè)時間縮短百倍，由原來的以小時計算到現(xiàn)在的 6 秒內(nèi)。 突破原作業(yè)時間的限制，快速響應客戶需求，這個優(yōu)化對實際業(yè)務的好處在于：整個鋼鐵生產(chǎn)過程中的每個流程都節(jié)省了半天到一天的時間。

同時中鋼也通過 IDAA 展開實時分析的作業(yè)能力，各項解決方案能夠在問題發(fā)生的時候就進行實時分析，不但消除每天為數(shù)據(jù)搬運的麻煩，更能快速排除問題。對于中鋼自身管理而言，透過 IDAA 集中搜集、儲存、分析與管理關(guān)鍵業(yè)務相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，可以更快地進行分析，并進行進一步可視化分析評估，簡化后續(xù)工作并帶動后續(xù)應用。

目前 IDAA 還是一個獨立的系統(tǒng)，今年下半年 IBM 將會發(fā)布新的版本， IBM 相關(guān)負責人表示，新版本將利用主機的 FM 進行分析，將會比目前版本的分析效率更加快捷，更加滿足實時分析的需要。

一體化的系統(tǒng)管理

認為 x86 分布式系統(tǒng)是首選平臺的觀念是滿足業(yè)務需求及推進轉(zhuǎn)型的一個主要障礙。雖然運行一定數(shù)量的 x86 服務器看上去較為經(jīng)濟，但隨著 x86 分布式系統(tǒng)的無序蔓延，與之有關(guān)的成本和管理復雜度就徹底暴露了這種說法的荒謬之處。此外，企業(yè)考慮到交付升級的安全性和數(shù)據(jù)隱私性，會堆多個服務器來應對海量數(shù)據(jù)和交易增長。但是數(shù)量多了，問題和成本也多了起來。 x86 平臺單臺服務器的整合能力有限，堆出來的服務器有多少計算能力是用在處理業(yè)務，這是最大的問題。

隨著系統(tǒng)的規(guī)模的擴大，越來越多的計算能力被用來維護分布式系統(tǒng)，而不是業(yè)務本身，系統(tǒng)利用率低。體驗到 IBM 在實時分析方面帶來的優(yōu)勢，為了解決系統(tǒng)開源的問題，中鋼又嘗試引入了 IBM 的 LinuxONE ，簡化了關(guān)聯(lián)環(huán)境。

張日新表示，除了核心系統(tǒng)的優(yōu)化，越來越多的應用會用到開源，引入 LinuxONE 只是一部分，更重要的是如何進行管理。“ LinuxONE 的引入對我們來講不是硬件的安裝，而是系統(tǒng)管理、環(huán)境、人員配合的一體化。所以我們也發(fā)展出自己的標準，讓它能夠按照我們的標準來運作。我們舊有的經(jīng)驗技術(shù)也能夠傳承下去，這一部分中鋼花了半年左右的時間跟 IBM 進行嘗試。”

中鋼未來的發(fā)展方向是怎么樣的？

鋼鐵工業(yè)是國家戰(zhàn)略性支柱行業(yè)，連續(xù)多年占全國 GDP 總值的10%以上。煉鋼工藝是透明的，數(shù)據(jù)是開放的，但智能化發(fā)展滯后。而鋼鐵行業(yè)與 IT 牽手也成為了必然的選擇，中鋼在數(shù)十年的發(fā)展時間里，一直在“求變”，其深層原因就是利用 IT 進行生產(chǎn)流程的優(yōu)化和企業(yè)架構(gòu)的再調(diào)整：

進入大數(shù)據(jù)時代，為了做實時分析和報價 ，中鋼導入了 IDAA ；數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時候，擁抱開源，導入 LinuxONE ， AI 的風潮來臨時，導入 Power AI 進行生產(chǎn)預測。可以說，中鋼對科技帶來的前景有著不一樣的敏銳嗅覺。

中國鋼鐵業(yè)要實現(xiàn)從大到強的轉(zhuǎn)變，不能錯過智能制造這個機遇期。智能制造的本質(zhì)是加強協(xié)同能力，通過系統(tǒng)的力量創(chuàng)造價值。智能制造的價值點，常常不在某個部門的內(nèi)部；通過知識的積累，讓過去由人來創(chuàng)造價值的智能工作，讓機器自動去做。所以，智能制造是靠系統(tǒng)創(chuàng)造價值、通過長時間積累創(chuàng)造價值。

最后，張日新表示，信息化的過程不是看到東西就去要，而是因為我們本身要解決一些問題。我們和 IBM 尋求合作，然后找到各自的發(fā)展方向，所以大家一拍即合。未來這個事情中鋼會持續(xù)來做，讓他們?nèi)〉醚芯砍晒耐瑫r，也能夠解決自己的問題，提升整體的競爭優(yōu)勢。

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