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| 本文作者： 李雨晨 | 2017-10-12 10:04 |
“近來(lái)鋼廠經(jīng)營(yíng)都很辛苦?！敝袊?guó)鋼鐵股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱中鋼）資訊系統(tǒng)處處長(zhǎng)張日新在日前的 IBM Systems 創(chuàng)行者高峰論壇上說(shuō)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(guò)于求的狀態(tài)?！坝绕涫谴箨懙貐^(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(shí)候有一個(gè)很大的問(wèn)題，鋼很重，拋到歐美去，運(yùn)費(fèi)都比鋼材貴。如果賣到那邊，人家會(huì)告你傾銷。拋到亞洲附近，臺(tái)灣也在亞洲附近，大家經(jīng)營(yíng)的很辛苦。”
中鋼資訊處 CIO 張日新
雷鋒網(wǎng)了解到，我國(guó)鋼鐵企業(yè)正面臨著內(nèi)外環(huán)境的巨變：一方面客戶對(duì)鋼材的品種、規(guī)格需求趨向多樣化，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期要求越來(lái)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(chǎng)經(jīng)營(yíng)環(huán)境發(fā)生變化，鋼材市場(chǎng)行情跌宕起伏，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈。
殷瑞鈺院士曾經(jīng)指出：鋼鐵行業(yè)未來(lái)的戰(zhàn)略方向應(yīng)該是智能化和綠色化，中國(guó)鋼鐵業(yè)要實(shí)現(xiàn)從大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，絕不能錯(cuò)過(guò)智能制造這個(gè)機(jī)遇期。
對(duì)于鋼鐵行業(yè)來(lái)說(shuō)，提升利潤(rùn)率是它們存活下來(lái)的唯一出路。傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型已是大勢(shì)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)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(lái)，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(tái)灣省高雄市臨海工業(yè)區(qū)。目前是臺(tái)灣規(guī)模最大的煉鋼廠。其鋼品產(chǎn)量占臺(tái)灣市場(chǎng)百分之五十以上，世界排名 22 名，但是利潤(rùn)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(guò)剩、需求不足等行業(yè)性問(wèn)題，那么在這樣的背景下，中鋼又是如何進(jìn)行“升級(jí)改造”的呢？
中鋼資訊系統(tǒng)處處長(zhǎng)張日新在論壇上表示，現(xiàn)在煉鋼鐵已經(jīng)不是問(wèn)題，怎么樣煉成好鋼鐵才是問(wèn)題。在發(fā)展瓶頸到來(lái)的時(shí)候，鋼廠需要向高質(zhì)化、差異化及價(jià)值創(chuàng)新等方向突破，即加強(qiáng)三品（品質(zhì)、品級(jí)、品種），才可能脫穎而出?，F(xiàn)有的消費(fèi)背景下，中鋼需要在 IT 、品質(zhì)、生產(chǎn)、管制需要實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的提升。
張日新在論壇上透露了中鋼為了轉(zhuǎn)型升級(jí)提出的幾點(diǎn)目標(biāo)，“今年我們?yōu)榱丝椭苹蛯で筠D(zhuǎn)型這兩件事定了四個(gè)方針。第一：智能產(chǎn)銷登高峰；第二：傳承創(chuàng)新開(kāi)新頁(yè)；第三：開(kāi)源節(jié)流創(chuàng)優(yōu)勢(shì)；第四綠能軌道增價(jià)值。這背后有非常多的 IT 技術(shù)支撐?！睘榱藢?shí)現(xiàn)這幾點(diǎn)目標(biāo)，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(wù)。而想要實(shí)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(shí)時(shí)測(cè)量來(lái)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)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(lái)避免，雖然可以將次品率降低，但增加的額外處理與時(shí)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(wú)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(huì)在信息精確度上給予很大提升。
在 AI 領(lǐng)域領(lǐng)先的鋼鐵企業(yè)包括韓國(guó)浦項(xiàng)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(lái)，浦項(xiàng)鋼鐵公司一直在利用 AI 大數(shù)據(jù)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，通過(guò)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(lái)，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?gòu)U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(huì)。其中一個(gè)方向是如何尋找新的智能方向來(lái)提升生產(chǎn)績(jī)效的問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程中，中鋼看到了 IBM 推出的 PowerAI 。
IBM PowerAI 是一款訓(xùn)練人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟件工具，具有易用性、縮短訓(xùn)練時(shí)間等特點(diǎn)。它所使用的是 IBM 一款專門為人工智能生產(chǎn)的服務(wù)器，并采用了 NVIDIA 的 NVlink 技術(shù)。 IBM 的這款軟件所提供的深度學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)在其他行業(yè)有了應(yīng)用，比如銀行的詐騙識(shí)別，面部識(shí)別，以及自動(dòng)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(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)、Bons.ai 的 AI 軟件開(kāi)發(fā)工具等等。此外，IBM 還可為在應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面采用深度學(xué)習(xí)的開(kāi)發(fā)人員提供企業(yè)級(jí)支持與服務(wù)。
PowerAI 通過(guò)收集分析整個(gè)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(jìn)行缺陷預(yù)測(cè)、提升良品率。
那么，在鋼鐵行業(yè)，它可以解決的是什么問(wèn)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(yù)測(cè)最后軋鋼時(shí)會(huì)不會(huì)出問(wèn)題，這是我們長(zhǎng)期想解決的一個(gè)痛點(diǎn)。” 為此，中鋼導(dǎo)入了 IBM 的 PowerAI 解決方案協(xié)助，利用機(jī)器進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，對(duì)煉鋼過(guò)程中可能造成的熱軋缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)。在測(cè)試中，中鋼提供過(guò)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(guò)不同的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建模和分析。
1、首先，對(duì)于可能造成缺陷率分析所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，規(guī)范成機(jī)器學(xué)習(xí)規(guī)范數(shù)據(jù)，建立完整數(shù)據(jù)庫(kù)。將數(shù)據(jù)分成兩組，一組供機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)約占 80%，另一組約 20% 作為驗(yàn)證。
2、 利用 4 種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。以黑箱作業(yè)方式，通過(guò)分析曲線，驗(yàn)證分析結(jié)果與實(shí)際質(zhì)相似，確認(rèn)模型的可行性。
3、為找出影響因子，消除各項(xiàng)可能干擾的數(shù)據(jù)，通過(guò)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(gè)參數(shù)對(duì)缺陷率影響很大，同時(shí)經(jīng)過(guò)人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)的成果，張日新表示滿意。他說(shuō)，次品就是成本，良品就是利潤(rùn)?，F(xiàn)在我們通過(guò)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(rèn)為它是正向發(fā)展，雖然還沒(méi)有完全達(dá)到我們的目的，為什么呢？因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)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(lái) 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?！安粩鄡?yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)我們智能產(chǎn)銷的目的，公司對(duì) PowerAI 和人工智能技術(shù)帶來(lái)的成果非?？春煤推诖??！?/p>
實(shí)時(shí)分析
建廠 40 多年，中鋼業(yè)務(wù)一直在擴(kuò)張，每月納入編制集團(tuán)合并報(bào)表的公司就超過(guò) 110 家，屬直接掌控的子公司也超過(guò) 35 家，其中還有眾多 7*24 小時(shí)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(duì)于鋼胚的動(dòng)態(tài)運(yùn)籌管理等復(fù)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(shí)計(jì)算，很難滿足時(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的產(chǎn)銷要求。
2.、以往為確保在線實(shí)時(shí)作業(yè)、快速處理績(jī)效，對(duì)于各項(xiàng)生產(chǎn)和質(zhì)量數(shù)據(jù)之分析都采用脫機(jī)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(dòng)分析軟件運(yùn)作，分析的動(dòng)作每日只能作一次，往往會(huì)錯(cuò)失問(wèn)題發(fā)生的解決時(shí)效。
如今的數(shù)據(jù)處理大致可以分成兩大類：聯(lián)機(jī)事務(wù)處理 OLTP 、聯(lián)機(jī)分析處理 OLAP 。 OLTP 是傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的主要應(yīng)用，可以在很短的時(shí)間內(nèi)給出處理結(jié)果，主要是基本的、日常的事務(wù)處理，例如銀行交易。 OLAP 是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的主要應(yīng)用，可以根據(jù)分析人員的要求快速、靈活地進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的復(fù)雜查詢處理。
龐大的體系產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，中鋼對(duì)數(shù)據(jù)處理要求自然也要既快又好。以鋼坯的動(dòng)態(tài)運(yùn)籌管理作業(yè)為例：運(yùn)籌管理包括鋼胚從原材料引進(jìn)、調(diào)配、訂單安排、物流、運(yùn)輸?shù)纫徽坠芾肀O(jiān)控體系，由于它是動(dòng)態(tài)的，所以對(duì)實(shí)時(shí)管理要求更高。
張日新表示，考慮到 IT 能力和成本問(wèn)題， OLAP 和 OLTP 這兩件事，中鋼在過(guò)去都是分開(kāi)進(jìn)行。但是分開(kāi)就面臨數(shù)據(jù)失真的問(wèn)題，“數(shù)據(jù)在兩者之間遷移的時(shí)候，假設(shè)每天 23 點(diǎn)移過(guò)去，如果我現(xiàn)在做分析，從昨天 23 點(diǎn)到現(xiàn)在的數(shù)據(jù)就失真了，無(wú)法反映實(shí)際狀況，容易遺漏問(wèn)題?！?br/>
面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，中鋼一直難以找到合適的方法，直到后來(lái) 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(gè)方案的核心是實(shí)時(shí)分析，經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)月的研究、訓(xùn)練和角色定位，中鋼通過(guò)啟用 IBM 大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析解決方案 IDAA（The IBM DB2 Analytics Accelerator），將處理鋼胚動(dòng)態(tài)運(yùn)籌管理的作業(yè)時(shí)間縮短百倍，由原來(lái)的以小時(shí)計(jì)算到現(xiàn)在的 6 秒內(nèi)。 突破原作業(yè)時(shí)間的限制，快速響應(yīng)客戶需求，這個(gè)優(yōu)化對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)的好處在于：整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的每個(gè)流程都節(jié)省了半天到一天的時(shí)間。
同時(shí)中鋼也通過(guò) IDAA 展開(kāi)實(shí)時(shí)分析的作業(yè)能力，各項(xiàng)解決方案能夠在問(wèn)題發(fā)生的時(shí)候就進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，不但消除每天為數(shù)據(jù)搬運(yùn)的麻煩，更能快速排除問(wèn)題。對(duì)于中鋼自身管理而言，透過(guò) IDAA 集中搜集、儲(chǔ)存、分析與管理關(guān)鍵業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，可以更快地進(jìn)行分析，并進(jìn)行進(jìn)一步可視化分析評(píng)估，簡(jiǎn)化后續(xù)工作并帶動(dòng)后續(xù)應(yīng)用。
目前 IDAA 還是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，今年下半年 IBM 將會(huì)發(fā)布新的版本， IBM 相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，新版本將利用主機(jī)的 FM 進(jìn)行分析，將會(huì)比目前版本的分析效率更加快捷，更加滿足實(shí)時(shí)分析的需要。
一體化的系統(tǒng)管理
認(rèn)為 x86 分布式系統(tǒng)是首選平臺(tái)的觀念是滿足業(yè)務(wù)需求及推進(jìn)轉(zhuǎn)型的一個(gè)主要障礙。雖然運(yùn)行一定數(shù)量的 x86 服務(wù)器看上去較為經(jīng)濟(jì)，但隨著 x86 分布式系統(tǒng)的無(wú)序蔓延，與之有關(guān)的成本和管理復(fù)雜度就徹底暴露了這種說(shuō)法的荒謬之處。此外，企業(yè)考慮到交付升級(jí)的安全性和數(shù)據(jù)隱私性，會(huì)堆多個(gè)服務(wù)器來(lái)應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)和交易增長(zhǎng)。但是數(shù)量多了，問(wèn)題和成本也多了起來(lái)。 x86 平臺(tái)單臺(tái)服務(wù)器的整合能力有限，堆出來(lái)的服務(wù)器有多少計(jì)算能力是用在處理業(yè)務(wù)，這是最大的問(wèn)題。
隨著系統(tǒng)的規(guī)模的擴(kuò)大，越來(lái)越多的計(jì)算能力被用來(lái)維護(hù)分布式系統(tǒng)，而不是業(yè)務(wù)本身，系統(tǒng)利用率低。體驗(yàn)到 IBM 在實(shí)時(shí)分析方面帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，為了解決系統(tǒng)開(kāi)源的問(wèn)題，中鋼又嘗試引入了 IBM 的 LinuxONE ，簡(jiǎn)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(lái)越多的應(yīng)用會(huì)用到開(kāi)源，引入 LinuxONE 只是一部分，更重要的是如何進(jìn)行管理。“ LinuxONE 的引入對(duì)我們來(lái)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(biāo)準(zhǔn)，讓它能夠按照我們的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)運(yùn)作。我們舊有的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)也能夠傳承下去，這一部分中鋼花了半年左右的時(shí)間跟 IBM 進(jìn)行嘗試?！?/p>
鋼鐵工業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性支柱行業(yè)，連續(xù)多年占全國(guó) GDP 總值的10%以上。煉鋼工藝是透明的，數(shù)據(jù)是開(kāi)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(shí)間里，一直在“求變”，其深層原因就是利用 IT 進(jìn)行生產(chǎn)流程的優(yōu)化和企業(yè)架構(gòu)的再調(diào)整：
進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，為了做實(shí)時(shí)分析和報(bào)價(jià) ，中鋼導(dǎo)入了 IDAA ；數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時(shí)候，擁抱開(kāi)源，導(dǎo)入 LinuxONE ， AI 的風(fēng)潮來(lái)臨時(shí)，導(dǎo)入 Power AI 進(jìn)行生產(chǎn)預(yù)測(cè)?？梢哉f(shuō)，中鋼對(duì)科技帶來(lái)的前景有著不一樣的敏銳嗅覺(jué)。
中國(guó)鋼鐵業(yè)要實(shí)現(xiàn)從大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，不能錯(cuò)過(guò)智能制造這個(gè)機(jī)遇期。智能制造的本質(zhì)是加強(qiáng)協(xié)同能力，通過(guò)系統(tǒng)的力量創(chuàng)造價(jià)值。智能制造的價(jià)值點(diǎn)，常常不在某個(gè)部門的內(nèi)部；通過(guò)知識(shí)的積累，讓過(guò)去由人來(lái)創(chuàng)造價(jià)值的智能工作，讓機(jī)器自動(dòng)去做。所以，智能制造是靠系統(tǒng)創(chuàng)造價(jià)值、通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間積累創(chuàng)造價(jià)值。
最后，張日新表示，信息化的過(guò)程不是看到東西就去要，而是因?yàn)槲覀儽旧硪鉀Q一些問(wèn)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(lái)這個(gè)事情中鋼會(huì)持續(xù)來(lái)做，讓他們?nèi)〉醚芯砍晒耐瑫r(shí)，也能夠解決自己的問(wèn)題，提升整體的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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