在电影中,“钢铁侠”托尼·史塔克不仅勇猛过人,而且智慧无比。
在现实中,我们印象中的钢铁工厂,似乎一直停留在多年前的巨大的高炉、沸腾的钢水……
现在,我们看到,AI正在进入到钢铁行业生产的核心环节中,通过场景化的AI应用,实现炼钢的精细化生产和管理。
烟台华新不锈钢有限公司(以下简称“华新不锈钢”)是重要的不锈钢、合金钢生产企业。基于华为云知识计算解决方案,华新不锈钢对钢材生产的合金配料环节进行了优化,在提升产品质量的同时,还带来了生产成本的降低,每年可节省2000万元。
将行业知识与AI深度融合,从解决企业痛点、提升企业效率、提供知识化服务的角度全面赋能企业,是华为云一直在努力的方向。9月24日,华为云正式发布全生命周期知识计算解决方案,帮助各行各业来打造企业级知识计算平台,推动AI进入企业核心业务系统。
走向精细化的钢铁行业
中国早已成为世界钢铁生产大国。统计数据显示,2019年我国钢铁产量接近10亿吨,占全球总产量18.7亿吨的一多半,超过了其他国家的总和。
在数量占据远远领先地位的同时,中国在高端合金钢材方面的市场份额却比较低。因此,钢铁行业原有的靠规模扩张的粗放发展模式难以为继,落后的产能将逐渐被淘汰,生产方式急需从批量式向精细化转变。在这样的背景下,产品的成本、质量、档次和稳定性,将成为企业生存的有力保障。
合金钢也叫特种钢,是通过在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素,使钢的组织结构发生变化,并具备硬度大、耐磨、耐腐蚀、耐高温等不同的特殊性能,从而应用到严苛的生产环境中。
在合金钢的生产过程中,合金配件是关键环节。传统的合金配料是由人工完成,配料过程主要依赖于专家经验,配比结果会出现较大波动。同时,由于原料价格随市场波动,不同批次成分含量不同,为人工配料增加了难度,往往需要重复多次调整配比。
华新不锈钢目前配料过程往往需要多次调整动作完成,钢水出钢的准确率约在80%。以华新不锈钢目前的生产节奏,每天要完成16次合金配料。传统的主要依赖于专家经验的生产方式,已经满足不了企业创新生产的要求。
为此,华新不锈钢与华为云合作,将合金配料的元素守恒机理模型、专家经验等隐性知识注入到AI中,与AI深度融合;基于多模态的数据感知驱动,构建成分软测量AI模型,赋能合金配料工程师进行优化决策,找到符合钢水质量的最优合金配料比例,同时保证合金成本最低。
通过这样的努力,华新不锈钢基于AI辅助可实现10秒内完成最优合金配比计算,实现合金成本最优;并可精准预测终点钢水成分,预测准确率达到95%以上,生产中一次添加并能完成配料合成。平均每吨特种钢成本可降低100元,按20万吨的年产能计算,每年可为企业节省成本2000万元。
进入企业核心业务的AI
近年来,AI很火热,成为IT市场的明星。然而,我们认真观察却可以发现,AI目前的应用场景还不太多,限于语音识别、图像识别等有限的领域。
经过三年来600+项目的探索,在华为云看来,AI进入行业生产系统是非常关键的一步,因为只有进入生产系统以后,AI才能够为各个行业创造更大的价值。
在AI深入行业的过程中,行业知识与AI的结合是最大难点。华为云知识计算解决方案正是为此而生的。
华为云知识计算解决方案运用知识图谱、深度学习、迁移学习、强化学习、联邦学习等AI技术,基于一站式AI开发平台ModelArts打造,包含知识获取、知识建模、知识管理以及知识应用四大模块,覆盖知识在企业的生产环节中的全生命周期。
专家经验与AI算法的融合
话题回到华新不锈钢的项目中来。华为云和华新不锈钢都看到了将知识计算应用到合金配料环节中的价值,但如何将其落地实施,仍然不是件容易的事情。
合金配料过程存在着原辅料种类多、批次多、指标检验误差、钢水成分影响因素复杂等多重影响,导致添加过程会出现经验和机理无法应对的情况。同时,原辅料价格、生产工艺等因素,也需要被考虑在内,因为原辅料的成本直接影响了炼钢的生产成本。
为此华为云AI算法工程师与华新不锈钢的行业专家,在生产现场进行了反复的沟通和讨论,最后决定将配料机理模型与AI融合构建钢水成分预测模型,再通过优化模型来实现配料优化。通过构造工业机理与AI融合的模型,可以很好地解决AI模型泛化、机理模型考虑不够的情况,实现合金配料场景提质、降本、增效的目标。
整个项目的实施过程,包括数据汇聚与上传、预测模型训练、配比优化模型、在线配比推荐等阶段。
合金配料方案的成功实施,只是华新建设不锈钢新材料智能化深加工项目的第一步,未来还将实现炼钢环节全流程的智能化,包括温度预测、碱度预测、工艺参数优化、排产优化等,打造非常先进的不锈钢轧钢生产线。
除了钢铁行业,华为云知识计算解决方案还在石油、汽车、医疗、化纤、煤焦化、交通等行业率先实践,帮助各行各业打造企业级知识计算平台,进行研发、生产、运营、销售、售后服务等企业核心流程的智能化改造升级,通过释放知识的力量,实现企业竞争力的大幅度提升。
