ICS77-010

CCSH04CISA

團體標準

T/CISAXXXXX—XXXX

棒線材鋼軋一體化協同生產系統技術要求

Technicalrequirementsforintegratedcollaborative

productionsystemofsteelrolling

（征求意見稿）

XXXX–XX-XX發布XXXX–XX-XX實施

中國鋼鐵工業協會發布

棒線材鋼軋一體化協同生產系統技術要求

1范圍

本文件規定了鋼軋一體化協同生產系統架構及技術要求。

本文件適用于以棒線材生產為主的新建和改建鋼軋一體化協同生產系統設計與開發。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構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鋼鐵行業高級計劃排程系統(APS)規范第4部分：功能構建

3術語和定義

下列術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、能源介質等生產消耗成本；

3.2

生產節拍TactTime

生產線上每個工序的完成時間，通常用單位之間內完成的產品數量來代表。

3.3

相關性分析CorrelationAnalysis

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

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

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

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

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

forProcessControl)

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

TCP/UDP：傳輸控制協議/用戶數據報協議（TransportControlProtocol/UserData

Protocol）

SPC：統計過程控制（StatisticalProcessControl）

5系統技術要求

5.1系統架構

基于能力支撐層提供的開發和數據能力，建立鋼軋一體化協同生產系統，其系統架構

圖見圖1。系統利用能力支撐層與產線信息化系統、自動化系統以及產線設備等外部系統

進行數據交互，并通過構建串聯各工序生產信息的各類智能應用，實現對生產流程、工藝

的優化，最終達到鋼軋一體化協同生產。

圖1鋼軋一體化系統架構圖

5.1.1外部系統

外部系統應能提供支撐鋼軋一體化協同生產系統所需要的相關信息，并具備接收鋼軋

一體化協同生產系統下發的相關信息。外部系統至少應能：

a)提供包含成品生產規格、鋼種、交貨日期以及客戶訂制化要求的生產訂單信息；

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

c)提供鋼軋生產過程控制變量所需要的工藝、設備運行狀態信息，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的基礎，應提供系統所運行在的軟硬資源的統一管理及監控

功能；支持生產線設備、物料等對象建模，實現與外部系統間及時準確地數據交互，同時

提供基于數據治理的數據資產加工與存儲能力，并提供低代碼構建能力，為上層智能應用

提供數據和技術支撐，快速響應業務需求。

a)應支持相應服務器資源動態分配，保障運行環境高可用性；

b)應具備軟硬件資源統一監控和告警能力，并支持外部系統相應運行監測信息的接

入，實現整個鋼軋信息系統統一運維監控與告警；

c)應具備統一開發環境、開發全過程管控能力，以實現業務需求的快速響應；

d)數據集成接入應支持常用如OPC、MQTT、TCP/UDP等工業通用協議，支持通信協議

定制化協議快速開發及接入能力，并實現通訊協議的集中化管理；

e)結構化數據和非結構數據存儲應具備橫向擴展的能力。

5.1.3智能應用

智能應用為整個系統核心，應在實現鋼軋日常業務管控所具備的各項功能外，還應提

供數據分析/應用等功能，以輔助操作人員進行決策，從而提升產線管控能力，優化工藝生

產流程，最終實現鋼軋一體化協同生產。

智能應用宜至少包含生產計劃一體化排程、工序生產節拍協同管控、質量一體化管控、

生產成本一體化管控、物流協同等技術，以支撐實現鋼鐵一體化協同生產。

5.2生產計劃一體化排程技術

5.2.1概述

生產計劃一體化排程應以生產訂單為指導，綜合考慮煉鋼、軋鋼各工序批量生產特征

進行一體化生產計劃編制，并實施一體化作業排程以確定計劃詳細執行路徑和時間，實現

生產效率提升、直軋熱裝率提升、能耗降低和訂單準時交付等多目標優化。

5.2.2一體化鋼軋生產計劃

5.2.2.1根據生產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根據棒線材按同規格批量組織生產的特點，一體化鋼軋生產計劃宜采用“生產訂

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計劃需綜合考慮的因素應滿足YB/T4804-2020第四章中關于生產

計劃的相關規定。此外，一體化鋼軋生產計劃制定應考慮設備檢修計劃，平衡產線/機組生

產與檢修安排；應考慮能源平衡約束，并根據能源平衡風險進行一體化鋼軋生產計劃調整。

5.2.3一體化鋼軋作業排程

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

化制定煉鋼-連鑄-軋鋼作業排程計劃，確定計劃執行具體路徑及開始/結束時間。

5.2.3.2宜具備作業排程可視化功能，可采用動態甘特圖技術對煉鋼、連鑄、軋鋼各工序

作業排程計劃信息進行可視化展示，并集成展示各工序關鍵生產狀態和生產實績信息，實

現對同一工序或者上下游工序的作業排程計劃沖突或生產中斷等信息的展示和預警。

5.2.3.3宜具備作業排程可視化調整功能，支持用戶通過人機交互方式對未執行的計劃進

行新增、修改、刪除，實現計劃貫穿鋼軋生產全程，提高熱裝/直送率。

5.2.3.4宜具備作業排程計劃動態調整功能，可根據生產實績和產線實時狀態，實時更新

作業排程結果，并對連鑄潛在斷澆等異常情況進行預警。

5.2.3.5一體化鋼軋作業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、設備檢修計劃；

b）各工序生產實績；

c）物流、設備等實時狀態；

d）工藝路線、作業周期等標準數據；

e）爐機匹配、鑄軋匹配等生產組織規則。

5.3工序生產節拍協同管控技術

5.3.1概述

為實現鋼軋一體化協同生產，需對煉鋼內部工序、軋鋼內部工序和鑄軋界面的生產節

拍進行實時跟蹤、監視和協同管控，及時發現可能引起生產波動的不確定性因素和瓶頸環

節，并根據當前實時生產過程信息進行上下游工序一體化調度和分析，宜包括生產節拍跟

蹤、預測、調整、分析等功能。

5.3.2煉鋼生產節拍協同管控

煉鋼生產節拍管控是指對煉鋼各工序在生產爐次的生產節拍統一調度、預測和分析，

以保障煉鋼-連鑄爐機生產節拍匹配，實現煉鋼穩定生產，宜具備生產節拍跟蹤、生產節拍

預測、流程節拍分析、步驟時長分析和生產節拍控制標準等功能。

a)生產節拍跟蹤宜根據各工序生產過程數據和物流數據，實現每爐鋼水在轉爐/電爐、

精煉、連鑄工序的生產節拍實時跟蹤和追溯。

b)生產節拍預測宜提供生產節拍預測模型，根據生產計劃、生產過程數據、物流數據

和工藝規程，預測每爐鋼水在轉爐/電爐、精煉、連鑄工序的生產節拍，并實時診斷，對異

常情況支持生產節拍的動態調整節拍。

c)生產節拍分析宜根據生產節拍跟蹤數據，結合節拍控制標準，對轉爐/電爐、精煉、

連鑄各工序節拍以及各工序內生產步驟進行分析，及時反饋生產節拍控制整體水平，發現

生產節拍瓶頸環節。

d)生產節拍控制標準宜提供對轉爐/電爐、精煉、連鑄生產節拍周期基礎數據的管理，

包括加廢鋼、兌鐵水、吹煉、濺渣、倒渣、通電、轉包、澆鑄等步驟。

5.3.3鑄軋生產節拍協同管控

對于連鑄-軋鋼工序間設計有熱送或直軋工藝的產線，宜對鑄軋生產建立生產節拍監控

系統，實時監控當前連鑄和軋鋼工序的生產節拍及基本生產情況，包括連鑄中包重量、鋼

種、連鑄拉速、軋制規格、軋制速度、軋制間隔等信息。

可利用仿真技術建立生產節拍預警模型及生產節拍調整決策模型，為協調上下游工序

生產節拍提供相關決策支撐。

5.3.4軋鋼生產節拍協同管控

軋鋼工序的生產節拍表現為作業率及小時產量，應建立軋鋼工序生產節拍監控和動態

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

時停機等因素進行監控和管理，達到提高有效作業率、減少非必要待軋及合理設定軋制速

度與軋制間隔的目的。

5.4質量一體化管控技術

5.4.1全流程質量控制

5.4.1.1全流程質量控制宜具備關鍵參數管理、關鍵參數監控、異常事件監控、過程能力

評價、質量指標看板等功能。

5.4.1.2關鍵參數管理宜提供對影響產品質量的關鍵參數的定義、管理。

5.4.1.3關鍵參數監控宜建立煉鋼-軋鋼的一體化生產關鍵參數控制標準，根據生產實時數

據，實現對關鍵參數的過程監控。對于生產過程異常進行報警。

5.4.1.4過程能力評價宜根據SPC統計方法，對一段時期內各關鍵參數過程控制能力水平

進行分析評價，促進生產過程的穩定性。

5.4.2全流程質量追溯

宜建立鋼軋全流程質量追溯系統，以全流程物料跟蹤為基礎，以爐次、鋼坯、軋材為

跟蹤對象采集關聯生產過程中的來料數據、關鍵工藝數據及質量結果，以爐次號、鋼坯號

等物料標識進行全流程生產與質量數據的關聯，建立完整的質量過程數據集，支撐質量控

制過程追溯，并為后續分析優化提供基礎。

5.4.3質量一體化分析及優化

5.4.3.1宜建立鋼軋質量一體化分析系統，基于鋼軋全流程質量追溯數據，結合鋼軋工藝

領域知識和大數據分析技術，對鋼水、鋼坯、軋材成品質量進行影響因素的相關性分析。

5.4.3.2可建立基于神經網絡技術大數據模型，利用模型分析影響性能的關鍵過程參數，

同時可利用模型進行在線預測，根據預測結果進行生產參數推優或動態控制，實現質量一

體化離線分析及在線優化。

5.5生產成本一體化管控技術

以鋼軋工序生產成本綜合最優為目標，應建立一套全面覆蓋鋼軋生產成本要素，涵蓋

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

控系統。

5.5.1生產成本要素管理

應對鋼軋生產主要工序的相關成本要素進行統一管理，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鍵成本要素。實現要素的

數字化定義和基礎信息維護管理，以支撐生產成本計算和分析。

5.5.2生產成本測算及監控

為衡量鋼軋生產可變成本控制水平，應根據煉鋼、軋鋼的生產組織特點分別建立各工

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

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

和評價。

宜根據產線自動化及檢測儀表配置水平，在生產過程中對煉鋼爐次、軋鋼軋次以及班

組建立實時成本監控，及時反映當前生產可變成本的趨勢情況，輔助操作人員進行生產調

整。

5.5.3成本分析

在生產完成后，宜從爐次、軋次、工序、鋼種、規格、班組等多個維度，對煉鋼、軋

鋼生產可變成本進行自動統計，并提供對比分析、趨勢分析、結構分析、相關性分析以及

回歸分析方法和手段，對過程成本消耗進行全面的數據分析，實現可變成本的閉環管理。

5.5.4成本優化

宜基于各工序生產過程可變成本的計算和統計，對鋼-軋生產建立以綜合成本最優為目

標的綜合可變成本優化系統，采用控軋控冷、鋼坯定重優化等全流程工藝協同優化技術，

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化，從而對輔料、

合金、鋼坯單耗、能源等關鍵可變成本項進行優化控制，達到降低鋼軋生產成本的目標。

5.6物流協同技術

5.6.1鋼軋工序內部物流

5.6.1.1煉鋼車間物流

煉鋼車間物流應對煉鋼車間內廢鋼卸料作業、廢鋼配料作業、廢鋼加料運輸作業、鐵

包運輸作業、鋼包運輸作業進行統一物流調度管控，并應保證物流輸運作業的節拍來提高

作業效率。應包含鐵包管理、鋼包管理、天車管理、調度管理、廢鋼管理等功能，應支持

對外提供接口數據服務和支持數據傳送到過程控制管理系統。

a)煉鋼車間物流作業對象管理

應對廢鋼、鐵包、鋼包、廢鋼斗、天車基礎信息進行管理，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)煉鋼車間物流調度管理

應實現對鐵包、鋼包、廢鋼斗的作業調度指令、調度作業跟蹤、調度作業節拍分析、

調度作業節拍模型優化。

5.6.1.2坯料庫管理

坯料庫管理應建立計劃管理、堆放管理、庫區管理、作業管理、基礎管理等功能，宜

同步坯料庫信息，加強業務協同，實現鋼軋坯庫信息共享和物料信息追溯。

a）應具備鑄坯信息管理及履歷查詢功能，鑄坯信息應包括但不限于爐次、鋼種、規格、

重量、質檢結果等；

b）應統